Soldadura del acero inoxidable 304 y 316: metal de aportación, aporte térmico y pasivación

Selección del metal de aportación

La regla por defecto es soldar un grado por encima:

• El 304/304L se suelda con metal de aportación 308L.
• El 316/316L se suelda con metal de aportación 316L, que aporta el molibdeno necesario para preservar la resistencia a la picadura.
• Las uniones disimilares (304 con acero al carbono) utilizan un metal de aportación sobrealeado como el 309L.

La "L" importa: el carbono del metal de aportación se mantiene en 0.03% o por debajo para que el propio depósito resista la sensibilización. Cuando un material base es 304 o 316 simple (no L), utilizar metal de aportación de grado L y controlar el aporte térmico es la principal defensa para el metal soldado.

Aporte térmico y sensibilización

Entre aproximadamente 450 °C y 850 °C, el cromo se combina con el carbono para formar carburos en los límites de grano — sensibilización — dejando zonas empobrecidas en cromo que se corroen preferentemente (corrosión de la soldadura, ataque en línea de cuchillo). Por ello, la práctica con inoxidables funciona al contrario que con el acero al carbono:

• Mantenga el aporte térmico bajo a moderado (habitualmente en la zona de 0.5–1.5 kJ/mm, según el proceso).
• Limite la temperatura entre pasadas, típicamente a unos 150 °C.
• Utilice cordones rectos en lugar de oscilaciones anchas, y deje que la unión se enfríe entre pasadas.

El inoxidable austenítico también conduce mal el calor y se dilata aproximadamente una vez y media más que el acero al carbono, por lo que el control de la deformación (secuencias equilibradas, soldadura por pasos hacia atrás, utillaje adecuado) forma parte del procedimiento, no es un aspecto secundario.

Puntos de técnica

• Protección: el lado de la raíz de las soldaduras de tubería y chapa necesita un gas de respaldo inerte (purga con argón) hasta que la raíz quede sellada por varios milímetros de metal; una raíz oxidada y azucarada tiene escasa resistencia a la corrosión y un mal comportamiento a fatiga.
• Limpieza: cepillos y abrasivos dedicados exclusivamente al inoxidable; la contaminación por hierro procedente de herramientas compartidas de acero al carbono se incrusta y se oxida. Desengrase antes de soldar.
• Nunca utilice la pieza de inoxidable como banco de trabajo para esmerilar acero al carbono cerca — la contaminación por polvo de esmerilado es una causa común de manchas de óxido misteriosas.

Después de soldar: limpieza y pasivación

La soldadura deja tinte térmico — una película de óxido empobrecida en cromo cuyos colores pajizos a azules indican una resistencia a la corrosión reducida debajo. Para servicio en corrosión, el tinte y la capa empobrecida deben desaparecer:

1. Limpieza mecánica (cepillado con inoxidable, abrasivos finos) para servicio ligero.
2. Decapado con pasta o baño de nítrico/fluorhídrico para una restauración completa de la superficie.
3. La pasivación en ácido nítrico o cítrico (según la práctica ASTM A967) reconstruye la película de óxido de cromo sobre una superficie ya limpia. La pasivación no es un limpiador — no elimina tintes intensos ni cascarilla.

Una unión 316 correctamente soldada, limpiada y pasivada debería ser indistinguible del metal base en comportamiento frente a la corrosión; saltarse los pasos posteriores a la soldadura es la razón habitual de que no lo sea.

Defectos comunes y sus causas

• Porosidad: casi siempre contaminación — humedad, grasa, pintura o zinc en las caras de la unión, o un problema de protección (pérdida de cobertura de gas, corrientes de aire). El inoxidable muestra la porosidad por contaminación antes que el acero al carbono porque el baño es menos tolerante con las superficies sucias.
• Raíz azucarada: purga de respaldo insuficiente; la raíz se oxida y se convierte en una superficie rugosa, ennegrecida y propensa a la corrosión que no puede repararse desde fuera.
• Agrietamiento: raro en el propio 304/316 (la estructura austenítica con un pequeño contenido de ferrita en el depósito resiste el agrietamiento en solidificación), pero un riesgo real cuando se utiliza el metal de aportación equivocado en uniones disimilares o cuando entra contaminación de carbono en el baño — una razón más para herramientas dedicadas y alambre limpio.