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PolskaPasadores Elásticos en Espiral de acero inoxidable tipo 316
Por Christie Jones, vicepresidenta de Marketing
Una mirada más detallada al tipo 316 en comparación con el tipo 302/304 y sus usos comunes.
La versatilidad de los Pasadores Elásticos en Espiral los convierte, a menudo, en el elemento de fijación ideal para cumplir con los objetivos específicos de ingeniería y económicos de las aplicaciones de fijación. Están disponibles en una amplia variedad de tamaños, funciones, acabados y materiales. Entre los materiales utilizados para fabricar Pasadores Elásticos en Espiral, el acero inoxidable suele ser el más demandado debido a su alta resistencia a la corrosión. Los pasadores elásticos en espiral se fabrican con mayor frecuencia en acero inoxidable tipo 302/304 y tipo 420, aunque también está disponible el tipo 316, que suele seleccionarse por su resistencia superior a la corrosión. En este documento se analiza en detalle cómo se compara el tipo 316 con el tipo 302/304, y se examinan diversas aplicaciones y entornos en los que ofrece una ventaja significativa.
Composición química
Aunque el acero inoxidable tipo 302 y tipo 304 son técnicamente dos materiales diferentes, su composición química y propiedades son muy similares. Por esta razón, las acerías pueden fundir el material de manera que cumpla con las especificaciones de ambos tipos, 302 y 304. Por lo tanto, los fabricantes se refieren a los Pasadores Elásticos austeníticos como tipo 302/304, y esta convención de nomenclatura se utilizará a lo largo de este documento.
La tabla 1 compara la composición química de los tipos de acero inoxidable austenítico utilizados para los Pasadores Elásticos en Espiral. Austenítico se refiere a la estructura del metal y clasifica el acero inoxidable como no tratable térmicamente, no magnético en estado totalmente recocido y con capacidad de endurecimiento por deformación.
Antes de entrar en los detalles del tipo 316, es conveniente explicar brevemente cómo se alea el acero tipo 302 y 304 y qué les permite alcanzar su resistencia a la corrosión.
| Composición química % | Tipo 302 | Tipo 304 | Tipo 316 |
| C | 0.15 | 0.08 | 0.08 |
| Mo | -- | -- | 2 – 3 |
| Cr | 17 – 19 | 18 – 20 | 16 – 18 |
| Ni | 8 – 10 | 8 – 10.5 | 10 – 14 |
*Los valores individuales representan los valores máximos
Tabla 1
Composición química (%) de los grados de acero inoxidable austenítico utilizados para los Pasadores Elásticos en Espiral SPIROL
Cada uno de los aceros inoxidables de la serie 300 que se muestran en la tabla 1 están aleados con más níquel que el acero inoxidable tipo 420 y tienen un mayor contenido de cromo. (El acero inoxidable tipo 420 tiene un 0,5 % de níquel y un 12-14 % de cromo). Esto permite que el acero inoxidable de la serie 300 tenga una mayor resistencia a la corrosión, concretamente a las picaduras y al agrietamiento por corrosión bajo tensión. Además, los aceros inoxidables de la serie 300 tienen menos contenido de carbono que otros tipos de acero inoxidable, lo que les ayuda a tener una mayor resistencia a la corrosión al reducir la capacidad de formación de carburos en los límites de grano y, en última instancia, causar corrosión intergranular (conocida como sensibilización).
La principal diferencia de composición entre el tipo 316 y el tipo 302/304 es que el tipo 316 está aleado con un 2-3 % de molibdeno, lo que aumenta la resistencia a la corrosión por picaduras al mejorar la durabilidad de la película pasiva. La película pasiva, normalmente un óxido, es una capa «transparente e invisible» en la superficie del metal que mejora la protección contra la corrosión. La adición de molibdeno también aumenta la tensión en la estructura cristalina, lo que obliga a las moléculas a acercarse más entre sí y, por lo tanto, incrementa la energía necesaria para que los átomos de hierro se disuelvan y lleguen a la superficie. El molibdeno tiene un efecto similar al del cromo en la microestructura, por lo que el tipo 316 no requiere tanto cromo como el tipo 302/304. Para mantener la estructura austenítica en los aceros inoxidables que contienen molibdeno, es necesario aumentar el contenido de níquel. Como se puede ver en la Tabla 1, el rango de contenido de níquel para el tipo 316 es de 10 a 14 %, frente al 8–10,5 % del tipo 304 y el 8–10 % del tipo 302.
Resistencia a la corrosión
Si bien los aceros inoxidables austeníticos de la serie 300 tienen propiedades físicas y de resistencia que los hacen adecuados para muchas aplicaciones, su capacidad para resistir muchos entornos corrosivos diferentes, tanto químicos como atmosféricos, se considera generalmente la razón más importante y principal para su selección. Se considera que todos los aceros inoxidables de la serie 300 tienen una alta resistencia a la corrosión, pero el tipo 316 es conocido por ser uno de los más resistentes a la corrosión. Aunque la resistencia a la corrosión de los tipos 302/304 cumple con la mayoría de los requisitos de aplicación, tienden a corroerse en entornos más severos en los que el tipo 316 no lo hace, como en entornos marinos y petroquímicos. Existen múltiples tipos de corrosión y es importante comprender cada uno de ellos y cómo el tipo 316 puede ofrecer una ventaja.
Corrosión galvánica
Este tipo de corrosión se produce entre dos metales diferentes cuando están en contacto y sumergidos en un entorno en el que los metales reaccionan eléctrica y químicamente entre sí. Es importante tener en cuenta la serie galvánica (véase la tabla 2) para garantizar que el material no se corroa cuando se exponga al material con el que se acopla. Por ejemplo, cuando dos aleaciones están en contacto en agua de mar, la corrosión se producirá en la aleación inferior de la serie. Cuanto más alejados estén los dos metales entre sí en la tabla de la serie galvánica, más probable será que se corroan cuando se sumerjan en un electrolito.
Corrosión por picaduras
La corrosión por picaduras es un tipo de corrosión muy localizada que provoca la aparición de pequeñas manchas y, finalmente, agujeros en el material. Cualquier grieta o incluso un pequeño rayón puede iniciar la corrosión por picaduras y dar lugar a fallos (véase la Figura 1). La corrosión por picaduras puede producirse fácilmente en agua de mar en el caso del tipo 302/304, por lo que a menudo se utiliza el tipo 316. La adición de molibdeno mejora significativamente la resistencia a la corrosión por picaduras.
El tipo 316 es conocido por sus ventajas sobre el tipo 302/304 en entornos ricos en cloruros, como el agua de mar, por lo que también se le conoce como acero inoxidable de grado marino. También hay varios entornos cáusticos detallados en la tabla 3 en los que el tipo 316 puede ofrecer una mayor resistencia a la corrosión.
|
Agua marina |
Ácido sulfuroso Ácido tartárico Ácido acético Ácido fórmico Ácido láctico Ácidos orgánicos diversos Corrosión por alimentos |
Tabla 3
Entornos en los que el tipo 316 ofrece una mayor resistencia a la corrosión que los tipos 302 y 304
|
⇑ |
Platino Oro Grafito Titanio Acero inoxidable 316 (pasivo) Acero inoxidable 304 (pasivo) Inconel (80Ni-13Cr-7Fe) (pasivo) Níquel (pasivo) |
| Cada vez más inerte (catódico) |
Monel (70Ni-30Cu) Aleaciones de cobre y níquel Bronces (aleaciones de Cu-Sn) |
| || | Cobre Latones (aleaciones de Cu-Zn) Inconel (activo) Níquel (activo) |
|
Cada vez más activo |
Estaño Plomo |
| ⇓ | Acero inoxidable 316 (activo) Acero inoxidable 304 (activo) Hierro fundido Hierro y acero Aleaciones de aluminio Cadmio Aluminio comercialmente puro Zinc Magnesio y aleaciones de magnesio |
Tabla 2
La serie galvánica1
Figura 1
Sección transversal de una picadura que muestra el impacto en el área transversal y la reducción de la resistencia
Agrietamiento por corrosión bajo tensión
El agrietamiento por corrosión bajo tensión (SCC) es un proceso de agrietamiento que solo puede producirse si el material se encuentra en un entorno corrosivo y bajo una tensión de tracción sostenida. Sin una de estas dos condiciones, el SCC no puede producirse. Para los aceros inoxidables de la serie 300, límite elástico, MPa (ksi) Dureza, máx. (HRB) 515 (75) 515 (75) 515 (75) 205 (30) 88 La corrosión bajo tensión por cloruros es uno de los tipos más comunes y se sabe que influye en la integridad estructural del material. Hay muchos factores que pueden influir en la SCC, entre ellos la tensión aplicada y residual, la temperatura y las condiciones cíclicas de la aplicación.
Se han realizado numerosos informes y estudios para analizar el impacto del SCC en los aceros inoxidables austeníticos, pero debido a las numerosas variables y factores, como tensiones, composición química y condiciones ambientales, es difícil aplicar una correlación “única para todos” entre los distintos tipos de acero inoxidable y su comportamiento. Por lo tanto, es importante realizar pruebas específicas para los requisitos particulares de cada aplicación.
A continuación, se incluye una lista de algunas soluciones de cloruro que pueden causar SCC en el acero inoxidable de la serie 3002:
- Cloruro de amonio
- Cloruro de calcio
- Cloruro de cobalto
- Cloruro de litio
- Cloruro de magnesio
- Cloruro de mercurio
- Cloruro de sodio
- Cloruro de zinc
Corrosión intergranular
Este tipo de corrosión no suele ser un problema para el acero inoxidable de la serie 300, ya que implica mantener los pasadores a altas temperaturas (más de 800 ºF / 430 ºC) durante largos periodos de tiempo. Sin embargo, sí es motivo de preocupación para otros productos fabricados con acero inoxidable de la serie 300 que deben soldarse o someterse a altas temperaturas. Los pasadores elásticos en espiral de acero inoxidable de la serie 300 no se someten a tratamiento térmico y no se recomienda soldarlos, por lo que rara vez se produce corrosión intergranular, ya que no se exponen a altas temperaturas.
Propiedades mecánicas
Dado que los aceros inoxidables de la serie 300 (y todos los austeníticos) pueden endurecerse mediante trabajo en frío, presentan una amplia gama de propiedades mecánicas. El trabajo en frío del material cambia la dureza y el magnetismo de los aceros inoxidables de la serie 300. La Tabla 4 muestra las propiedades mecánicas de los aceros inoxidables austeníticos tipo 302, 304 y 316 en estado recocido.
| Tipo 302 | Tipo 304 | Tipo 306 | |
|
Resistencia a la tracción, MPa (ksi) |
515 (75) | 515 (75) | 515 (75) |
|
Límite elástico, MPa (ksi) |
205 (30) | 205 (30) | 205 (30) |
|
Dureza, máx. (HRB) |
88 | 88 | 95 |
Tabla 4
Propiedades mínimas a temperatura ambiente en estado recocido3
Magnetismo
Cuando cualquiera de los aceros inoxidables de la serie 300 se recocen completamente, son no magnéticos y aumentan su magnetismo a medida que se endurecen por deformación. Los tipos 302/304 presentan una mayor permeabilidad magnética como resultado del endurecimiento por deformación.
Costo y disponibilidad
Para los Pasadores Elásticos, los tipos 302/304 son los aceros inoxidables austeníticos más utilizados y, por esa razón, suelen adquirirse en mayores cantidades en comparación con el tipo 316. Por lo tanto, los Pasadores Elásticos de acero inoxidable de tipo 302/304 suelen ser más económicos y están fácilmente disponibles.
Aplicaciones
Hay muchas aplicaciones que pueden requerir una mayor resistencia a la corrosión que la que ofrece el tipo 302/304. Algunas de ellas se detallan en la tabla 5. Los Pasadores Elásticos en Espiral de acero inoxidable tipo 316 reducen la corrosión por picaduras que se produce en estas aplicaciones, ya que están sometidos a diversos productos químicos agresivos (véase la tabla 3).
| Aplicaciones | Industrias |
|
Ensambles expuestos al medio marino |
Industria química y farmacéutica Digestores, evaporadores y equipos de manipulación de la industria papelera. Industria médica Equipos de refinado textil Película fotográfica Equipos de refinado de petróleo |
Tabla 5
Aplicaciones e industrias que utilizan pasadores elásticos en espiral de acero inoxidable tipo 316 (Nota: el tipo 302/304 puede ser suficiente)
Conclusión
Los pasadores elásticos en espiral pueden fabricarse con muchos tipos de materiales, incluidos varios grados de acero inoxidable. Los aceros inoxidables tipo 302/304 son opciones comunes por su alta resistencia a la corrosión. En entornos en los que la resistencia a la corrosión de los tipos 302/304 puede no ser suficiente, como en un entorno marino en el que el pasador está expuesto a cloruros, el tipo 316 puede ser una mejor opción, ya que no se produce corrosión por picaduras con tanta facilidad. El tipo 316 suele tener un precio más elevado que el tipo 302/304, pero la resistencia adicional a la corrosión ayuda a garantizar que los componentes críticos permanezcan intactos y no causen daños adicionales a las piezas circundantes. Para muchos equipos de ingeniería, la seguridad adicional compensa el mayor costo de los componentes, especialmente cuando se trata de productos químicos peligrosos y nocivos.
Debido a la complejidad y a las numerosas variables que caracterizan a los entornos corrosivos, como el tipo de productos químicos y su concentración, la tensión sobre el material, las condiciones atmosféricas y el tiempo y la temperatura, siempre es importante realizar pruebas al seleccionar los materiales para elementos de fijación como los Pasadores Elásticos en Espiral, a fin de garantizar que el material produzca los resultados deseados.
La selección adecuada del material es uno de los criterios de diseño más importantes para los ingenieros, ya que determina el costo final, la vida útil y el rendimiento del producto final. Existen muchos tipos de materiales entre los que elegir y, al seleccionar los materiales de los elementos de fijación, las empresas con experiencia en el diseño de estos pueden ayudar a determinar el material más adecuado.
1M.G. Fontana, Corrosion Engineering. 3rd Edition. Copyright 1986 by McGraw-Hill Book Company.
2The International Nickel Company, Inc. 1963. “Corrosion Resistance of the Austenitic Chromium-Nickel Stainless Steels in Chemical Environments.”
3Metals Handbook. Desk Edition, 2nd Edition. 1998. ASM International
Pasador elástico en espiral de acero inoxidable 316 en pestillo de cierre para embarcación.
Artículo escrito originalmente por Christopher G. Jeznach
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