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Resistencia a la corrosión del acero inoxidable a altas temperaturas

En primer lugar, debe de hacerse un riguroso análisis del entorno, previo al empleo de las correspondientes tablas de corrosión, que siempre deben de ser consideradas de manera orientativa o como guía. Se deben tener muy en cuenta contaminantes tales como el Azufre (S), el sulfuro de hidrógeno (H2S), vanadio (V), o cloruros (Cl-) en los combustibles o en el ambiente.

En condiciones oxidantes, siempre dentro de un rango de temperaturas moderadamente elevadas, se formará una capa protectora de óxido que, aun en presencia de azufre, debe proteger el material.  A mayores temperaturas (T>850ºC) la película protectora superficial se rompe derivando en un súbito incremento de la cascarilla superficial.  Bajo condiciones extremas de temperatura y corrosión, la capa protectora puede no llegar a formarse siquiera.

 

A continuación se exponen brevemente algunas condiciones que pueden darse a alta temperatura:

OXIDACIÓN

En temperaturas de servicio no fluctuantes (condiciones isotérmicas), la resistencia a corrosión de los aceros inoxidables dependen fundamentalmente del contenido en cromo de la aleación.  Aceros con contenidos en cromo inferiores al 18% están limitados a temperaturas inferiores a 800ºC; aquellos con contenidos en cromo entre 18-20% son válidos hasta 920ºC, y para temperaturas superiores a los 1100ºC, se requiere un mínimo del 25% en cromo en la composición. En muchas aplicaciones, las condiciones no son isotérmicas y el desprendimiento  del óxido de la superficie del metal puede darse como consecuencia de las diferencias entre los coeficientes de expansión/contracción entre el metal y sus óxidos.  En los casos de condiciones no isotérmicas, se hace imprescindible considerar los gráficos disponibles para este tipo de operaciones. Las adiciones de níquel al acero ayudan a incrementar la resistencia al desprendimiento de los óxidos, al reducir las diferencias entre los coeficientes de expansión del óxido y del metal base.

SULFURACIÓN

El azufre, en cualquiera de sus formas, aún en bajas cantidades, acelera la corrosión en muchos ambientes. El dióxido de azufre (SO2), el sulfuro de hidrógeno (H2S) o el azufre (S) son los más problemáticos, siendo el vapor de azufre y el H2S los más corrosivos.  El azufre, a temperaturas superiores a 850ºC forma sulfuros metálicos con menores puntos de fusión que los óxidos circundantes. Estos sulfuros no generan capas protectoras por lo que derivan en grandes índices de corrosión.  La resistencia a la sulfuración depende en gran medida del contenido de cromo y de níquel.

SULFURO DE HIDRÓGENO

Los aceros inoxidables de bajo contenido en Cromo resisten adecuadamente a la corrosión en ambientes relativamente bajos de H2S. En aplicaciones que comprenden elevadas presiones de hidrógeno, se requiere un mínimo de 17% de cromo.  Los tipos de acero austenitico se han empleado satisfactoriamente en ambientes con contenidos de H2S. La tasa de corrosión se incrementa a medida que aumenta la concentración de H2S y la temperatura.

VAPOR DE AZUFRE

El vapor de azufre ataca inmediatamente los aceros austeníticos Cr-Ni y los ferríticos a temperaturas cercanas a los 540ºC.  Aleaciones de mayor contenido en cromo y níquel como los tipos AISI 310 dan servicio para temperaturas entre 550ºC y 650ºC.