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Centro Nacional para el Desarrollo del Acero Inoxidable, AC Av. Industrias 4090, Zona Industrial 1era. Secc., 78395 San Luis Potosí, S. L. P. Tel: +52 444 8241645 al 48 .www.cendi.org.mx Coordinación de Capacitación y Asesoría Técnica

COORDINACIÓN DE CAPACITACIÓN Y ASESORÍA TÉCNICA

REPORTE TÉCNICO

Reporte Elaborado por Ing. Pedro L. Torres Jaramillo, Coordinador de Capacitación y Asesoría Técnica

NÚMERO REPORTE DE ESTUDIO DE SOPORTE TÉCNICO

CND 001-06

FECHA

24 01 06 ANÁLISIS DE TARJA CON PROBLEMA DE CORROSIÓN EN EL INTERIOR DE LA TINA

DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA O ESTUDIO

Un fabricante reportó tarjas fabricadas e instaladas por ellos en una tienda comercial, habían presentado problemas de oxidación. El fabricante envió personal técnico a la tienda para observar el fenómeno y realizar reparaciones de la totalidad de las piezas afectadas. Se realizó un re-trabajo sobre cada una de las tarjas manchadas y se eliminó el problema. Sin embargo, después de algunas semanas el problema volvió a surgir. La tienda es nueva, tiene dos meses en operación, y el problema lo detectaron antes de que iniciaran operaciones. Informaron que las tarjas fueron instaladas tiempo antes de que abriera la tienda, durante ese lapso se realizaron instalaciones y limpieza de los pisos de la tienda. El personal de la tienda de autoservicio atribuye la aparición de la corrosión por una posible contaminación de las tarjas con algún químico proveniente de los productos empleados para la limpieza de pisos.

OBJETIVO DEL REPORTE

Analizar química y metalográficamente el metal base con cual están fabricadas las tarjas para determinar sus propiedades y establecer si existe alguna anomalía en éstas que pudiera relacionarse con la aparición del fenómeno. De igual forma, analizar las zonas que presentan manchas y puntos de corrosión para identificar sus componentes y determinar si se trata de un agente externo lo que ocasionó el problema.


MUESTRAS RECIBIDAS:

MUESTRA IDENTIFICACIÓN

Una tarja con puntos de corrosión en el fondo de la tina. Figura 1

CND 001-06 (Identificación interna)

ANTECEDENTES Personal técnico del CENDI atendió de manera inmediata la solicitud del fabricante y se puso en contacto directamente con personal de la tienda en donde se presentó el problema. Se platicó con la persona encargada de compras y mencionó que podíamos visitarlos y obtener una muestra para analizarla cuando tuvieran disponible una tarja de reemplazo ya que no podía dejar fuera de servicio la estación de donde se tomaría la pieza. Finalmente el pasado jueves 05 de enero del 2006 se pudo realizar la visita a la tienda. Durante la visita recorrimos los diversos lugares en los cuales se localizan las tarjas. La gran mayoría de piezas del mismo modelo presentaban problemas de corrosión, en mayor o menor escala pero era evidente. También observamos otras tarjas con diferente diseño y también presentaban corrosión. Cabe mencionar que la corrosión no se presentaba en la totalidad del interior de la tina, en la mayoría de los casos se concentraba en determinados lugares. En la mayoría de los casos se pudo constatar que sobre las zonas donde se apreciaban las manchas de corrosión había depósitos incrustados sobre la superficie del acero.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

ANÁLISIS METALOGGRÁFICO

Se observó bajo el microscopio la superficie manchada para corroborar la incrustación de partículas extrañas sobre la superficie de la pieza. También se determinaron los rasgos microestructurales de la aleación tales como recristalización, tamaño de grano y disolución de carburos.

ANÁLISIS QUÍMICO Con la finalidad de determinar y confirmar que la pieza estuviese fabricada con un acero inoxidable, se envió una sección de la tarja al laboratorio químico en donde se obtuvo su composición química.

ENSAYOS MECÁNICOS

No aplicable.


OTROS ESTUDIOS O EVALUACIONES

Tratando de determinar los componentes de las partículas embebidas sobre la superficie del acero inoxidable, se envió una muestra representativa del fenómeno de corrosión al laboratorio de la Universidad Autónoma de San Luis Potosí en donde mediante el uso de un microscopio muy potente se identificaron los componentes que posiblemente hayan ocasionado el fenómeno de corrosión.

RESULTADOS

ANÁLISIS METALOGRÁFICO

TABLA 1

MUESTRA TAMAÑO DE GRANO, (ASTM)

EVALUACIÓN MICROESTRUCTURAL DISTRIBUCIÓN DE CAR BUROS

Tarja oxidada CND 001-06, superficie

---- Partículas adheridas a la superficie de la

pieza. Figura 2. No aplica

Tarja oxidada CND 001-06, microestructura

8,9 ± 0,1 Microestructura homogénea completamente

recristalizada. Figura 3. Aceptable

ANÁLISIS QUÍMICO TABLA 2

MUESTRA % C % Si % Mn % Ni % Cr % P % S % N % Cu % Mo Acero Tarja oxidada CND 001-06 0.036 0.48 1.30 8.32 18.31 0.032 <0.001 0.053 0.20 0.27 304

Valores Máximos

Según ASTM 0.08 1.00 2.00 8-10.5 18-20 0.050 0.030 0.10 --- ---

304

OTROS ESTUDIOS O EVALUACIONES

TABLA 3

ANÁLSIS MICRO-QUÍMICO

Es importante explicar que se llevó a cabo el análisis microquímico obteniendo 30 diferentes lecturas del espectro de elementos químicos presentes en el material analizado. A continuación se presentan una selección representativa de seis de esas lecturas en donde se podrá observar la composición de elementos químicos presentes.


CONCLUSIONES

1. El análisis químico realizado al metal base de la pieza corroída (tabla 2) confirma que el material de fabricación corresponde satisfactoriamente con un acero inoxidable austenítico AISI 304. No hay nada que indique una deficiencia en la composición química que pueda relacionarse con el fenómeno de corrosión.

2. Las propiedades metalográficas obtenidas de la pieza analizada al microscopio (tabla 1) son típicas de una aleación austenítica. La microestructura presenta una recristalización completa con un tamaño de grano pequeño pero dentro de lo convencional. No existen carburos precipitados en los límites de grano.

3. Por otro lado, el análisis microquímico realizado sobre los puntos de corrosión y sobre las partículas

incrustadas sobre la superficie de la tarja oxidada (tabla 3), evidenció la presencia de diversos elementos ajenos a la composición química del metal base, algunos de estos son elementos formadores de sales, tales como: cloro (0.31 a 0.96 % en peso), sodio (0.69 a 5,25%), magnesio (0.68 a 1.24 %), potasio (0.33 a 1.11%) y calcio (2.25 a 24.15 %). La presencia de todos estos elementos es anormal, sin embargo llama poderosamente la atención que la presencia del calcio sea en grandes cantidades. También el análisis realizado determinó la presencia de otros elementos extraños al metal base tales como aluminio, silicio y zinc. Nuevamente llama poderosamente la atención la presencia en exceso de silicio y más aún del zinc.

4. Con el objeto de dar un valor agregado al presente reporte, pretendemos suponer los posibles orígenes

de esto elementos químicos presentes en la muestra analizada. Para tal fin es importante separar dos etapas del problema de corrosión en la tarja:

• Etapa en donde apareció por primera vez el fenómeno de corrosión, antes de re-trabajar la tarja. • Etapa posterior al re-trabajo.

Clarificando estas dos etapas, lo que suponemos como posibles orígenes de los elementos químicos extraños son:

Elemento Químico Etapa Previa al Re-trabajo Etapa Posterior al Re-trabajo Calcio • La cal (hidróxido de calcio) de residuos

de materiales de la obra de construcción que fueron inadvertidamente dejados en la superficie del acero inoxidable.

• Sales contenidas en el agua que se usa comúnmente.

• La cal (hidróxido de calcio) de residuos de materiales de la obra solamente si la tarja fue expuesta a trabajos de construcción después de ser re-trabajada.

• Sales contenidas en el agua que se usa comúnmente.


CONCLUSIONES (Continuación)

Elemento Químico Etapa Previa al Re-trabajo Etapa Posterior al Re-trabajo Silico • Arena sílica que puede usarse en las

mezclas. • Arena sílica que puede usarse en las

mezclas, solamente si la tarja estuvo expuesta a trabajos de construcción después de ser re-trabajada.

• Residuos de abrasivos utilizados para el re-trabajo.

Aluminio • No se supone origen • Residuos de abrasivos utilizados para el re-trabajo.

Zinc • No se supone origen • Residuos de abrasivos utilizados para el re-trabajo.

En conclusión, el acero inoxidable presenta partículas incrustadas sobre la superficie. Estas partículas incrustadas son elementos ajenos a la composición del material (silicio, zinc, calcio, sodio, magnesio, cloro, etc.) y son las que dieron origen al fenómeno de la corrosión. Esto es, al haber partículas sobre la superficie de acero inoxidable se crea una barrera entre el oxígeno del medio ambiente y la superficie que no permite que la capa protectora inherente del acero inoxidable (capa pasiva) respire. Hay que recordar que el acero inoxidable necesita estar en constante contacto con el oxígeno para poder ofrecer un buen servicio. Al no permitirle al acero inoxidable respirar y al existir un daño de su capa protectora, esta última no puede auto-repararse, dejando al material vulnerable en esa zona. En esos puntos (punto de contacto entre la partícula y la superficie) se estancan agentes agresivos que comienzan a dañar el acero inoxidable. 5. Las tarjas que presentaron el fenómeno de corrosión pueden volver a repararse mediante un pulido

mecánico, sin embargo, posterior al pulido hay que realizar un pasivado a conciencia para eliminar las partículas que queden atrapadas sobre la superficie. Si no se elimina la contaminación, el fenómeno se volverá a presentar, y más aún si no se tiene un buen cuidado del equipo realizando una limpieza adecuada durante su uso permitiendo la acumulación de agentes que pueden ser perjudiciales. De esta forma se recomienda un buen pasivado posterior al pulido mediante pastas o mejor aún utilizando ácido nítrico, asegurándose de enjuagar muy bien para eliminar residuos que a la larga también nos podrían causar problemas. También se recomienda realizar limpieza periódica sobre los equipos para asegurarnos de que no se acumulen agentes perjudiciales.

6. El acero inoxidable es un material que ofrece un excelente desempeño en servicio si se tiene los

cuidados adecuados. Si no nos aseguramos de cuidar este excelente comportamiento el material puede ser susceptible de problemas de corrosión igual que un acero convencional. El acero inoxidable únicamente necesita que se realice limpieza con agua, jabón y enjuague.


Figura 1. Aspecto general de la tarja oxidada y acercamiento de las zonas más afectadas.


Figura 2. Aspecto de partículas incrustadas sobre la superficie del acero inoxidable

Figura 3. Aspecto de la microestructura del metal base. 200 y 500 aumentos. Recristalización completa sin precipitación de carburos.

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