El acero inoxidable sí se oxida. Conceptos básicos sobre los aceros inoxidables

Buena parte de los estudios de diagnosis y análisis de fallo del Centro de Investigación Metalúrgica AZTERLAN se enmarcan en el contexto de la actividad industrial. Solo ocasionalmente se reciben solicitudes de particulares, normalmente, como apoyo para reclamaciones relacionadas con averías prematuras o accidentes relacionados con alguna malfunción de un componente. Sin embargo, existe un tipo de análisis solicitado por particulares que es bastante frecuente y que está relacionado con el deterioro prematuro de elementos estructurales de funcionalidad arquitectónica (barandillados, placas en la fachada, separadores, … etc.).

A veces, la solicitud proviene de arquitectos o aparejadores de obra nueva en la que se ha recurrido a este tipo de materiales o, más frecuentemente, de comunidades de vecinos que afrontan reformas en la fachada en las que, a pesar de su mayor coste, la comunidad opta por la sustitución de estructuras metálicas pintadas, por elementos de acero inoxidable, en función de su estética brillante y por el carácter incorruptible que su nombre sugiere. En estas situaciones, ante el deterioro del material, suele ser habitual que algún vecino manifieste su indignación con la situación alegando que un acero inoxidable no se puede oxidar “por concepto”.

En este artículo, me gustaría indicar algunos conceptos básicos de los aceros inoxidables y cómo prevenir problemas en este tipo de aplicaciones.

La naturaleza de los aceros inoxidables y sus propiedades de resistencia a la corrosión

Los aceros inoxidables, pese a su nombre, no son materiales nobles (como el oro o el platino), que son inertes a la mayoría de ambientes. Los aceros inoxidables son una familia de aceros en los que mediante la aleación con determinados elementos (Cr, Ni y Mo) se aumenta mucho su resistencia a la corrosión.

El Cromo es el principal elemento de aleación que da a los aceros inoxidables su resistencia a la corrosión, ya que al combinarse con el oxígeno ambiental se forma en la superficie del metal una fina película de óxido de cromo, que es transparente, adherente y estable (poco soluble). Esta película de óxido de cromo actúa como barrera, impidiendo la progresión de la corrosión y mejorando así drásticamente la resistencia a la corrosión de estas calidades, frente a otras familias de aceros.

La formación de esta capa se conoce como pasivación y se produce espontáneamente al exponer el metal a atmosferas con suficiente oxígeno. Las zonas de superficie que puedan resultar dañadas, como por ejemplo arañazos, también se autopasivan espontáneamente. Por lo tanto, un aspecto fundamental para garantizar un adecuado comportamiento de los aceros inoxidables es que su superficie esté expuesta a un medio oxidante que proporcione el oxígeno necesario para mantener esta capa pasiva de óxido. El acero inoxidable debe “respirar”. No tiene sentido, por ejemplo, barnizar un acero inoxidable.

Si bien esta capa es estable en condiciones atmosféricas normales y en ambientes acuosos aireados y suaves, existen agentes que pueden causar una rotura permanente de esta capa, siendo el cloro (Cl) uno de los más lesivos. Bajo estas condiciones la capa no se puede regenerar y se producen deterioros de carácter localizado que provocan un rápido deterioro de los componentes; deterioros conocidos como picaduras. Es por esto por lo que hay que ser extremadamente cuidadoso en no emplear agentes clorados en la limpieza de cualquier elemento de acero inoxidable, agentes clorados tan habituales como salfumán o, sobre todo, lejía (por muy importante que sea la desinfección en estos tiempos de COVID-19).

Existen elementos aleantes que mejoran o potencian la estabilidad de esta capa, lo que justifica la diferente resistencia a la corrosión de las diferentes calidades.

Las zonas de oquedades entre elementos o uniones soldadas en las que no se aplica un cordón circular en todo el contorno constituyen puntos caracterices de oxidación

¿AISI 304 o AISI 316?

El acero más ampliamente utilizado en aplicaciones de interior o exterior es la calidad AISI 304. Pero esta calidad no es adecuada para su uso en atmósferas marinas, por la presencia de iones Cl-. El ambiente marino, que puede entenderse como la proximidad a la costa, posibilita una exposición a cristales de sal transportados por el agua y al spray marino de alto contenido en cloro. Las gotas depositadas en la superficie del metal se evaporan progresivamente incrementando su agresividad por concentración de Cl, lo que provoca la formación de picaduras (cavidades).

Barandilla de un balcón en una población de interior, fabricado en calidad AISI 304 con acabado esmerilado (apropiado para aplicaciones de interior o exteriores poco exigentes). Con un limpiado periódico se consigue que 5 años después de su instalación no dé ninguna muestra de deterioro

Los aceros aleados con molibdeno como el tipo AISI 316 son los únicos adecuados para ambientes marinos en virtud de la mayor resistencia al picado por efecto del cloro. La calidad 316 contiene algo más de níquel que la AISI 304 y un 2-3% de molibdeno, lo que previene la aparición y mejora su resistencia a la corrosión en ambientes marinos. Es totalmente desaconsejable la utilización de acero AISI 304 en zonas de costa o cercanas al medio marino.

Pasamanos urbano en una población de interior, fabricado en AISI 304 con acabado esmerilado semi-pulido. Antigüedad superior a 10 años. Presenta un punteado característico indicativo de alguna contaminación por partículas férreas así como un empañado incipiente atribuible a corrosión por falta de mantenimiento.

Acabado superficial y estado de la superficie

Como se ha indicado, la decisión sobre qué tipo de acero es el más adecuado para una aplicación se basa principalmente en la agresividad del medio en el que se encuentra. Sin embargo, la calidad de la superficie (acabado) afecta también de una manera determinante a la resistencia a la corrosión del material o del componente.

La importancia del acabado superficial va mucho más allá de consideraciones estéticas. Cuanto más áspera sea la superficie, más fácilmente se pega la contaminación y más complicada es su limpieza, restringiendo la capacidad de autopasivado. Así pues, las superficies con pulido brillante son el mejor acabado superficial para desarrollar toda la resistencia potencial a la corrosión proporcionada por la aleación.

En la búsqueda de un bonito acabado mate con brillo apagado, existen tratamientos como el esmerilado, satinado… etc., que dejan una superficie rugosa con estriaciones longitudinales. Este acabado supone una reducción determinante de la resistencia a la corrosión del material, haciendo que por ejemplo un AISI 316 ya no se comporte como tal y no soporte la agresividad de un medio salino para el que había sido diseñado.

Del mismo modo que el acabado superficial, también el estado superficial es determinante para conseguir que la integridad del acero inoxidable se prolongue en el tiempo. Este tipo de cuestiones estéticas suelen ser motivo de controversia, pero son muy importantes de cara a mantener las superficies en buen estado y libres de suciedad, de forma que tanto su apariencia estética como la resistencia a la corrosión no se vea comprometida. En ambientes salinos los depósitos de suciedad acumulan y concentran agentes corrosivos (Cl), toda vez que restringen la capacidad de autopasivado del metal bajo el depósito, lo que puede provocar un deterioro habitual conocido como picadura bajo deposito, es decir, pueden producirse daños por corrosión asociados a la suciedad.

No suele ser frecuente informar adecuadamente de la necesidad de este mantenimiento permanente cuando se presenta un proyecto con elementos estructurales de este tipo pero, sin embargo, la falta de mantenimiento suele ser el recurso más habitual para justificar cualquier problema de deterioro prematuro.

Por lo tanto, para que el estado íntegro del acero inoxidable perdure en el tiempo es preciso realizar limpiezas periódicas. Esta limpieza debe realizarse con agua y jabón, o con limpiadores específicamente formulados para acero inoxidable. Como ya se ha indicado, entre los limpiadores que no deben usarse nunca para este tipo de materiales, se encuentran todos aquellos que contengan cloruros (especialmente derivados de HCl) como por ejemplo lejías, ni determinados limpiadores de plata.