AISI 304 frente a 316 frente a 316L: ¿qué acero inoxidable sobrevive en el mar?

El AISI 304, el 316 y el 316L parecen idénticos en una báscula nueva, pero después de una temporada de salpicaduras salinas, sangre de pescado y lavado a presión diario pueden comportarse de forma muy distinta. La diferencia se reduce a un elemento de aleación, el molibdeno, y a un límite de impureza, el carbono. Este artículo compara los tres grados con datos publicados de composición y resistencia a la picadura, explica cómo atacan los cloruros al acero inoxidable y por qué importa el 316L en los bastidores soldados.

Composición: qué separa al 304, al 316 y al 316L

La diferencia clave es el molibdeno: el 316 y el 316L contienen 2-3% de Mo, mientras que el 304 no contiene nada. El 316L es la versión de bajo carbono del 316, con el carbono limitado al 0,03%. La tabla da los límites basados en ASTM recopilados por la Asociación Internacional del Molibdeno (IMOA, Practical Guidelines for the Fabrication of Austenitic Stainless Steels, Tabla 1).

Grado	UNS	EN	C máx.	Cr	Ni	Mo	N máx.	PREN
304	S30400	1.4301	0,07	17,5-19,5	8,0-10,5	-	0,10	18-20
304L	S30403	1.4307	0,03	17,5-19,5	8,0-12,0	-	0,10	18-21
316	S31600	1.4401	0,08	16,0-18,0	10,0-14,0	2,00-3,00	0,10	24-26
316L	S31603	1.4404	0,03	16,0-18,0	10,0-14,0	2,00-3,00	0,10	24-26
316L (variante con más Ni/Mo)	-	1.4435	0,03	17,0-19,0	12,5-15,0	2,50-3,00	0,11	27-29

Todos los valores son % en peso; el Mn es del 2,00% máximo para todos los grados. IMOA señala que la composición química EN no se corresponde exactamente con la composición química ASTM, así que compruebe el certificado de colada de la norma realmente pedida.

PREN: un número para la resistencia a la picadura

El número equivalente de resistencia a la picadura (PREN) es un índice de resistencia a la corrosión calculado a partir del contenido de cromo, molibdeno y nitrógeno de un acero, más el volframio cuando está presente, y clasifica los aceros inoxidables por su resistencia a la corrosión localizada en entornos con cloruros. En la versión que usa IMOA para los grados austeníticos, el cromo cuenta a su valor nominal, cada punto porcentual de molibdeno cuenta más de tres veces más, y el nitrógeno también cuenta mucho, aunque está presente solo en pequeñas cantidades.

Cada punto porcentual de molibdeno añade algo más de tres puntos, así que el 2-3% de Mo del 316 eleva su PREN de los 18-20 del 304 a 24-26 (grados de acero y PREN de IMOA). IMOA establece tres límites al uso de este número:

• describe la resistencia en condiciones ideales y no tiene en cuenta las fases intermetálicas, un tratamiento térmico deficiente, el estado de la superficie ni la limpieza posterior a la fabricación;
• es un indicador, no una garantía: si un grado falla por picadura en un entorno, se necesita un grado con un PREN más alto, pero no está claro cuánto más alto;
• no debe usarse donde el mecanismo probable sea la corrosión generalizada en lugar de la picadura.

El 316 y el 316L tienen el mismo rango de PREN. Para la resistencia a la picadura y al resquicio en el mar son equivalentes; la diferencia entre ellos está en la soldabilidad.

Cómo atacan los cloruros al acero inoxidable

El acero inoxidable resiste la corrosión gracias a una película pasiva de óxido de cromo muy fina; la picadura y la corrosión por resquicio empiezan donde los cloruros rompen esa película localmente (IMOA, sección 6.2.1). Los factores que favorecen el ataque son los niveles altos de halogenuros, especialmente el cloruro, los oxidantes, la temperatura más alta y las condiciones ácidas. En un buque pesquero pueden darse los cuatro: salpicaduras de agua de mar, depósitos de sal que se evaporan, desinfectantes clorados y residuos cálidos y ácidos.

La corrosión por resquicio es la forma más peligrosa en los equipos. IMOA enumera las conexiones roscadas, las juntas solapadas, las juntas tóricas y las juntas planas, los conectores, la suciedad, la grasa, la cinta y los depósitos como formadores habituales de resquicios. Dentro de un resquicio, la disolución se vuelve más rica en cloruro y más baja en pH, por lo que la corrosión se impulsa dentro del resquicio. La temperatura crítica de resquicio de una aleación dada es siempre inferior a su temperatura crítica de picadura, porque la corrosión por resquicio empieza con más facilidad.

Los datos de laboratorio ponen esto en perspectiva: el 316L tiene una temperatura crítica de picadura ASTM G48 de 10 °C en cloruro férrico y IMOA lo describe como no adecuado para tubos de condensadores de vapor en agua de mar, un servicio que sí soportan los grados muy aleados con un 6% de Mo. El 316 es, por tanto, un grado sensato para las salpicaduras, el chapoteo y el lavado a presión, no un material inmune al agua de mar en todas las condiciones.

Elegir un grado según el entorno

El Grupo Europeo de Ingeniería y Diseño Higiénico da un umbral práctico (EHEDG, documento 8, 2.ª edición, 2004, sección 4.3):

Condiciones de uso	Orientación de EHEDG
pH de aproximadamente 6,5-8, cloruros de hasta aproximadamente 50 mg/l, temperatura de hasta aproximadamente 25 °C	AISI 304 o 304L
Cloruro y temperatura ambos por encima de aproximadamente el doble de esos valores	Se necesita mayor resistencia a la picadura y al resquicio: AISI 316, o 316L para tuberías y depósitos soldados
Temperaturas próximas a 150 °C con cloruro alto y tensión alta	Incluso el 316 puede sufrir agrietamiento por corrosión bajo tensión; pueden necesitarse otras aleaciones

El agua de mar, la salmuera de las bodegas de pescado y las salpicaduras cargadas de sal superan con creces los 50 mg/l de cloruro, por lo que el equipo de pesaje marino en posiciones expuestas se construye normalmente en 316 o 316L. El 304 puede seguir siendo adecuado para piezas mantenidas en zonas secas, lavadas con agua dulce y alejadas de las salpicaduras. El acabado superficial, el diseño sin resquicios y la limpieza importan tanto como el grado; véase limpieza y lavado a presión de básculas.

Soldadura, sensibilización y por qué existe el 316L

En los grados austeníticos estándar, los carburos de cromo pueden precipitar en los límites de grano cuando el acero se mantiene en el rango de 425-900 °C, dejando zonas empobrecidas en cromo con menor resistencia a la corrosión. Esto es la sensibilización (IMOA, sección 3.3). Durante la soldadura, la zona afectada por el calor pasa por ese rango, y puede formarse una banda de metal sensibilizado a ambos lados de la soldadura, conocida como corrosión de la soldadura (sección 6.3.1).

IMOA da tres formas de evitarlo: usar un grado L de bajo carbono, usar un grado estabilizado, o realizar un recocido de solución después de soldar. Los grados L normalmente contienen menos del 0,03% de carbono y resisten la sensibilización durante la soldadura de fabricación normal; IMOA señala que se necesita aproximadamente una hora para sensibilizar un tipo 304 con un 0,042% de carbono a su temperatura de sensibilización más rápida, mucho más tiempo que un ciclo térmico de soldadura típico (sección 12.1.7.7). Los grados L no protegen frente a una exposición de servicio prolongada dentro del rango de sensibilización, lo cual no es una preocupación para las básculas.

La calidad de la soldadura afecta a la corrosión tanto como el grado:

• El revenido térmico y los defectos de soldadura como la socavación, las inclusiones de escoria y los defectos de inicio-parada son puntos de picadura típicos; el decapado después de soldar restaura la resistencia a la corrosión.
• La penetración incompleta de la unión deja un resquicio que retiene la suciedad, reduce la resistencia a la corrosión y es muy difícil de higienizar (sección 12.1.7.1).
• La contaminación por hierro procedente de herramientas de acero al carbono, polvo de esmerilado o zonas de fabricación compartidas provoca puntos de óxido en las superficies inoxidables; IMOA recomienda separar la fabricación de acero inoxidable y de acero al carbono.

Metales mezclados en cubierta

Cuando el acero inoxidable está eléctricamente conectado a metales menos nobles en agua de mar, el metal menos noble se corroe más rápido. En la serie galvánica en agua de mar publicada por el National Physical Laboratory del Reino Unido, las aleaciones de aluminio, el zinc y el acero al carbono son más electronegativos que el 316 pasivado. Una pequeña área del metal menos noble acoplada a una gran área inoxidable es el peor caso. Las opciones de fijaciones y montaje se tratan en prevenir la corrosión y prolongar la vida útil de la báscula.

El enfoque de WPL

La Serie M2 y las básculas de plataforma M5 y M6 están construidas en AISI 316, y la báscula científica M3 en 316L. Más información sobre materiales, sellado e higiene en el centro de higiene y materiales.