Acero InoxidableC e n t r o p a r a l a I n v e s t i g a c i ó n y D e s a r r o l l o d e l A c e r o I n o x i d a b l e

artículo: Mobiliario urbano de vanguardiatécnica: Corrosión y soldadura en la industria del vinoI+D: Acero inoxidable en automoción48

“La Hoja” escultura chilena

* ACERO INOXIDABLE es una publicación cuatrimestral de CEDINOX, Centro para la Investigación y Desarrollo del Acero Inoxidable.Santiago de Compostela, 100 - 4º - 28035 MADRID. Tel: 91 398 52 31-Fax: 91 398 51 90. e-mail: cedinox@acxgroup.comDiseño y Maquetación: TAMED.

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SU

MA

RIO

MARZO2003

EDITORIAL 3

ARTÍCULO 4VALLAS ELECTROSOLDADAS ENACERO INOXIDABLE

ARTÍCULO 5ACCESORIOS DESCARGAS DE VINOS

REPORTAJE 6ESCULTURA EN ACERO INOXIDABLE CHILE

I+D ACERO INOXIDABLE EN AUTOMOCIÓN 8

ARTÍCULO 9ACUMULADOR DE CAJAS APILADAS

ARTÍCULO 10MOBILIARIO URBANO DE VANGUARDIA

ARTÍCULO 11ACCESORIOS PARA BARANDILLASEN ACERO INOXIDABLE

TÉCNICA 12CORROSIÓN Y SOLDADURAEN LA INDUSTRIA DEL VINO

BREVES 15

48

EDITORIAL

Estimados lectores:

Una vez más, me complace presentar en nuestra revista “Acero Inoxidable” unejemplo de aplicación del acero inoxidable en el arte: la obra de la escultoraCristina Pizarro, que lleva toda su vida dedicada a la realización de esculturasde gran tamaño en acero inoxidable.

Desde mediados de los años 90, esta gran artista chilena emplaza sus obras enespacios públicos, donde la presencia fría e imperturbable del acero inoxidablese hace cálida a través de unas formas curvas que intervienen en el espacio conarmonía y serenidad.

La artista eligió el acero inoxidable, después de probar con otro tipo demateriales, como el material con mayor durabilidad e inalterabilidad en eltiempo. Se trata, además, de un material de gran belleza que posee muy buenacapacidad de ser trabajado y pulido de diferentes formas.

La escultura que aparece en la portada de este número se titula “La hoja” y hasido regalada por la artista al centro de servicios de Acerinox en Santiago deChile.

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ristina Pizarro es unaartista chilena que vivedesde hace más de una

década en Isla Negra con supareja Felipe Castillo, escultorcomo ella. Hace algunos años,Cristina comenzó a dar susprimeros pasos en la esculturade la mano del maestroCastillo con un materialhumilde y primordial: la gre-da, del agua de Moctezuma,de las riberas del Urubamba.Con esta materia de amasijo,maleable y dúctil, Cristinatrabó conocimiento del len-guaje escultórico que habríade llevarla hacia un materialmás noble y permanente: elacero inoxidable.

Tras años de intenso trabajopor encontrar la expresión desus ideas y emociones, laescultora encontró por fin enel metal el vehículo idóneopara dar forma a susinquietudes artísticas. Cuandoella hizo suyo el aceroinoxidable, eran muy pocoslos que lo habían adoptadopara su quehacer artístico.Pizarro fue una pionera.

Se trata de un metal directo,no fundido sino solamente

soldado y pulido. En su yaextensa obra, la artista realizaformas abstractas construidasen rotundos volúmenes que sedisparan hacia el cielo enritmos quebrados comoplantas gigantescas de untiempo pretérito. “Elementosfitopaleontológicos –los hallamado la crítica- plantaspetrificadas en un tiempo deabandono y desamor por lascosas de la tierra”.

La creación de CristinaPizarro se inserta entre lopúblico y lo privado. En unprimer momento su esculturaconstituyó una maneramítico-religiosa de enfrentarseal mundo, la afirmaciónrotunda de pertenecer a la raízdel planeta. Muchas de susobras se exhiben hoy enlugares públicos como pruebadefinitiva de ese compromisode la artista y su entorno. Noen vano ella eligió el aceroinoxidable como el elementomás idóneo, el fundamentomaterial que deja constanciaperenne de sus creaciones. Lalimpieza del material, suresistencia a las inclemenciasdel tiempo, su capacidad deser trabajado y pulido de

REPORTAJE

Chile

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Escultura en acero inoxidable

“Magna”, acero inoxidable 2.40 x 0,70 x 0,70 m., 2002

ACERO I n o x i d a b l eI n o x i d a b l e 7

diferentes formas, dan a lasobras de Pizarro una dimensiónsuperior. A base de volúmenestrenzados, de líneas curvas ycortadas a pico, de elementosque se entremezclan y acarician,que se superponen y comuni-can entre sí, la artista componeverdaderas sentencias abstrac-tas, un discurso de sensacionesque llega directamente a lasensibilidad del espectador.

Cristina Pizarro es unabuscadora de formas. En esainvestigación no sólo hainfluido el entorno naturaldonde radica su existencia–Isla Negra- sino también latradición escultórica española,en concreto la obra deChillida y Chirino. Comoellos, la artista busca recuperarde alguna manera lo más belloy autóctono del hombre.

E S C U L T U R A E N A C E R O I N O X I D A B L E C H I L E

“Los Andes”, acero inoxidable 1,70 x 1,40 x 1,10 m., 2002

“Astral”, acero inoxidable 1,20 x 1,20 x 1,20 m., 2002

“Totem”, acero inoxidable 3,40 x 0,90 x 0,90 m., 2002

ACERO I n o x i d a b l e

os aceros inoxidablesausteníticos presentanuna resistencia mecáni-

ca y conformabilidad superior ala que ofrecen los materialesconvencionales utilizados en laautomoción. Entre éstos desta-can los aceros de alta resisten-cia, aceros con plasticidadinducida por transformación, ylas aleaciones de aluminio ymagnesio.La ventajosa situación de losinoxidables austeníticos encuanto al citado balance deresistencia y ductilidad puedecomprobarse claramente en lafigura 1, en la que se muestranlas curvas de tensión-deformación de los tipos AISI-304 y AISI-301LN y dediversos materiales utilizadosen la fabricación de compo-nentes estructurales de la in-dustria de la automoción.

Las curvas de tensión-defor-mación de los dos austeníticosmuestran valores superiores delímite elástico, resistencia a latracción, ductilidad y energíaabsorbida durante la deforma-ción, de lo que se deducen susventajas.Estas características tienen unaincidencia sobre el productofinal en términos de menorpeso, consumo y emisiones, y mayor seguridad activa y pasiva.La adopción de los inoxidablesausteníticos pasa por laoptimización de factores tec-nológicos y económicos deconsiderable importancia. Todo lo anterior supone unreto de innovación por partede la industria europea. Pruebade ello son los distintosproyectos de I+D+I que se han puesto en marcha

recientemente, en el ámbito deCECA o de los ProgramasMarco, y que se relacionandirecta o indirectamente conestudios acerca de la viabilidadde uso del inoxidable, comomaterial estructural, en el sec-tor de automoción y trans-porte. ACERINOX participa,desde 1999, en proyectosEuropeos relacionados directa-mente con este objetivo.ACERINOX se implicó en elprimer proyecto a través de lapropuesta CECA “Aceros ino-xidables en la fabricación deautobuses”, coordinada porAvestaPolarit Stainless Oy. Seestudiaron aceros de los tipos304, 304 (modificado porACERINOX y denominado304sp), 409 y 16-7 Mn. Seanalizaron los comportamien-tos mecánico y anti-corrosiónde distintas uniones, la absor-ción de energía en impactossobre estructuras y otros aspec-tos económicos y medio-ambientales.ACERINOX participa igual-mente en el proyecto del 5°Programa Marco “Light &Safe“, coordinado por OCAS yen el que participan tambiénPSA (Peugeot-Citroën), Ford,Volvo, Fiat, AvP, la Univer-sidad Tecnológica de Helsinki,Batz y VTT. Se estudian lossiguientes componentes: tiran-te de suspensión (Fiat), refuer-zo de pilar B (PSA) y

paragolpes (Ford-Volvo). La figura 2 muestra la situa-ción de estos componentes enun vehículo genérico.

Los materiales evaluados sonAISI-304 y AISI-301LN, su-ministrados por ACERINOX,AvP y Arcelor. Se estudian laspropiedades mecánicas y deresistencia a la corrosión deuniones homogéneas y disi-milares, sistemas de unión,conformabilidad, condiciónestructural y acabado super-ficial de los materiales, propie-dades tribológicas, así comofactores de coste (LCC) e im-pacto medioambiental (LCA).Por último, el proyecto CECAdenominado DOLTRAC pre-senta el mismo objetivo ge-nérico de cara a promover lautilización de los aceros ino-xidables austeníticos, pero eneste caso en el ámbito de lafabricación de vagones de treny de metro. El consorcio departicipantes lo forman TNO,AvP, ACERINOX, OCAS,VTT y Siemens.

en automoción

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Acero Inoxidable

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engineering strain in %

engi

neer

ing

stre

ss in

MPa

St 14RmxA=9.500

Al (5182)RmxA=7.260

30 1LNRmxA=42.900

ZStE 300RmxA=13.184

ZStE 500RmxA=8.300

Mg (AZ61)

RmxA=7.140

304RmxA=39.600

Figura 2

Figura 1

DPTO. TÉCNICO ACERINOX S.A.

as industrias alimentariasse preocupan, funda-mentalmente, por la

cantidad de producción quepueden llevar a cabo. Paralelamente a este proceso,que sin duda es el que lassostiene, nacen nuevas preo-cupaciones:- Las cajas y botes que se hanutilizado en esa producción ymanipulación del producto,necesitan ser higienizadas parapoder ser utilizadas de nuevoen el proceso productivo.- El incremento de produc-tividad y nuevos productoshace que se acumulen grancantidad de recipientes para eltraslado y colocación, bien seade las primeras materias o delos productos finales.- Las empresas necesitan tam-bién un diseño de maquinariaque facilite desde el envasadohigiénico al transporte, llegan-do al almacenaje final de todos los utensilios utilizados durante la manipulación delproducto.Y con este principio, el de lahigienización, transporte yposterior almacenaje de lascajas del producto comer-cializado, Xuclà MecàniquesFluvià pretende llegar a todaslas empresas preocupadas porla organización y clasificado de recipientes o cajas con lamayor capacidad posible.

Ello lo hace posible la nuevamáquina para el ALMA-CENAJE DE CAJAS con unsistema de apilado que ocupauna superfície mínima.Esta máquina construída enacero inoxidable en sutotalidad hará más fácil elapilado y posterior desapiladode las cajas.

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Beth Galí incorporó a labarandilla Línea un soportecurvado para el apoyo ysujeción segura de estosvehículos de dos ruedas. Inventada por el conde Medede Sivrac para remediar el abu-rrimiento de la aristocracia fran-cesa en la corte de Versalles delsiglo XVIII, su popularidad fueen aumento desde entonces,hasta el incremento espectacu-lar del siglo XX.En la actualidad existen en elmundo más de 800 millones debicicletas, el doble que el

número de coches. A falta deespacios adecuados, no es ex-traño verlas en las aceras atadasa farolas, vallas o árboles. A partir de un proyecto de remodelación urbana del centrohistórico de Hertogenbosch,Holanda, la arquitecta BethGalí resuelve con el aparca-miento Bici Línea la crecientenecesidad de dotar a las ciu-dades de estacionamientospara bicicletas. La barandilla Línea es el origenconceptual y estructural de esteaparcamiento para vehículosligeros de dos ruedas, muy utili-zado en países de gran tradiciónciclista como Holanda, Bélgicay Luxemburgo. Se compone de un tramo debarandilla Línea, al que se lehan añadido unos tuboscurvados que sirven de apoyo ysujeción de bicicletas. Realizado de forma minima-lista, su altura permite asegurarla bicicleta por el cuadro y nosólo por la rueda, para evitar asíposibles robos.El aparcamiento está fabricadoen un material noble, limpio yresistente como es el acero ino-xidable, para soportar lacorrosión y las inclemenciasclimatológicas.Su estructura es modular, parafacilitar distintas formas de

instalación: individual sin ba-randilla, en alineación, con bra-zos a uno o ambos lados y comocontinuación de una barandilla,según las necesidades especí-ficas. Es además un elementorobusto y con fácil recambio decualquiera de sus piezas.

Descripción técnica

Soporte barandilla compuestopor una pletina de acero ino-xidable AISI 304 de acabadoesmerilado, unida con torni-llería de acero inoxidable A2 decabeza avellanada Allen. Pasamanos y brazos de tubo deØ 84 y 51 mm x 2 mm espesordel mismo material, unidosentre sí mediante tornillería deacero inoxidable A2. Por sucarácter modular, admite múl-tiples combinaciones. Se entrega desmontado en dospartes, por un lado los soportesy, por otro, los tubos. Seadjuntan las instrucciones demontaje.El soporte y la parte inferior delbrazo se empotran en el pa-vimento, mientras que los so-portes se fijan con anclajes parahormigón mediante pernos deØ 35 mm para el pie y Ø 16mm para el brazo. Este ele-mento no necesita ningún tipode mantenimiento.

ACERO I n o x i d a b l e10

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n este artículo damossugerencias sobre cómoevitar problemas de

corrosión durante y despuésdel proceso de soldadura detubos expuestos a fermenta-ción alcohólica, tal y comosucede en las industrias cerve-ceras o vinícolas.

Veremos brevemente las basesde los tipos de corrosión quepueden afectar a este proceso y nos detendremos en laexplicación de las nuevastécnicas de purga y soldaduraorbital que pueden ayudarnos.Los principios básicos de este artículo pueden aplicarse a cualquier otro materialsoldado.

TIPOS DE CORROSIÓNPodemos distinguir 4 tipos decorrosión relacionados con elproceso de soldeo y con laaplicación posterior de laestructura soldada.

Durante la soldadura-Corrosión a alta temperatura(en la zona afectada tér-micamente).

-Corrosión en metales líquidos(en el cordón de soldadura).

Durante el uso posterior-Corrosión localizada cordón(aireación diferencial - leva-duras).

-Corrosión por ácidos orgá-nicos.

CORROSIÓN A ALTATEMPERATURA

Fundamento general Cuando un metal estáexpuesto a un gas oxidante a elevadas temperaturas, sepueden producir reaccionesquímicas entre el gas y elmetal, o entre el gas y el óxidoprotector del metal, dandolugar al crecimiento de nuevascapas cerámicas (óxidos, sul-furos...).

La razón es que a esas altastemperaturas, los gases se en-cuentran disociados y existeabsorción y difusión atómica, esdecir, los átomos del gas puedenpenetrar en la estructura metá-lica ayudándose de defectos queencuentren en la red.

En el caso de los acerosinoxidables, al situar un aceroinoxidable a altas tempera-turas, tal y como ocurre en unproceso de soldadura al arco(MIG o TIG) donde las tem-peraturas del material base en

las zonas cercanas al cordónestán entre los 1400-500ºC, se pueden producir reaccionesquímicas si en el momento de soldar nos encontramos aireen la tubería ( humedad y gas oxidante: O2 ) entre dichoO2 y la capa superficialprotectora de Cr2O3 queacompaña siempre a los acerosinoxidables.

Podríamos pensar que esanueva capa de óxido que seforma nos será útil porque asínos podría proteger más lasuperficie, pero esto es falso,porque la capa formada apartede que podría ser porosa o nodistribuirse homogéneamentesobre toda la superficie, a altastemperaturas deja de serprotectora, se fisura.

Por regla general, a máscontenido de Cr y de Ni delacero inoxidable, más alta esesta temperatura a la que elóxido de cromo deja de serprotector. (Véase Tabla inferior)

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ACERO I n o x i d a b l e12

TÉCNICA

Proyecto realizado por Mª Asunción ValienteBermejo

CODESOL, S.A.- Lda Química IndustrialUAB - Master SoldaduraUB.- Ingeniera Europea enSoldadura EWF-

Inoxidable Temperatura a la que el óxido deja de proteger (ºC)

13%Cr 830 17%Cr 850 18%Cr – 2%Mo 1000 25%Cr-5%Ni-1,5%Mo 1070 18%Cr-9%Ni 850 17%Cr-12%Ni-2,5%Mo 850 18%Cr-14%Ni-3,5%Mo 850 20%Cr-25%Ni-4,5%Mo-1,5%Cu 1000 25%Cr-20%Ni 1150

Corrosión y Soldadura

en la Industria del vino

ACERO I n o x i d a b l eI n o x i d a b l e 13

C O R R O S I Ó N Y S O L D A D U R A E N L A I N D U S T R I A D E L V I N O

Además, la presencia dehumedad en el aire, a altastemperaturas provoca la en-trada de hidrógeno atómicodentro de la estructura, lo quenos puede dar lugar también afragilización y fisuras.

CORROSIÓN ENMETALES LÍQUIDOSEste es el fenómeno de oxi-dación que tiene lugar en elcordón de soldadura. El mate-rial base se ha fundido, pasandoa estado líquido y al encontrarsecon oxígeno atmosférico seforman diferentes óxidos.Este proceso es sumamenterápido, ya que la velocidad dedifusión del oxígeno en elmetal líquido es muy elevada ytermodinámicamente es muyfavorable.Para mostrar este efecto, hemossoldado tubos AISI-316L conprocedimiento TIG sin eli-minar el oxígeno atmosférico ytambién desplazándolo me-diante purga con Argón. En las fotografías de la partesuperior se puede apreciar ladiferencia. En la Foto 1 seobservan los 2 tipos decorrosión mencionados hastaahora: la oxi-dación delcordón de soldadura (color

negro) y la corrosión de lazona afectada térmicamente(color marrón-amarillentocaracterística del óxido dehierro).En la Foto 2, con la tuberíapurgada con gas inerte, no seobserva ninguno de los tiposde corrosión.

CORROSIÓNLOCALIZADA CORDÓN(AIREACIÓN DIFERENCIAL- LEVADURAS)Dos de los factores que se unenpara acelerar el proceso decorrosión son el mal acabadosuperficial y la creación de zonasde aireación diferencial.Cuanto más pulida y uniformesea la superficie del cordón desoldadura interno, más difícil esque las levaduras implicadas enel proceso de fermentaciónqueden retenidas y aniden enlas rebabas, dando lugar a zonasdel material poco oxigenadas y aotras más oxigenadas. Espontáneamente podremosobservar una oxidación gra-dual de las zonas con menosoxígeno, que en nuestro casoserán las que estén cubiertaspor las levaduras, que sehabrán adherido por rugosi-dades y mal acabado interno

del cordón. (Figura 3).El hecho evidente de que en la zona del medio tengamosácidos orgánicos que el material base resiste, noquiere decir que no nostengamos que preocupar de loque puede pasar en el cordónde soldadura si se incrustan ydesarrollan microorganismos:el resultado es un picadoacético o avinagrado, el mediose acidifica de manera localsobre puntos del cordón ypodemos tener picaduras.

CORROSIÓN PORÁCIDOS ORGÁNICOSAl seleccionar el aceroinoxidable a utilizar en nuestrasbodegas, es escogido de maneraque no surjan problemas decorrosión con los ácidos quevan a contener, la concentraciónde dichos ácidos, el tiempo quevan a permanecer en contactocon el material...Los mostos de uva además deazúcares contienen mezclas deunos 22 ácidos diferentes(aunque un 90% de la acidezviene dado por la acciónconjunta de los ácidostartárico COOH-CHOH-CHOH-COOH y málicoC O O H - C H 2 - C H O H -COOH ).

El problema de estos ácidos,no es que sean fuertes (Ka

elevada), sino que la presenciade contaminantes multiplica lacapacidad oxidante de estasmezclas.

SOLUCIONESLas diferentes formas de corro-sión explicadas anteriormentepodrían evitarse utilizando :

Sistemas de purga Evitaremos la presencia del O2

atmosférico, introduciendo ungas inerte frente al cual no seproduce la oxidación. De des-plazar el oxígeno atmosféricode la superficie de la soldaduraya se ocupa el cabezal del equi-po orbital; ahora bien, paraproteger la raíz de la soldaduraserá necesario disponer de unmétodo adecuado.

Balones inflablesSe trata de posicionar en elinterior de la tubería los dosbalones deshinchados e inter-conectados con una válvula, auna distancia equidistante de lajunta a soldar. Una vez hin-chados con gas inerte se abreautomáticamente la válvula, elespacio se rellena con gas inertey los gases atmosféricos sonevacuados hacia el exterior.

Tapones de gomaSe trata de introducir un tapónde goma expandible (nylon)en cada uno de los extremos,que se adapta perfectamente aldiámetro interior de la tuberíay que permite la incorporaciónde gas inerte, el desplazamien-to de los gases atmosféricos, elcierre total o la penetración deuna sonda de oxígeno, tal ycomo puede observarse en lafoto 5.

Capa Levadura(falta 02)

Fe2+

Fe (OH)2

Fe e-

Fe2+ +OH- Fe(OH)2

O2+ 2H2O + 4e- 4OH-Exceso O2

Fig. 3. Esquema aireación diferencial

Foto 2Soldadura con purga

Foto 4 Balones inflables

Foto 1Soldadura sin purga

Foto 1Soldadura sin purga

Foto 5 Tapones y monitor

ACERO I n o x i d a b l e14

Monitor de purgaEl monitor o sonda de oxígenonos permite conocer la con-centración de oxígeno que hayen el interior de la tubería. Deesta manera sabremos en quémomento iniciar el soldeo contotal garantía de que la purgaha sido correcta y que eloxígeno no formará óxidos conel metal base.En la fotografía nº 5 puedeapreciarse un monitor depurga.

SISTEMA DE SOLDADURAORBITALUtilizando este sistema, elacabado del cordón resultauniforme, liso, sin proyec-ciones, lo que evita que laslevaduras puedan acabar re-teniéndose sobre el cordón, nose crean zonas de aireacióndiferencial y de esta manera sedificulta la corrosión.¿En qué consiste? Es un pro-ceso semiautomático de sol-dadura por fusión generadapor arco eléctrico ( TIG oMIG ) y recibe este nombredebido a que es el electrodocolocado en el cabezal el que“orbita” o gira describiendo un

movimiento de rotación sobrela junta circular a soldar.

Elementos implicados en elsistema

a) GeneradorIncluye un sistema completode controles junto a unapantalla a través de la cualpuede seguirse la variación delos parámetros durante todo elproceso, además de memoriapara procedimientos de sol-dadura pre-programados. Permite también dividir elángulo de giro en sectores paraaportar diferentes niveles deenergía en cada uno de ellos sifuese necesario. ( Ver Foto 6)

b) CabezalSon muy variados y el modeloa escoger depende de dife-rentes variables : el diámetrode los tubos a soldar, si se ha derealizar aportación de hilocontinuo... ( Ver Fotos 7 y 8)En su interior tiene lugar lasoldadura y la cámara de gasinerte para la protección de lasuperficie exterior de los tubos.

AccesoriosEl sistema de soldadura orbitalrequiere una perfecta prepa-ración en el corte y biselado delos tubos a soldar.

a) Máquinas de corte y bi-selado de tubos : se consiguencortes perpendiculares al ejecentral del tubo, sin defor-maciones ni rebabas de formarápida.

b) Máquinas refrentadoras obiseladoras: se utilizan cuandoel tubo se suministra yacortado y sólo se necesita bise-lar la sección transversal.

APLICACIONESLos sistemas de purga detubería y de soldadura orbitaldeberían emplearse en elsoldeo de tuberías de laindustrias relacionadas con lafermentación alcohólica (vino,cerveza...) y en general entodas aquellas industrias quenecesitan evitar depósitosbiológicos en sus cordones,como por ejemplo las indus-trias farmacéutica o bioquí-mica.

BIBLIOGRAFÍACorrosion, MetalsHandbook, 9th edition.Vol.13, ASM, MetalsPark, OH (1990)

Corrosion tables forstainless steels andtitanium, Jernkontoret(1979)

“Fundamentos yaplicaciones de lasoldadura orbital”-Revista Soldadura yTecnologías de unión –Año XI nº 66. Nov-Dic.2000 –

Foto 6Generador Orbimatic 160C

Foto 7Cabezal cerrado

foto 8Cabezal abierto

Foto 9Cortadora de tubos

C O R R O S I Ó N Y S O L D A D U R A E N L A I N D U S T R I A D E L V I N O

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