CCT – Temperatura crítica de corrosión por hendidura de aceros inoxidables y aleaciones de níquel

CCT (Temperatura Crítica de la Grieta)La temperatura crítica de corrosión por hendidura (TCH) es un parámetro que se utiliza para evaluar la resistencia de los aceros inoxidables, los aceros dúplex y superdúplex, y las aleaciones de níquel a la iniciación de la corrosión por hendidura bajo condiciones de ensayo específicas. Este parámetro es particularmente importante en entornos que contienen cloruros, ya que incluso un material con alta resistencia a la corrosión por picaduras puede sufrir daños localizados en las hendiduras.
Las zonas típicas con riesgo de corrosión por hendidura son las que se encuentran debajo de juntas, arandelas, depósitos y contaminantes, en bridas y juntas solapadas, debajo de las cabezas de los pernos y en cualquier lugar donde se cree un espacio estrecho que restrinja el libre intercambio de la solución con el medio ambiente.
La CCT no es una constante física del material ni la temperatura máxima de funcionamiento permitida. Es el resultado de un ensayo realizado según un procedimiento específico. Por lo tanto, al comparar valores de CCT, siempre se deben tener en cuenta el método de ensayo, el entorno, la preparación de la superficie, la geometría y la presión del elemento que genera el espacio.

¿Qué significa CCT?

La temperatura crítica de corrosión por hendidura (TCH) define la temperatura más baja a la que se observa el inicio de la corrosión por hendidura bajo las condiciones de un método de ensayo determinado, cumpliendo con los criterios especificados en el procedimiento de ensayo. Cuanto mayor sea el valor de TCH obtenido en condiciones comparables, mayor será la resistencia del material al inicio de este tipo de corrosión.
Sin embargo, esto no significa que el material sea incondicionalmente resistente por debajo del valor CCT en todas las instalaciones. Las condiciones de funcionamiento reales pueden diferir significativamente de las condiciones de laboratorio en términos de concentración de cloruro, pH, potencial electroquímico, oxigenación, geometría de fractura, flujo, sedimentos, microorganismos y tiempo de exposición.

¿Por qué una separación aumenta el riesgo de corrosión?

Los aceros inoxidables y muchas aleaciones de níquel deben su resistencia a la corrosión a una fina capa pasiva que se forma en su superficie. En un ambiente abierto, el oxígeno y las condiciones químicas adecuadas favorecen el mantenimiento y la regeneración de esta capa. En una grieta estrecha, la situación puede ser completamente diferente.
El intercambio limitado de fluidos entre el interior de la fractura y el entorno circundante crea un ambiente localmente diferente. A medida que avanza el proceso, puede producirse un consumo de oxígeno, un aumento de la concentración de iones cloruro y una disminución del pH. Las condiciones dentro de la fractura se vuelven cada vez más agresivas y pueden provocar la pérdida de la pasividad del material.
Una vez que se inicia un proceso estable, la corrosión puede desarrollarse localmente bajo un sello o depósito, mientras que la superficie adyacente y de fácil acceso del mismo componente permanece intacta. Por ello, la corrosión por hendidura es particularmente peligrosa: su desarrollo puede pasar desapercibido durante mucho tiempo en una inspección rutinaria de la instalación.

CCT vs. CPT: ¿cuál es la diferencia?

CPT (temperatura crítica de picaduras) describe la temperatura crítica para el inicio de la corrosión por picaduras en una prueba específica, mientras que CCT (Temperatura Crítica de la Grieta) Se refiere al inicio de la corrosión en una grieta creada artificialmente. Ambos parámetros aluden a la corrosión localizada, pero no describen exactamente el mismo fenómeno.
En la práctica, la CCT suele ser inferior a la CPT para el mismo material ensayado en un sistema comparable. Esto se debe a que la grieta crea condiciones locales más agresivas que las que se encuentran en la superficie del material, que es de fácil acceso.

¿Cómo se determina el CCT?

Una de las normas principales utilizadas para la evaluación en laboratorio de la resistencia a la corrosión por picaduras y por hendiduras es la norma ASTM G48 . Esta norma utiliza un entorno de cloruro altamente oxidante que contiene cloruro de hierro(III) e incluye varios métodos de ensayo independientes.

En la norma ASTM G48 vigente, los métodos C y E se utilizan para determinar la temperatura crítica de corrosión por picaduras, mientras que los métodos D y F se utilizan para determinar la temperatura crítica de corrosión por hendiduras. El método D está diseñado para determinar la temperatura crítica de corrosión de aleaciones a base de níquel y aleaciones que contienen cromo, mientras que el método F se utiliza para determinar la temperatura crítica de corrosión de aceros inoxidables.

En las pruebas CCT, se fijan a la superficie de la muestra elementos que generan grietas controladas. Esto es importante porque la geometría de la grieta y la fuerza de sujeción influyen en las condiciones entre la superficie de la muestra y el elemento generador de grietas. Por lo tanto, no se deben comparar sin criterio los valores obtenidos mediante diferentes procedimientos, fuerzas de sujeción o elementos generadores de grietas.

Comparación de la temperatura crítica de contacto (TCC) de aceros inoxidables y aleaciones de níquel seleccionados.

Los valores que se muestran a continuación ilustran la magnitud de las diferencias entre los materiales, pero deben interpretarse únicamente en conjunto con el método de ensayo. Se dispone de datos comparativos especialmente bien documentados para ensayos en una solución acidificada de FeCl₃ al 6 % y según los procedimientos ASTM G48. Las diferencias entre fuentes para el mismo grado pueden deberse, entre otros factores, a distintos procedimientos, preparación de la superficie, formación de grietas y composición específica de la masa fundida.

* Estos valores tienen como objetivo ilustrar las diferencias entre los grupos de acero; no deben considerarse propiedades garantizadas de un producto específico. ** En el caso de las aleaciones de níquel, las diferencias entre los valores publicados demuestran claramente el impacto del procedimiento de ensayo específico. Por ejemplo, los datos de Alleima para el método D/F de la norma ASTM G48 arrojaron valores diferentes según el método utilizado para crear y presurizar la grieta.
La comparación revela un patrón muy importante. El popular acero 316L presenta una resistencia relativamente baja a la iniciación de la corrosión por hendidura en pruebas agresivas con cloruros. Con un mayor contenido de cromo, molibdeno y nitrógeno, esta resistencia puede aumentar significativamente. Los aceros 6Mo, los aceros superdúplex y las aleaciones de níquel seleccionadas adecuadamente se encuentran entre los materiales con una resistencia significativamente mayor a la corrosión localizada.

¿Por qué la CCT suele ser inferior a la CPT?

La diferencia entre CPT y CCT radica principalmente en las condiciones químicas específicas que se generan dentro de la grieta. En una superficie abierta, el material permanece en contacto con el entorno circundante, mientras que dentro de la grieta, el intercambio de soluciones es limitado.
La concentración de oxígeno puede disminuir, la de cloruro puede aumentar y el entorno local puede volverse ácido. Como resultado, la capa pasiva puede perder estabilidad a temperaturas inferiores a las necesarias para iniciar la corrosión por picaduras estables en la superficie libre.
Por ejemplo, los datos de Haynes obtenidos en FeCl₃ acidificado al 6% muestran para el acero inoxidable 316L una CPT de aproximadamente 15 °C y una CCT de aproximadamente 0 °C; para el acero inoxidable 254 SMO, aproximadamente 60 °C y 30 °C, respectivamente; para la aleación 625, aproximadamente 100 °C y 40 °C; y para la aleación C-276, aproximadamente 150 °C y 55 °C. Esto demuestra que una resistencia muy alta a la corrosión por picaduras no implica automáticamente una resistencia igualmente alta a la corrosión por hendiduras.

El efecto de la geometría del espacio sobre la corrosión

No todas las grietas presentan el mismo riesgo. Su anchura, profundidad, la relación entre la superficie interna y externa de la grieta, y el grado de restricción del intercambio de fluidos son factores importantes.
En la práctica, las condiciones peligrosas pueden incluir:

• juntas de brida,
• debajo de las arandelas y las cabezas de los tornillos,
• en conexiones superpuestas,
• bajo depósitos minerales y productos de procesamiento,
• bajo biopelículas y contaminantes biológicos,
• en lugares donde los elementos metálicos entran en contacto con plásticos o elastómeros,
• en juntas de construcción insuficientemente limpiadas.

Por este motivo, la resistencia de una estructura a la corrosión por hendidura no puede evaluarse únicamente en función del tipo de acero. El diseño de las juntas, la mano de obra y la limpieza de la superficie son igualmente importantes.

La influencia de la composición química en la temperatura crítica de contacto (CCT)

Cromo Es la principal responsable de la formación y estabilidad de la capa pasiva. molibdeno mejora significativamente la resistencia a la corrosión localizada en ambientes de cloruro, mientras que nitrógeno Es un aditivo de aleación particularmente importante en aceros dúplex, superdúplex y austeníticos de alta aleación.
El alto contenido de estos elementos es una de las razones de la resistencia significativamente mayor de los aceros 6Mo ​​y superdúplex en comparación con los aceros estándar 304L y 316L. Sin embargo, la composición química por sí sola no lo explica todo. La resistencia real también se ve influenciada por la microestructura, la precipitación de fases intermetálicas, el tratamiento térmico, la soldadura y el estado de la superficie.

CCT y PREN

El PREN (Número Equivalente de Resistencia a la Corrosión por Picadura) es una herramienta útil para comparar inicialmente la resistencia de las aleaciones a la corrosión localizada en ambientes de cloruro. Para los aceros inoxidables, se suele utilizar la siguiente relación:

PREN = %Cr + 3,3 × %Mo + 16 × %N

Un aumento en el PREN suele asociarse con una mayor resistencia a la corrosión por picaduras y hendiduras, pero el CCT no se puede calcular directamente a partir de los valores de PREN. El PREN se basa principalmente en la composición química, mientras que los resultados del CCT también dependen de la microestructura, el acabado superficial y las condiciones específicas de la prueba.
Para materiales de níquel de alta aleación, también se utilizan ecuaciones modificadas para tener en cuenta otros elementos, incluido el tungsteno. Por lo tanto, comparar el PREN clásico de los aceros inoxidables con los valores calculados para las aleaciones de níquel requiere precaución.

Influencia de la superficie y la soldadura en la temperatura crítica de contacto (CCT).

La preparación de la superficie puede influir significativamente en los resultados de las pruebas de resistencia a la corrosión por hendidura. La rugosidad, la cascarilla, la decoloración de la soldadura, la contaminación por hierro y los residuos de mecanizado pueden crear zonas propicias para la corrosión localizada.
La norma ASTM G48 señala que la preparación de la superficie puede afectar significativamente los resultados de las pruebas. Esto significa que los valores obtenidos para muestras de laboratorio pulidas o grabadas no siempre reflejan con precisión el rendimiento del componente real.
La soldadura también puede alterar la microestructura del material y la composición química local de la capa superficial. Esto es especialmente importante en los aceros dúplex y superdúplex, donde un ciclo térmico inadecuado puede provocar cambios desfavorables en el equilibrio de fases o la formación de precipitados que reducen la resistencia a la corrosión.
Tras la soldadura, también es importante eliminar adecuadamente los óxidos y la decoloración por calor y, cuando sea necesario, llevar a cabo el decapado y la pasivación apropiados.

CCT y juntas y conexiones de brida

Las juntas bridadas son uno de los lugares clásicos donde se produce la corrosión por hendidura. El espacio entre el metal y la junta puede atrapar electrolitos y limitar su intercambio con el ambiente. Condiciones similares pueden darse debajo de arandelas, sujetadores y en juntas metal-plástico.
Por lo tanto, al diseñar sistemas que operan en agua de mar, salmuera u otros medios que contienen cloruros, es importante considerar no solo la resistencia del material en sí, sino también la geometría de la estructura. Limitar el número de grietas, permitir el drenaje del fluido, eliminar los depósitos y seleccionar sellos adecuados puede ser tan importante como elegir un acero de mayor calidad.

¿Determina la temperatura crítica de contacto (CCT) la temperatura máxima de funcionamiento de un material?

No. La CCT es una temperatura crítica determinada en una prueba de laboratorio específica y no debe considerarse un límite directo de la temperatura de funcionamiento segura.
La norma ASTM G48 es un ensayo acelerado diseñado principalmente para comparar la resistencia de los materiales al inicio de la corrosión localizada en un entorno de cloruros altamente agresivo. La norma subraya que estos ensayos no permiten determinar directamente el comportamiento del material en entornos sin cloruros ni la velocidad de propagación de la corrosión localizada.
Por ejemplo, un material con una temperatura crítica de contacto específica en una solución de FeCl₃ de laboratorio puede comportarse de manera completamente diferente en agua de mar, una solución diluida de NaCl o un medio de proceso real. Su comportamiento estará determinado simultáneamente por la temperatura, la concentración de cloruro, el pH, el potencial, el flujo, los sedimentos, la geometría de la fractura y el tiempo de exposición.

CCT en la selección práctica de materiales

Al diseñar equipos expuestos a cloruros, conviene analizar la temperatura crítica de contacto (TCC) junto con otros parámetros e información del material. De particular importancia son:

• el tipo y la composición química real del material,
• PREN,
• CPT y CCT determinados por un método comparable,
• concentración de cloruro,
• temperatura de funcionamiento,
• pH y potencial electroquímico del entorno,
• presencia de sellos, juntas superpuestas y depósitos,
• estado de la superficie,
• tecnología de soldadura y tratamiento posterior a la soldadura,
• Posibilidad de limpiar e inspeccionar el elemento durante su funcionamiento.

En estructuras con numerosas fracturas, el análisis CPT por sí solo puede no ser suficiente. En tales casos, la CCT puede ser un parámetro comparativo más exigente y de mayor relevancia práctica.

¿Cómo reducir el riesgo de corrosión por hendidura?

La protección más eficaz no depende únicamente del uso de materiales cada vez más aleados. Un diseño adecuado del dispositivo también es fundamental. Deben eliminarse los espacios estrechos siempre que sea posible, sustituirse las uniones solapadas por uniones soldadas correctamente, evitarse las trampas de líquidos y sedimentos, y facilitar la limpieza de las superficies.
En entornos particularmente agresivos, pueden ser necesarios aceros superdúplex, aceros austeníticos 6Mo ​​o aleaciones de níquel adecuadas. Sin embargo, la selección final debe basarse en un análisis de las condiciones de operación reales, y no únicamente en un solo valor de PREN, CPT o CCT.
CCT – Temperatura crítica de la hendidura – es la temperatura crítica de inicio de la corrosión por hendidura, determinada bajo condiciones de prueba definidas. Este parámetro es particularmente importante en sistemas que operan en ambientes con cloruros y que contienen juntas, bridas, solapamientos, depósitos u otras áreas propensas a la formación de hendiduras.
La CCT suele ser inferior a la CPT porque en la grieta se desarrolla un entorno local mucho más agresivo que en la superficie libre del material. Por lo tanto, una alta resistencia a la corrosión por picaduras no garantiza una resistencia igualmente alta a la corrosión por grietas.
Al comparar materiales, siempre se debe verificar el método utilizado para determinar la temperatura crítica de contacto (TCC). Los valores obtenidos mediante diferentes procedimientos no deben considerarse directamente equivalentes, y la TCC por sí sola no debe interpretarse como la temperatura máxima de funcionamiento permitida del material.

Tipos de corrosión del acero y los metales

Corrosión uniforme del acero y los metales
Corrosión por picaduras en aceros inoxidables
Corrosión por hendidura en aceros inoxidables
Corrosión intergranular del acero inoxidable
Agrietamiento por corrosión bajo tensión (SCC)
Corrosión galvánica
corrosión erosiva
corrosión por cavitación
fatiga por corrosión
corrosión por frotamiento
Corrosión microbiológica MIC
Corrosión a alta temperatura

Clasificación de la corrosión según el entorno.

Corrosión marina: corrosión del acero y los metales en agua de mar.
Korozja atmosferyczna
corrosión del suelo
Corrosión en agua dulce e industrial
Corrosión en ambientes con cloruros
Corrosión en ambientes ácidos
Corrosión en ambientes alcalinos
Corrosión en gases y gases de escape
Corrosión en sistemas de alcantarillado y aguas residuales
Corrosión en entornos químicos y petroquímicos

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