¿Qué diferencia hay en la aleación?
El Tipo 304 (UNS S30400) es el clásico acero inoxidable de cromo-níquel "18-8". El Tipo 316L (UNS S31603) tiene un poco menos de cromo, más níquel y 2–3% de molibdeno, con el carbono limitado a un máximo de 0.030%. Los límites a continuación provienen de la norma ASTM A240, la especificación para placas, láminas y tiras, tal como se indica en las hojas de datos del productor.
| Elemento | 304 (S30400) | 316L (S31603) |
|---|---|---|
| Cromo | 17.5–19.5 | 16.0–18.0 |
| Níquel | 8.0–10.5 | 10.0–14.0 |
| Molibdeno | ninguno especificado | 2.00–3.00 |
| Carbono, máx. | 0.07 | 0.030 |
| Nitrógeno, máx. | 0.10 | 0.10 |
Una forma común de comparar la resistencia al picado es el número equivalente de resistencia al picado: PREN = %Cr + 3.3 × %Mo + 16 × %N. El molibdeno cuenta 3.3 veces más que el cromo. La comparación de la International Molybdenum Association sitúa a 304/304L aproximadamente en 20 y a 316/316L aproximadamente en 24; cuanto mayor sea el número, mejor será la resistencia al picado por cloruros.
¿Por qué los cloruros determinan el grado?
El acero inoxidable se mantiene inoxidable gracias a una fina película pasiva rica en cromo en su superficie. Los cloruros atacan esa película localmente. El resultado es picadura (pequeños y profundos hoyos en superficies abiertas) y corrosión por rendijas (bajo depósitos, juntas, etiquetas o sujetadores). El molibdeno en 316L está presente para mejorar la resistencia precisamente a esta corrosión por sal (cloruro); la Australian Stainless Steel Development Association describe la principal ventaja de 316 sobre 304 como su mayor capacidad para resistir la picadura y la corrosión por rendijas.
Los cloruros provienen de más lugares que el mar:
- Aire salino en sitios costeros y marinos, y sal para el deshielo de carreteras y pasarelas.
- Salmuera, encurtidos y alimentos salados o ácidos.
- Agua clorada y desinfectantes a base de cloro (hipoclorito).
- Aguas residuales, salas de plantas de piscinas y muchos procesos químicos.
¿Cuánto cloruro es demasiado?
Para el agua, la industria del acero inoxidable establece límites de cloruro por grado. Las pautas del Nickel Institute para aguas a temperatura ambiente parten de la observación de que el contenido de cloruro en el agua "es el parámetro más importante en la selección del grado debido a su influencia en la corrosión localizada, en particular la corrosión por rendijas". ppm aquí significa partes por millón en peso, lo mismo que mg/L en agua.
| Cloruro en el agua | Grados adecuados |
|---|---|
| Menos de 200 ppm | 304, 304L, 316L |
| 200 a 1000 ppm | 316L (o dúplex 2205) |
| 1000 a 3600 ppm | Duplex 2205, 6% Mo superaustenítico, superduplex |
| Más de 3600 ppm y agua de mar | 6% Mo superaustenítico, superdúplex |
Para agua caliente, o donde se necesiten pautas más conservadoras, la misma fuente establece límites superiores de 50 ppm para 304L y 250 ppm para 316L. La Australian Stainless Steel Development Association, al presentar las mismas pautas, añade que estas asumen una exposición continua a un pH neutro y temperatura ambiente, consideran la presencia de rendijas, asumen una superficie pasivada, y que las temperaturas más altas reducen el nivel de cloruro permisible.
El cloro, el desinfectante, es una sustancia diferente y mucho más agresiva que el cloruro, la sal. ASSDA cita las pautas del Nickel Institute para la exposición continua a temperatura ambiente y pH neutro como aproximadamente 2 ppm de cloro para 304 y aproximadamente 5 ppm para 316, y señala que el ataque por cloro puede ocurrir donde se acumule agua de lavado a presión cargada de lejía. Es por eso que los desinfectantes clorados se enjuagan en lugar de dejarse en la superficie.
Un fabricante de gabinetes utiliza cifras más redondeadas en su libro blanco sobre gabinetes de acero inoxidable: 304 "puede resistir la corrosión en aguas que contienen hasta aproximadamente 100 ppm de cloruro, mientras que el acero inoxidable Tipo 316 mostrará esta resistencia hasta 1000 ppm de cloruro". Añade que 316 "no resistirá la exposición prolongada al agua de mar (19,000 ppm de cloruro), pero es aceptable en aplicaciones donde la exposición se limita a rocío salino ocasional", y que los espacios reducidos con bajo flujo de aire, pH más bajo o temperaturas más altas pueden requerir límites más estrictos.
En un gabinete, el agua que importa es la que permanece en él: agua de manguera y enjuague, soluciones de limpieza, rocío y condensado. El agua que se seca en la superficie deja sus cloruros, por lo que enjuagar con agua limpia y secar es importante para ambos grados, y el rocío de agua de mar supera lo que cualquiera de los grados resiste por mucho tiempo.
Sitios costeros y al aire libre
La International Molybdenum Association considera costeros los sitios situados a una distancia de entre 8 y 16 km (5 a 10 millas) del agua salada, y señala que el viento puede transportar la sal mucho más lejos. Su recomendación es que a menos de cinco a diez millas de una gran masa de agua salada, o donde se utilicen sales de deshielo, 316 suele ser la mejor opción. Su sistema de puntuación de sitios también evalúa la contaminación, el lavado por lluvia, el acabado superficial y la frecuencia de limpieza del acero, y recomienda consultar a un especialista en corrosión para las combinaciones de factores más severas. El libro blanco del fabricante de gabinetes sobre gabinetes de acero inoxidable ofrece una regla general más corta: 304 "no debe utilizarse a menos de 5 millas de la costa", señalando al mismo tiempo que la distancia real a la que puede producirse la corrosión depende de los patrones meteorológicos locales.
En sitios costeros, la primera señal de problemas suele ser la mancha de té, una decoloración superficial de color marrón claro que marca el inicio de la corrosión. Tres cosas la reducen:
- Grado: 316/316L en lugar de 304.
- Acabado y orientación: los acabados más lisos retienen menos depósitos; la guía publicada establece una rugosidad superficial de Ra 0.5 µm o menos, con líneas de pulido verticales para que el agua de lluvia escurra en lugar de acumularse a lo largo de la veta.
- Lavado: las superficies lavadas por la lluvia se mantienen más limpias; las superficies protegidas, como debajo de un voladizo, necesitan lavado a mano. Para 304 en entornos más corrosivos, la IMOA sugiere limpiar cuatro o más veces al año.
Sal de deshielo: la costa que se extiende hacia el interior
La sal de carretera es la fuente de cloruro que más se suele pasar por alto en ubicaciones tierra adentro. El artículo de la IMOA sobre la sal para el deshielo informa sobre acumulaciones estacionales de sal documentadas hasta 1.9 km (1.2 millas) de carreteras transitadas y hasta el piso 59th de un edificio de gran altura. La distancia que recorre depende de la gota:
- Zona de salpicaduras. Las gotas grandes de agua salada caen relativamente cerca de las carreteras, generalmente dentro de 15 m (49 pies).
- Cerca de la carretera. Los sitios situados a menos de 100 m (328 ft) de carreteras transitadas son los más propensos a presentar acumulaciones de sal comparables a las de zonas costeras de moderadas a severas.
- Más lejos. Las gotas más pequeñas y las partículas de sal seca viajan mucho más lejos de la carretera.
El documento afirma que todas las sales (cloruros) utilizadas para el deshielo son corrosivas, y cuestiona las mezclas de cloruro de magnesio que se promocionan como no corrosivas. El libro blanco del fabricante de gabinetes citado anteriormente señala lo mismo para los gabinetes: en regiones frías donde se utilizan cloruros para el deshielo, estos "también pueden causar picaduras significativas en el tipo 304", por lo que no se recomienda 304 en esos lugares sin un régimen de limpieza regular. La IMOA también aconseja consultar a un experto en corrosión de acero inoxidable cuando un componente esté expuesto a salpicaduras, rociado o inmersión en agua de mar o sal de deshielo. Para un gabinete junto a una carretera con sal, un muelle de carga o una estructura de estacionamiento, eso significa 316L, montado fuera de las salpicaduras siempre que sea posible, y lavado después de la temporada de sal.
Limpiadores y productos químicos de proceso: 304 vs 316L
Alleima, un productor de acero inoxidable (anteriormente parte de Sandvik), publica tablas de corrosión de laboratorio para sus grados, incluyendo Alleima 3R12 (ASTM TP304L / TP304) y 3R60 (ASTM TP316L / TP316). Las filas a continuación son productos químicos que se encuentran alrededor de los gabinetes en las plantas: desinfectantes, ácidos de limpieza, cáusticos y ácidos de proceso.
| Químico, concentración, temperatura | 304 | 316L |
|---|---|---|
| Hipoclorito de sodio (lejía de cloro) 5%, 20 °C | 1p | 1p |
| Ácido clorhídrico 0.2%, 20 °C | 1p | 0p |
| Ácido clorhídrico 5%, 20 °C | 2 | 2 |
| Ácido sulfúrico 5%, 20 °C | 1 | 0 |
| Ácido cítrico 25%, 85 °C | 1 | 0 |
| Ácido láctico 25%, 75–90 °C | 1 | 0 |
| Ácido acético 10%, ebullición | 1 | 0 |
| Ácido fórmico 10%, 60 °C | 1 | 0 |
| Ácido fosfórico 30%, 100 °C | 1 | 0 |
| Ácido nítrico 10%, 20 °C hasta ebullición | 0 | 0 |
| Hidróxido de sodio (cáustico) 10%, 20 °C hasta ebullición | 0 | 0 |
| Hidróxido de sodio 30%, ebullición | 1s | 0s |
| Peróxido de hidrógeno 5–30%, 20–80 °C | 0 | 0 |
Clave: 0 = tasa de corrosión inferior a 0.1 mm/año, "a prueba de corrosión"; 1 = de 0.1 a 1.0 mm/año, "no es a prueba de corrosión, pero es útil en ciertos casos"; 2 = más de 1.0 mm/año, "corrosión grave"; p = riesgo de corrosión por picaduras y por rendijas; s = riesgo de agrietamiento por corrosión bajo tensión.
Tres cosas destacan. La lejía de cloro conlleva un riesgo de picaduras para ambos grados incluso a temperatura ambiente, por lo que un desinfectante que se deja secar es un problema independientemente del grado que compre: enjuáguelo. Los ácidos orgánicos calientes (cítrico, láctico, acético, fórmico) y el ácido sulfúrico diluido son donde el 316L claramente toma la delantera. La sosa cáustica, el ácido nítrico y el peróxido de hidrógeno en estas concentraciones tienen una calificación de 0 para ambos.
Los datos de Alleima provienen de pruebas de laboratorio con productos químicos puros en agua casi saturada de aire, en material recocido con superficies limpias. Los limpiadores comerciales son mezclas, y los depósitos, las rendijas y el secado hacen que las condiciones sean más severas, por lo que debe leer la tabla como una guía de orientación y consultar las instrucciones del fabricante del limpiador para el acero inoxidable.
Lavado a presión, desinfectantes y plantas de alimentos
Ambos grados son materiales estándar en plantas de alimentos y bebidas. La asociación europea de desarrollo de acero inoxidable describe el 316 como particularmente resistente a altos niveles de cloruro y adecuado para alimentos salados y medios agresivos. En la práctica:
- Lavado a presión de rutina con agua y detergentes suaves que se enjuagan: 304 es la opción habitual.
- Salmuera, producto salado o ácido, o desinfectantes a base de cloro: 316L. La guía química para plantas de alimentos advierte que los cloruros combinados con un pH bajo provocan picaduras en el acero inoxidable, recomienda 316 para salmueras y enfatiza el enjuague con agua dulce.
- Cualquier grado: no deje limpiadores que contengan cloruros en la superficie; enjuáguelos. Nunca use ácido clorhídrico (muriático) sobre o cerca del acero inoxidable.
El equipo de procesos farmacéuticos y biotecnológicos se fabrica comúnmente en 316L; las publicaciones de equipo de bioprocesamiento (BPE) de ASME se centran en tubería de 316L (UNS S31603).
Caliente y húmedo: agrietamiento por corrosión bajo tensión por cloruros
Un modo de falla que 316L no soluciona: el agrietamiento por corrosión bajo tensión por cloruros. La Specialty Steel Industry of North America señala que es poco común por debajo de aproximadamente 60 °C (140 °F), y que tanto 304/304L como 316/316L son muy susceptibles por encima de esa temperatura. Un gabinete a temperatura ambiente normal no corre riesgo. Una caja montada en equipos calientes, húmedos y con presencia de cloruros sí lo corre, independientemente de cuál de los dos grados se utilice.
La "L": bajo carbono y uniones soldadas
La L significa bajo carbono. El estándar 316 permite hasta un 0.08% de carbono; el 316L permite un 0.030%. Cuando el acero inoxidable se suelda, el carbono puede combinarse con el cromo en los límites de grano cerca de la soldadura (sensibilización), dejando esas áreas expuestas a la corrosión intergranular en servicio corrosivo. El bajo carbono reduce ese riesgo y mejora la resistencia a la corrosión en la soldadura, razón por la cual se prefieren los grados L para la construcción soldada.
¿Por qué el acero inoxidable muestra manchas de óxido y cómo evitarlas?
Las manchas marrones en un nuevo gabinete de acero inoxidable casi siempre son de hierro, no del acero inoxidable en sí. IMOA enumera las fuentes habituales: herramientas contaminadas o medios abrasivos, lana de acero o cepillos de acero al carbono, partículas de acero suspendidas en el aire provenientes de un esmerilado cercano y rayaduras. Una vez que el hierro está en la superficie, la corrosión "es rápida y puede aparecer en pocos días".
- Taladre, corte y desbarbe el acero inoxidable solo con herramientas reservadas para acero inoxidable. Nunca lo limpie con lana de acero o un cepillo de acero al carbono.
- Proteja los gabinetes instalados de las chispas de esmerilado y el polvo de acero durante la construcción.
- Limpie siguiendo el sentido del grano cepillado con un paño suave o una almohadilla que no raye, enjuague con agua limpia y seque.
- Las piezas contaminadas pueden restaurarse mediante limpieza química y pasivación; ASTM A380 y ASTM A967 describen las prácticas de limpieza, desincrustación y pasivación, incluyendo la prueba de hierro libre.
¿Puede un imán distinguir 304 de 316L?
No. Ambos son aceros inoxidables austeníticos. En estado recocido son esencialmente no magnéticos, y cualquiera de los dos puede volverse ligeramente magnético donde ha sido trabajado en frío, por ejemplo en los dobleces. Distinguirlos requiere un análisis químico o el certificado de fábrica, no un imán. Un analizador portátil de rayos X (XRF) puede detectar el molibdeno que caracteriza a 316, pero no puede medir el carbono, por lo que no puede confirmar la L; elegir 304 o 316L para piezas mecanizadas explica esa verificación.
Costo
316L cuesta más que 304; contiene molibdeno y más níquel. Donde hay presencia de cloruros, el grado más económico suele costar más a lo largo de la vida útil del gabinete en limpieza, manchas y reemplazo; donde no los hay, 316L aporta poco.
¿Qué grado para cada ubicación?
| Ubicación | Nuestra recomendación |
|---|---|
| Interior seco o polvoriento, limpieza ligera | 304 |
| Lavado a presión en interiores con agua y detergentes suaves | 304 |
| Exterior en zonas continentales, sin sal de deshielo cerca | 304 |
| Limpiadores o desinfectantes clorados, salmuera, productos salados o ácidos | 316L |
| A menos de 5–10 millas (8–16 km) de agua salada, o expuesto a sal de deshielo | 316L |
| A menos de unos 100 m (330 pies) de una carretera transitada con sal, un muelle de carga o un estacionamiento | 316L, lavado después de la temporada de sal |
| Agua de enjuague o de proceso con más de 200 ppm de cloruro, o agua caliente con más de 50 ppm | 316L (sus propios límites: aproximadamente 1000 ppm ambiente, 250 ppm en caliente) |
| Aguas residuales, áreas químicas, salas de máquinas de piscinas, farmacéutica | 316L |
| Línea de costa, zona de salpicaduras o contaminación industrial pesada | 316L, y consulte a un especialista en corrosión |
Nuestros gabinetes 304 y 316L
Cada tamaño de gabinete de montaje en pared NEMA4 Enclosure se fabrica en ambos grados, con un acabado cepillado #4, una junta continua y una placa de montaje extraíble: 65 tamaños desde 6 × 4 × 4 pulg hasta 60 × 36 × 16 pulg (Al × An × Prof). Los gabinetes para HMI para panel PC de IMD son 304. Los gabinetes de montaje en pared, en cualquiera de los grados, están clasificados por el fabricante como NEMA 4X / IP66; no listado por UL. Para la versión resumida de esta página, consulte 304 o 316L de un vistazo.
Preguntas frecuentes
¿Es el acero inoxidable 304 adecuado para gabinetes para exteriores?
Tierra adentro, generalmente sí. Dentro de aproximadamente 5 a 10 millas de agua salada, o donde se utiliza sal de deshielo, el 316L es generalmente la mejor opción, y las superficies protegidas deben lavarse regularmente con cualquiera de los grados.
¿Cuál es la diferencia entre 316 y 316L?
El límite de carbono: un máximo de 0.08% para 316 y 0.030% para 316L. El bajo carbono reduce la sensibilización en las soldaduras y mejora la resistencia a la corrosión de la soldadura; el contenido de molibdeno y la resistencia al cloruro se mantienen en el mismo rango.
¿Qué grado para desinfectantes con cloro en una planta de alimentos?
316L, con un enjuague de agua dulce después de la desinfección. Los cloruros que quedan en la superficie, especialmente a pH bajo, provocan picaduras en el acero inoxidable, y 316L resiste mejor las picaduras que 304.
¿Cuánto cloruro puede soportar el acero inoxidable 304?
En agua a temperatura ambiente, las directrices del Nickel Institute sitúan al 304 por debajo de aproximadamente 200 ppm de cloruro y al 316L hasta aproximadamente 1000 ppm, con límites más bajos de 50 y 250 ppm para agua caliente. El informe técnico de un fabricante de gabinetes utiliza aproximadamente 100 ppm para 304 y 1000 ppm para 316.
¿Afecta la sal de las carreteras a los gabinetes de acero inoxidable en zonas alejadas de la costa?
Sí. IMOA informa acumulaciones de sal para el deshielo hasta 1.9 km (1.2 millas) de carreteras transitadas, y los sitios a menos de 100 m de una carretera transitada pueden presentar niveles de sal comparables a áreas costeras de moderadas a severas. Elija 316L allí y lávelo después de la temporada de sal.
¿Se oxidará alguna vez un gabinete 316L?
Puede mancharse si se dejan contaminaciones de hierro o depósitos de cloruro en la superficie, por ejemplo, por lana de acero, polvo de esmerilado o limpiadores sin enjuagar. Limpie con herramientas exclusivas para acero inoxidable y paños suaves, enjuague y pasive si está contaminado.
¿Es magnético el acero inoxidable 316L?
El 316L recocido, como el 304, es esencialmente no magnético, y cualquiera de ellos puede volverse ligeramente magnético donde se trabaje en frío. Un imán no puede distinguir entre los dos grados.
Fuentes
- P. Cutler, Nickel Development Institute (ahora Nickel Institute), "Stainless steels and drinking water around the world", Tabla 2 directrices de niveles de cloruro (copia de BSSA)
- ASSDA, "Cloro vs cloruro" (supuestos detrás de las pautas de cloruro)
- Rittal, "Libro blanco: Gabinetes de acero inoxidable y aplicaciones industriales" (ppm de cloruro, regla general para zonas costeras, deshielo)
- IMOA, C. Houska, "Sal de deshielo: Reconocimiento de la amenaza por corrosión" (distancias desde carreteras, zona de salpicaduras)
- Alleima, tablas de corrosión (hipoclorito de sodio, ácido clorhídrico, sulfúrico, cítrico, láctico, acético, fórmico, fosfórico y nítrico, hidróxido de sodio, peróxido de hidrógeno; 3R12 y 3R60)
- ATI, hoja de datos del Tipo 304 (límites de composición ASTM A240)
- ATI, hoja de datos del Tipo 316L (límites de composición ASTM A240 / ASME SA-240)
- International Molybdenum Association (IMOA), "¿Qué acero inoxidable debe especificarse para aplicaciones exteriores?" (PREN, distancia costera, calificación del sitio, acabado, limpieza, contaminación por hierro)
- IMOA, Preguntas frecuentes sobre acero inoxidable de grado molibdeno (grados L, guía costera)
- Euro Inox, "Limpieza de acero inoxidable arquitectónico" (manchas de té, Ra 0.5 µm, líneas de pulido verticales, lavado por lluvia)
- Euro Inox, "Acero inoxidable en la industria de alimentos y bebidas"
- ASSDA, "316: el primer paso hacia arriba" (corrosión por picaduras y por rendijas)
- ASSDA, "Cuestiones de carbono" (sensibilización, corrosión intergranular)
- British Stainless Steel Association, aceros inoxidables austeníticos (límites de carbono para los grados 304/316 y L)
- SSINA, Corrosión bajo tensión por cloruros
- SSINA, Guías de diseño para la selección y el uso de aceros inoxidables (propiedades magnéticas)
- Hydrite, "Picadura por cloruros en acero inoxidable" (procesamiento de alimentos)
- Publicación ASME, BPE sobre tubería UNS S31603
- ASTM A967/A967M, Tratamientos de pasivación química para piezas de acero inoxidable y ASTM A380/A380M, Limpieza, desincrustación y pasivación de acero inoxidable
