Evaluación de la resistencia a la corrosión en la raíz de una zona fundida por soldadura orbital en tuberías de acero inoxidable austenítico 304l y 316l, influenciada por distintos contenidos de oxígeno en el gas de respaldo

Abstract

Actualmente, las tuberías de acero inoxidable austenítico (como 304L y 316L) se usan ampliamente en sectores como el industrial, marino, farmacéutico, alimentario, arquitectónico, etc. así como en aplicaciones domésticas y criogénicas. Estas tuberías, al ser soldadas e instaladas en sistemas industriales, pueden sufrir corrosión localizada por picaduras, especialmente en sus uniones soldadas expuestas a diversas condiciones operativas. Durante la soldadura de tuberías en taller y obra, es crucial controlar los parámetros de soldadura y seleccionar adecuadamente los gases de protección para asegurar la integridad de la unión soldada y su resistencia a la corrosión. El objetivo general de esta investigación se centró en evaluar la resistencia a la corrosión por picaduras en la raíz de la zona fundida (ZF) de soldaduras orbitales autógenas realizadas con proceso TIG pulsado (GTAW-P), influenciada por distintos contenidos de oxígeno presente en el gas de respaldo “Backing gas” en tuberías de acero inoxidable 304L y 316L. Se realizaron líneas de fusión circunferenciales en tuberías de 63,5 mm (2,5”) de diámetro y 1,65 mm de espesor. Se usaron como gases de respaldo Argón y Nitrógeno Ultra Puros (UP), a los cuales se inyectó oxígeno procedente del aire ambiental en concentraciones de 50, 75, 100 y 200 partes por millón (ppm). El control del caudal de aire se realizó con un manifold equipado con regulador de presión y válvulas de aguja; la concentración de oxígeno fue monitoreada con un equipo digital con rango de detección de 5 a 1000 ppm. La metodología experimental se inició caracterizando el material base (MB) 304L y 316L mediante ensayo mecánico de tracción, análisis de composición química y evaluación metalográfica. Luego se caracterizó la ZF en la raíz de las soldaduras orbitales autógenas (GTAW-P) mediante análisis metalográfico (evaluación de microestructuras en ZF y zona afectada por el calor (ZAC)), macrografías en la raíz antes y después del ensayo de corrosión para evaluar la influencia de tintes térmicos. Se midió el contenido de ferrita delta en la raíz de la ZF por ferritometría para evaluar el efecto de los gases de respaldo. Se realizaron ensayos de corrosión por picaduras en la raíz de la ZF siguiendo la norma ASTM G48. Finalmente, se evaluaron las muestras corroídas con análisis macrográfico y metalográfico. Las macrografías evidenciaron que incluso bajas concentraciones de oxígeno en el gas de respaldo provocan termocoloración visible en la ZF, ZAC y MB. A mayor concentración de oxígeno, se observaron tintes térmicos más oscuros, los cuales presentaron mayor concentración de picaduras tras los ensayos de corrosión. El acero inoxidable 316L mostró mayor susceptibilidad a la corrosión por picaduras que el 304L, especialmente en el centro de la raíz de los cordones de soldadura. Se detectaron picaduras en el MB en zonas con termocoloración en ambos tipos de acero. Se concluyo que la resistencia a la corrosión disminuye con el oscurecimiento del tinte térmico, el cual se intensifica con el aumento del oxígeno en el gas de respaldo. La ZF en las tuberías de acero inoxidable 316L resultaron ser las más susceptibles a corrosión por picaduras.