¿Es obligatorio el PWHT para las piezas soldadas de acero inoxidable?

Aunque se han logrado avances significativos en las aplicaciones del acero inoxidable a altas temperaturas, aún persisten problemas importantes en las piezas soldadas debido a las grietas por recalentamiento.

Las grietas por recalentamiento suelen iniciarse debido a la sensibilización en la zona afectada por el calor (HAZ) del metal base y en la soldadura, lo que provoca la precipitación de carburos de cromo.

Contenido de carbono

El contenido de carbono del acero determina su resistencia, ductilidad y resistencia a la corrosión, así como los requisitos de soldadura y de tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT). En los aceros inoxidables, puede oscilar entre 0,03 y 0,5% para aumentar la dureza y la resistencia al desgaste; sin embargo, cantidades excesivas pueden hacer que el acero se vuelva frágil y menos soldable.

Los grados de acero inoxidable suelen incorporar en su composición elementos de aleación con bajo contenido de carbono, como el cromo, el molibdeno y el manganeso, con el fin de mejorar sus propiedades. Al combinarse, estos elementos reducen el contenido de carbono a menos del 0,25 por ciento, lo que permite una mejor soldabilidad, una mayor resistencia a la corrosión y una menor maquinabilidad en comparación con los aceros al carbono.

En lo que respecta al PWHT, el acero inoxidable suele ser la mejor opción frente al acero al carbono. Su menor contenido de carbono facilita la soldadura y el manejo en todos los procesos de fabricación, algo que resulta especialmente importante durante las operaciones de mecanizado. Además, al tener un límite elástico más bajo, el acero inoxidable es menos propenso a abollarse o doblarse en comparación con los aceros al carbono.

Los aceros inoxidables austeníticos suelen tener un bajo contenido de carbono, de hasta 0.10%, y a menudo se pueden soldar sin necesidad de un tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT). Sin embargo, cuando se unen a aceros al carbono, estos grados se vuelven más susceptibles a la corrosión intergranular causada por la expansión térmica diferencial entre ambos tipos de metal. Por lo tanto, es de gran importancia conocer el contenido de carbono de tu grado de acero inoxidable antes de elegir el tratamiento PWHT.

Química general

Las aleaciones que componen el acero inoxidable pueden variar considerablemente en cuanto a su composición. Las diferentes proporciones de hierro, cromo, níquel y molibdeno contribuyen a su composición; sus proporciones exactas dependen del tipo de aleación de acero inoxidable que se requiera y del uso al que se destine. Estos factores influyen en aspectos como la resistencia mecánica, la resistencia a la corrosión, la soldabilidad, la densidad magnética y la conductividad térmica, entre otras características.

Por ejemplo, ciertos grados de acero inoxidable pueden soportar soluciones ácidas, mientras que otros no. Al aumentar el contenido de cromo y molibdeno en las aleaciones de acero inoxidable, aumenta la resistencia frente a ácidos reductores como el ácido clorhídrico, el ácido sulfúrico diluido y el ácido nítrico. Sin embargo, lamentablemente, esto no aumenta la resistencia frente a ácidos oxidantes como el ácido sulfúrico concentrado.

La corrosión por tensión (SCC), otra característica distintiva de los grados de acero inoxidable, se produce cuando el material se expone a cloruros durante períodos prolongados y a temperaturas elevadas, y provoca la aparición de grietas en el metal. Si no se corrige, la SCC puede provocar fallas en el metal que den lugar a fallas estructurales o a la formación de grietas que, en última instancia, resulten fatales.

Los aceros inoxidables ofrecen una excelente durabilidad y pueden soportar diversos entornos, lo que los convierte en materiales muy apreciados en la industria manufacturera. Su resistencia les permite soportar condiciones en plantas químicas, oleoductos y gasoductos, entre otros, sin dejar de ser ignífugos; esta es otra razón por la que se utilizan ampliamente en la construcción y en los sistemas de escape de los automóviles.

Temperatura de soldadura

El acero inoxidable es altamente resistente a la corrosión, lo que lo convierte en una excelente opción para cocinas de restaurantes, cervecerías artesanales, equipos médicos y el transporte de líquidos y gases. El acero inoxidable puede soportar temperaturas extremas, tanto altas como bajas, así como diversos tipos de estrés químico y mecánico; además, es muy duradero, ya que puede resistir la abrasión y los impactos sin agrietarse.

Dependiendo de la composición de tu acero inoxidable, es posible que se requieran precauciones adicionales al soldarlo. Los grados totalmente austeníticos (serie 300) pueden volverse propensos a agrietarse si se dejan a temperaturas elevadas durante períodos prolongados, ya que el aporte de calor puede alterar el equilibrio entre la ferrita y la austenita tanto en el metal de soldadura como en el metal base, lo que eventualmente conduce a la formación de la fase Sigma y a la aparición de grietas.

Los aceros inoxidables ferríticos y dúplex requieren un cuidado especial debido a sus límites máximos de temperatura entre pasadas más bajos, y exigen temperaturas específicas de precalentamiento y de tratamiento térmico posterior a la soldadura para evitar que se formen fases no deseadas durante la soldadura.

Un tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT) eficaz puede reducir la sensibilidad al SMSS-IGSCC causada por la precipitación de carburos en las zonas empobrecidas en cromo cercanas a las interfaces de soldadura, así como reducir los defectos relacionados con el hidrógeno en las uniones, al tiempo que aumenta la resistencia, la ductilidad, la resistencia a la corrosión y la resistencia a la corrosión por picaduras en ambientes ligeramente ácidos.

Espesor de la sección

El acero inoxidable se utiliza en numerosas aplicaciones y, a menudo, se elige como material para estructuras debido a su resistencia mecánica y a su resistencia a la corrosión. Sin embargo, su resistencia mecánica no solo depende del grado y la composición de la aleación de la chapa, sino también de su espesor; el espesor estándar influye en la facilidad con la que se produce la flexión o la deformación, siendo las chapas más gruesas más resistentes, pero requiriendo herramientas especiales para su fabricación.

El espesor de las láminas de acero inoxidable, medido mediante una tabla de calibres, se puede determinar a partir de su número de calibre. Aunque el número de calibre no ofrece mucha información sobre su espesor real, los distintos metales tienen tablas de calibres diferentes y su espesor puede variar considerablemente de uno a otro. Al seleccionar materiales para proyectos con dimensiones específicas, es fundamental consultar las tablas de calibres para confirmar la disponibilidad en los tamaños deseados.

El tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT) del acero inoxidable depende de su grado y aplicación. Los aceros inoxidables austeníticos requieren un PWHT mínimo debido a su bajo contenido de carbono y a su excelente soldabilidad; los grados martensíticos y de endurecimiento por precipitación pueden beneficiarse de los tratamientos de PWHT; durante los cuales, la pieza soldada debe calentarse gradualmente hasta alcanzar la temperatura deseada antes de mantenerse a ese nivel durante un tiempo específico.