Notas
 
Instituto Mexicano del Transporte
Publicación mensual de divulgación externa

NOTAS núm. 105, abril 2007, artículo 3
Susceptibilidad del acero inoxidable 304 al agrietamiento en ambientes marinos
Jorge Terán Guillen

Referencia

Objetivo

El objetivo de este trabajo es evaluar la susceptibilidad al agrietamiento del acero inoxidable 304 mediante la determinación del factor de intensidad de esfuerzos umbral (KISCC).

Desarrollo experimental

Probetas compactas de tensión preagrietadas por fatiga se colocaron en una cámara ambiental, que consiste de una celda de corrosión y una celda de carga. (Ver figura 1).

Figura 1

Esquema del dispositivo de corrosión: celda de corrosión y celda de carga

Los ensayos en las probetas se realizaron a desplazamientos constantes con dos factores de intensidad de esfuerzos (34 y 55 MPa m1/2) y manteniendo la punta de la grieta de la probeta sumergida en el medio. En la tabla 1 se observan las condiciones de prueba.

Tabla 1

Condiciones a las que se expusieron las probetas en las diferentes direcciones de laminación

Probeta

Medio

Potencial

Tiempo (h)

Fuerza

K

LK1

Ca(OH)2 +H2Omar

400 mV

168

20.02 kN

53,14 MPa(m)1/2

LK3

H2Omar

-100 mV

345

20.8 kN

55,21 MPa(m)1/2

LK4

H2Omar

-100 mV

500

20.8 kN

55,21 MPa(m)1/2

TK5

Ca(OH)2 +H2Omar

400 mV

168

13 kN

34,96 MPa(m)1/2

TK1

H2Omar

-100 mV

345

13 kN

34,96 MPa(m)1/2

TK2

H2Omar

-100 mV

500

13 kN

34,96 MPa(m)1/2

Nota: LK# = probeta de mecánica de fractura en la dirección longitudinal

TK# = probeta de mecánica de fractura en la dirección transversal

Los potenciales anódicos que se aplicaron para garantizar el rompimiento de la película de óxido en las probetas fueron de 400mV para Ca(OH)2 + H2O mar; -100 mV para H2O mar. Estos potenciales anódicos en las probetas se determinaron con la técnica electroquímica extrapolación de Tafel.

Resultados

La composición química obtenida por absorción atómica es típica de un acero inoxidable 304L. Las propiedades mecánicas del acero varían de acuerdo a la orientación de la muestra tomada de la placa con respecto al conformado mecánico, es decir, en la dirección transversal (sYS= 281,287 MPa, sU=609,838 MPa), se tiene una mayor resistencia mecánica que en la dirección longitudinal (sYS=276,286 MPa, sU=592,064 MPa). En la figura 2 se tiene la gráfica comparativa de las pruebas de Extrapolación de Tafel para el acero inoxidable en diferentes medios. Se encontró que Vcorr es mas alta en el medio Ca(OH)2 y agua de mar que del medio Ca(OH)2. Es decir, el contenido y tipos de cloruros tienen un efecto significativo en la velocidad de corrosión del acero inoxidable 304 L. (Ver tabla 2).

 

Tabla 2

Resultados obtenidos en los cuatro ambientes

Medio

i corr

V corr

SS + Ca(OH)2

0.375 ?A/cm2

4.32 ?m/año

SS + Ca(OH)2+ NaCl

0.625 ?A/cm2

7.2 ?m/año

SS + Ca(OH)2+H2Omar

1.4186 ?A/cm2

16.34 ?m/año

SS + H2O mar

4.275 ?A/cm2

49.25 ?m/año

Nota: SS=acero inoxidable

Al analizar la superficie de fractura de las probetas compactas de tensión, se observó que no presentan ninguna evidencia de crecimiento de grieta con el factor de intensidad de esfuerzos aplicados, lo que indica la poca susceptibilidad del acero en los diferentes medios y cargas aplicados.

Conclusión

Se demostró que el acero inoxidable 304L no es susceptible a la corrosión bajo esfuerzos en las condiciones de pruebas efectuadas. A pesar que se utilizaron las condiciones más extremas de ambiente y carga para el crecimiento de la grieta.

Las pruebas de tensión demuestran un efecto del conformado mecánico en las propiedades en tensión, lo cual indicaría también un efecto en las propiedades de mecánica de fractura (KISCC).

Bibliografía

ASM HANDBOOK. Corrosion. 9na. edic.”, ASM INTERNATIONAL, Estados Unidos de América: Vol. 13: 17-49, 61-189,231-241, 547 -565, 893-925. 1998.

ASTM E 1681-99. “Determining Threshold Stress Intensity Factor for Environment-Assisted Cracking of Metallic Materials”, Standard Test Method. 1-11. 2000.

Aaltonen P., Bojinov M. and col.Facts and views on the role of anionic impurities, crack tip chemstry and oxide films in environmetally assisted cracking”. Espoo. VTT Tiedotteita- Research Notes 2148: 7-51 + app. 15p. 2002.

Dietzel W. Guidelines for fracture mechanics SCC testing, Project Characterization of Susceptibility of Metallic Materials to Environmentally Assisted Cracking”. GKSS-Forschungszentrum Geesthacht Gmbh: Final report: 1-160. 1995.

Jorge TERÁN
Beatriz CASTILLO
José Trinidad PERÉZ
Andrés TORRES
Salvador ALVARADO


* Síntesis del trabajo presentado en la 210 reunión de la Sociedad Electroquímica 2006 (210th Electrochemical Society Meeting, 2006)
 
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