El acero inoxidable es un material universal que constituye la base de innumerables sistemas industriales. La pasivación del acero inoxidable es un proceso fundamental para mantener su calidad y longevidad.
En este artículo cubriremos preguntas importantes sobre cómo pasivar acero inoxidable y qué es.
¿Qué es la pasivación del acero inoxidable?
La pasivación del acero inoxidable es un proceso químico que lo vuelve impermeable a la humedad y al oxígeno, principales sustancias causantes de la oxidación. El proceso de pasivación logra esto creando una capa muy delgada (de unos pocos átomos de espesor) de óxido de cromo (2Cr2O3) en la superficie expuesta del acero inoxidable.
Esta capa evita que los compuestos atmosféricos reaccionen con el contenido de hierro del acero inoxidable afectando así su calidad. Los resultados son muy similares al anodizado de aluminio.
Tiene un propósito muy importante en numerosas industrias, como la de procesamiento de alimentos, cosmética, farmacéutica, etc., donde la corrosión de los equipos puede provocar riesgos de seguridad y grandes pérdidas. El acero inoxidable adecuadamente pasivado también mejora la productividad y reduce el mantenimiento.
¿Por qué es necesario el acero inoxidable pasivado?
La fina capa de óxido de cromo (y níquel) sobre el acero inoxidable lo hace resistente a la corrosión. Sin embargo, a veces esta capa no se forma correctamente por sí sola o puede dañarse, dejando el acero inoxidable vulnerable a la corrosión. Aquí es donde entra en juego el proceso de pasivación. Sirve para formar o restaurar la capa protectora con la calidad deseada.
Hay varias razones por las que es posible que sea necesario pasivar el acero inoxidable. Algunos de ellos son los siguientes:
– Materias primas de baja calidad : Es posible que las impurezas de las materias primas de baja calidad no se eliminen por completo durante la producción de acero. Esto puede conducir a una reducción de la pasividad química.
– Mecanizado/rectificado : la mayoría de las piezas de acero inoxidable se someten a procesos de fabricación como mecanizado y rectificado. Las herramientas utilizadas en estos procesos contienen hierro, que queda incrustado en la superficie del acero inoxidable durante el mecanizado. Los lubricantes y refrigerantes de mecanizado también pueden acumularse en los orificios de la superficie, creando otra forma de contaminación.
– Soldadura : La soldadura debilita la capa de óxido de cromo, especialmente en la zona afectada por el calor.
– Ensamblaje : Los productos de acero inoxidable son principalmente un ensamblaje de varias piezas. Durante el montaje, los componentes individuales rozan entre sí y la fricción resultante puede dañar la capa de óxido, a menudo hasta el punto de que en algunos lugares desaparece por completo.
– Desgaste normal : la capa de óxido de cromo se debilita con el tiempo a medida que la pieza queda expuesta a diversos entornos térmicos, químicos y físicos durante el funcionamiento.
Todos estos escenarios son muy comunes en un entorno industrial. Por lo tanto, los ingenieros profesionales aplican un programa regular de pasivación del acero para extender la vida útil y la calidad de los equipos industriales y ahorrar dinero, tiempo y esfuerzo a largo plazo.
3 pasos para el proceso de pasivación del acero inoxidable
Ahora discutiremos el proceso de pasivación en detalle. La pasivación del acero inoxidable es un proceso de tres pasos: limpieza, baño ácido y prueba de calidad.
Paso 1: limpieza
La limpieza de la superficie de acero inoxidable es un paso crucial para una pasivación exitosa. Los contaminantes superficiales acumulados pueden impedir que los ácidos pasivantes lleguen a la superficie, haciendo que todos los esfuerzos sean en vano.
Los contaminantes comunes de las superficies incluyen suciedad, grasa, aceites minerales y sintéticos, hidrocarburos y otros residuos de entornos industriales.
Existen diferentes métodos para desengrasar una superficie de acero inoxidable. Los agentes de limpieza alcalinos y los baños de alta temperatura (hasta 65°C) se disuelven y eliminan la contaminación de forma muy eficaz.
Los ingenieros suelen comprobar la calidad de las superficies limpias utilizando técnicas como la prueba de alcanfor.
Paso 2: baño ácido
La segunda etapa de pasivación del acero inoxidable es el baño ácido. La superficie de acero inoxidable limpia se sumerge en un baño que contiene una solución ácida y algunos otros aditivos como aceleradores e inhibidores.
Esta reacción química elimina el hierro libre de la superficie del metal. El objetivo principal es lograr una alta proporción de cromo a hierro de modo que haya más cromo que hierro disponible para la oxidación.
Este paso de pasivación del acero inoxidable está controlado por tres parámetros: concentración, temperatura y duración del baño ácido. Diferentes combinaciones de estos parámetros producen resultados diferentes. La experiencia y habilidad de los ingenieros son cruciales para ajustar estos parámetros para obtener resultados óptimos.
Los ácidos más comunes para la pasivación del acero son el ácido nítrico y el ácido cítrico. A continuación analizaremos brevemente ambos y los compararemos.
Ácido nítrico vs. ácido cítrico: una comparación técnica
El ácido nítrico fue el agente pasivante original del acero inoxidable. Actúa sobre el metal disolviendo el hierro, que luego es lavado por el baño circulante. Sus principales características son:
- La concentración de la solución de ácido nítrico está entre el 10 y el 50%.
- Las temperaturas del baño ácido pueden alcanzar hasta 60°C.
- Los aditivos como el dicromato de sodio y el ácido fosfórico pueden mejorar aún más la eficiencia de la pasivación.
- El ácido nítrico hace que el acero inoxidable pasivado sea más resistente a los rayos.
- Se aplica únicamente a los grados de acero austenítico y dúplex.
- Altamente tóxico y peligroso para el medio ambiente, requiere manipulación y eliminación cuidadosas.
Pasemos ahora al ácido cítrico. Es un medio relativamente nuevo para pasivar acero inoxidable. Reacciona químicamente con el hierro de la superficie del acero, pero también elimina cromo y níquel. Sin embargo, la superficie preparada está bien preparada para reaccionar naturalmente con el aire circundante y formar una gruesa capa de óxido.
- Se utiliza una concentración de ácido de aproximadamente el 10%.
- Pasivos todo tipo de acero inoxidable.
- El ácido cítrico es seguro de usar y relativamente más respetuoso con el medio ambiente.
- Aprobado para el procesamiento de alimentos.
- La pasivación con ácido cítrico es más rápida y se puede ajustar para producir resultados en menos de 5 minutos.
Paso 3: control de calidad
El último paso en la pasivación del acero inoxidable son las pruebas de calidad. El metal pasivado pasa por unas pruebas que debe superar.
En esta etapa, los ingenieros utilizan varios métodos de prueba. Una estrategia es crear un entorno donde la oxidación se produzca fácilmente. Esto se llama prueba de inmersión en agua, donde el acero inoxidable se expone a ciclos continuos de ambientes húmedos y secos y se monitorea constantemente para detectar signos de corrosión. Normalmente, una pasivación deficiente da como resultado una oxidación superficial visible.
Las pruebas químicas como la prueba de Ferroxyl también son muy útiles. Libera hierro reaccionando con él y cambiando su apariencia. Dispositivos como los medidores de pasividad también son muy populares para comprobar la reactividad del acero inoxidable.
Actualmente también es una práctica común realizar controles de calidad durante la etapa del baño ácido. El control de la concentración de hierro y la acidez del baño ácido circulante indica el progreso y la eficacia del proceso de pasivación.
Estándares industriales comunes para la pasivación de acero inoxidable
Debido a su importancia, la pasivación del acero inoxidable está muy estandarizada. Los estándares industriales ASTM y ASM son los más comunes y cubren la pasivación de grados útiles de acero inoxidable como 304 y 316 SS.
ASTM
La Sociedad Estadounidense de Pruebas y Materiales (ASTM) tiene dos normas integrales para la pasivación del acero inoxidable.
ASTM A967/A967M cubre varios tipos de pasivación química con ácidos nítrico y cítrico, así como tratamiento electroquímico. Contiene información detallada sobre el proceso de pasivación, métodos y criterios de prueba de calidad, así como recomendaciones para los primeros pasos de limpieza y desincrustación.
ASTM A380/A380M proporciona pautas de proceso detalladas y precauciones para la pasivación de piezas, ensamblajes, dispositivos y sistemas instalados de acero inoxidable. Esto incluye varios pasos del proceso como limpieza, descalcificación y pasivación.
AMS
SAE International mantiene las especificaciones AMS 2700 para pasivación de superficies de acero inoxidable. Está más enfocado a prácticas profesionales en sectores como el aeroespacial y el de automoción.
Proporciona pautas y procedimientos para disolver el hierro y otros elementos metálicos menos nobles de la superficie del acero inoxidable para hacerlo más resistente a la corrosión.
Características de los equipos de pasivación de acero inoxidable.
Existe una amplia gama de máquinas para pasivación de acero inoxidable. Destacaremos algunas de las principales características de los dispositivos de pasivación disponibles en el mercado.
Tamaño : Los dispositivos de pasivación vienen en varios tamaños, desde equipos de mesa hasta grandes equipos industriales capaces de pasivar piezas de gran tamaño.
Capacidad de pasivación : Está definida por factores como el número de tanques, su volumen y el rendimiento total.
Funcionalidad : Algunos equipos de pasivación vienen como un paquete completo para desengrasar, pasivar, enjuagar y secar.
Manual/Automático : Los usuarios pueden elegir entre unidades manuales y automáticas. Las unidades automáticas son más precisas, más seguras y tienen interfaces hombre-máquina intuitivas. Los sistemas controlados por PLC dan a la máquina un nivel adicional de precisión y confiabilidad.
Mejores prácticas para piezas de acero inoxidable pasivadas
Como ocurre con cualquier proceso industrial, determinadas prácticas profesionales mejoran la calidad de los procesos de pasivación del acero. A continuación se presentan algunas de las mejores prácticas clave para los ingenieros que trabajan con acero inoxidable pasivado.
1. Pasive siempre las piezas nuevas y reparadas/reemplazadas.
Siempre que se añade un componente nuevo o se reemplaza uno antiguo, la pasivación es obligatoria. Una pieza químicamente reactiva puede oxidarse muy rápidamente y dañar otras piezas así como el propio proceso industrial.
2. Monitoree el equipo regularmente
La mayoría de industrias utilizan piezas de acero inoxidable cuya pasividad disminuye con el tiempo por el uso o por compuestos como los cloruros. El potencial de corrosión de dichos componentes debe comprobarse periódicamente para determinar si es necesaria una repasivación.
3. Máquinas y herramientas separadas para SS
Desde un punto de vista económico, tiene sentido procesar el acero inoxidable en un entorno separado donde esté menos expuesto al hierro y los contaminantes. A largo plazo, esto puede ahorrar enormes costes de pasivación y tiempo de inactividad.
4. Control de calidad de fluidos industriales
En una industria que trabaja con líquidos corrosivos, se debe comprobar constantemente su composición. Los fluidos deben limpiarse o reemplazarse si se vuelven demasiado peligrosos para los equipos de acero inoxidable.
5. Adaptar el proceso de pasivación al tipo de acero
Los ingenieros deben comprender que cada tipo de acero inoxidable es diferente y no todos son adecuados para el mismo ciclo de pasivación. Por tanto, se requiere cierta intuición y experiencia para adaptar el proceso a cada variedad y cada pieza y conseguir resultados óptimos.
Titulación Universitaria
La pasivación del acero inoxidable es un proceso importante que ayuda al acero inoxidable a mantener su nueva apariencia y previene la corrosión. Por tanto, es sin duda un método eficaz para aumentar la productividad y la calidad del servicio.
Aunque el proceso no es complicado, la pasivación habitual se puede realizar incluso en casa con un sencillo kit. Si desea piezas de acero inoxidable pasivadas de calidad de producción, debe contratar una empresa profesional.
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Preguntas frecuentes
¿Es necesario pasivar el acero inoxidable 304 o 316?
Para una vida útil prolongada, se recomienda la pasivación para los grados 304 y 316. Aunque el acero inoxidable 316 tiene mejor resistencia a la corrosión debido a su mayor contenido de molibdeno, no proporciona una protección adecuada para la mayoría de los entornos industriales.
¿Con qué frecuencia se debe pasivar el acero inoxidable?
La frecuencia de pasivación del acero inoxidable depende de su aplicación industrial. Las piezas expuestas a suciedad excesiva, fricción, desgaste u otras condiciones extremas deben pasivarse con más frecuencia que las piezas en un entorno industrial suave. Por ejemplo, las piezas con un alto contenido de cloruro deberían pasivarse de 2 a 3 veces al año. En general, las piezas de acero inoxidable se deben pasivar una vez al año para aplicaciones normales.
¿Se puede pasivar el acero inoxidable dos veces?
Sí. La capa protectora de óxido del acero inoxidable se debilita con el tiempo y el uso. En este caso, el acero inoxidable debe pasivarse nuevamente para restaurar su resistencia a la corrosión. Dependiendo del estado de las piezas de acero inoxidable, se pueden pasivar más de dos veces.
