Cómo las incrustaciones de óxido formadas por soldadura inician la corrosión por grietas ocultas en los calentadores de inmersión de titanio

Cómo las incrustaciones de óxido formadas por soldadura inician la corrosión por grietas ocultas en los calentadores de inmersión de titanio

Los calentadores de inmersión de titanio se basan en una película pasiva densa de dióxido de titanio para resistir soluciones corrosivas ricas en cloruro. La operación de soldadura a alta temperatura generará incrustaciones de óxido gruesas y quebradizas en el cordón de soldadura y en el área adyacente afectada por el calor. Muchos fabricantes dejan intacta esta capa de óxido oscuro sin eliminarla después de la soldadura. Una vez desplegados en baños químicos, los espacios entre las incrustaciones de óxido en escamas y el metal base de titanio crean microcavidades. El fluido de proceso penetra en estos estrechos huecos. El ambiente químico local dentro de las grietas evoluciona gradualmente hacia una condición reductora agresiva, rompiendo la película pasiva local y provocando corrosión en las grietas debajo de las incrustaciones de óxido, incluso cuando la solución a granel satisface los requisitos de aplicación de titanio.

Durante la soldadura de titanio, una protección insuficiente de gas inerte permite que el oxígeno y el nitrógeno reaccionen con el titanio fundido, formando incrustaciones de óxido-nitruro en capas gruesas. Esta cal es quebradiza y poco adherente al metal base. Existen pequeños espacios interfaciales debajo de las escamas de óxido. Cuando el calentador se sumerge en un electrolito conductor, el líquido llena estas microgrietas. El oxígeno dentro de la grieta se consume rápidamente. Las reacciones de hidrólisis aumentan la concentración de cloruro y reducen el valor del pH dentro de un espacio confinado. La película pasiva estable ya no puede sostenerse en un microambiente reductor local de este tipo. La corrosión comienza debajo de la capa de óxido, oculta por una capa exterior de óxido intacta. La corrosión avanza hacia el interior sin generar marcas visibles obvias en la superficie exterior durante miles de horas de funcionamiento.

La corrosión en grietas inducida por incrustaciones de óxido de soldadura genera síntomas de falla muy engañosos. La superficie exterior de la soldadura aún conserva una capa de óxido oscuro, por lo que los ingenieros de campo pueden considerar la región de la soldadura como completamente protegida. Los daños por corrosión se desarrollan completamente debajo de las escamas de óxido. La inspección visual convencional no puede detectar la disolución del metal bajo la superficie. La medición del espesor de la pared también es difícil para identificar sitios de corrosión localizados debajo de las capas de incrustaciones. A medida que las grietas se expanden, se penetra la pared del tubo. Se produce una fuga de fluido químico, lo que provoca una parada no planificada del equipo. Este modo de falla frecuentemente se diagnostica erróneamente como un ataque general de cloruro, ignorando como causa raíz el tratamiento inadecuado de la superficie posterior a la soldadura.

Múltiples enfoques prácticos de ingeniería pueden mitigar los riesgos de incrustaciones de óxido de soldadura. Asegure una protección de gas inerte de cobertura total durante la soldadura de titanio para minimizar la formación de incrustaciones de óxido intensas. Elimine las capas de óxido, nitruro y decoloración relacionadas con la soldadura mediante esmerilado mecánico y pasivación por decapado dedicada después de la soldadura. Evite utilizar calentadores de titanio con óxido de soldadura oscuro sin tratar en servicios corrosivos que contengan cloruro. Centrar la inspección de mantenimiento en las zonas de soldadura. Para proyectos críticos de alta confiabilidad, solicite a los proveedores que proporcionen registros de validación del tratamiento de la superficie de soldadura.

En conclusión, la corrosión en grietas oculta bajo incrustaciones de óxido formadas por soldadura es una falla típica relacionada con el tratamiento de soldadura posterior a los calentadores de inmersión de titanio. La capa exterior de óxido intacta oculta la pérdida progresiva de metal en el subsuelo. Una protección estricta con gas inerte durante la soldadura, además de una completa eliminación y pasivación del óxido posterior a la soldadura, son esenciales para evitar fugas inesperadas en la zona de soldadura de los conjuntos de calentamiento de titanio en baños de procesamiento químico que contienen cloruro.