Evaluación de la corrosión a alta temperatura: oxidación, carburización y ataque por cenizas y sales fundidas

Fundamento

A alta temperatura el metal reacciona directamente con la atmósfera del proceso. La oxidación forma una capa que puede ser protectora, si es compacta y adherente como las de cromo y aluminio, o no protectora, si es porosa o se descascara con los ciclos térmicos; el ensayo característico es la termogravimetría isotérmica o cíclica, que registra la ganancia de masa en función del tiempo y permite determinar si el crecimiento sigue una ley parabólica, señal de capa protectora, o lineal, señal de que no lo es, y detectar el descascaramiento como pérdidas bruscas de masa. La carburización ocurre en atmósferas ricas en carbono y fragiliza la aleación por precipitación de carburos, y se evalúa por ganancia de masa, por análisis de carbono en profundidad y por metalografía. La sulfidación en presencia de compuestos de azufre es mucho más rápida que la oxidación y produce ataques severos. La corrosión por sales fundidas, típica de las turbinas que queman combustibles con sodio y vanadio y de las calderas con cenizas alcalinas, se ensaya depositando la sal sobre la probeta y exponiéndola a la temperatura y a la atmósfera de servicio. La evaluación se completa siempre con metalografía y microanálisis de la sección, que revelan la profundidad de penetración interna, que muchas veces es más importante que la pérdida de espesor superficial.

Matriz (en qué muestra)

Tubos de calderas y de hornos; álabes y componentes de turbinas de gas; aceros refractarios y aleaciones de níquel; equipos de proceso con gases calientes; superficies expuestas a cenizas y a sales fundidas

Equipamiento necesario¿Dónde lo compro?

Termobalanza de alta temperatura con control de atmósfera; hornos tubulares con gases controlados; equipo de ciclado térmico; microscopio electrónico de barrido con microanálisis; difractómetro de rayos X; equipo de análisis de carbono y de azufre; equipo de preparación metalográfica.

Reactivos¿Dónde lo compro?

Gases de proceso simulados y sus mezclas; sales de ensayo, como sulfatos y vanadatos; reactivos de ataque metalográfico; gases de purga.

Material de laboratorio¿Dónde lo compro?

Probetas maquinadas y pulidas; crisoles y portamuestras refractarios; material de embutido metalográfico; abrasivos.

Consumibles¿Dónde lo compro?

Gases y sales; probetas, que se destruyen; consumibles metalográficos.

Unidad

K · ganancia o pérdida de masa por unidad de superficie (mg/cm²) en función del tiempo · constante de la ley de crecimiento y su tipo · espesor de la capa de óxido y profundidad de penetración interna (µm) · fases identificadas por difracción · descascaramiento tras el ciclado

Rango de referencia

Las aleaciones se seleccionan por su temperatura máxima de servicio, que es aquella por debajo de la cual la capa protectora se mantiene; superarla, aunque sea de manera intermitente, degrada la capa y la protección no se recupera al volver a la temperatura normal

Norma que lo exige

Los códigos de calderas y de recipientes a presión en cuanto a la selección de materiales por temperatura de servicio; las especificaciones de compra de componentes de turbinas y de hornos; las normas sobre combustibles y sus contenidos de azufre, sodio y vanadio, que condicionan el ataque; los programas de integridad y de vida remanente de equipos de alta temperatura

Norma que describe la técnica

Las normas internacionales sobre ensayos de oxidación y de corrosión a alta temperatura, con las condiciones de atmósfera, temperatura y ciclado; las guías sobre ensayos de corrosión por sales fundidas y por cenizas; las normas de preparación y evaluación metalográfica de las capas de óxido; los manuales de selección de materiales para servicios de alta temperatura

Edición y vigencia de la norma

Normas internacionales sobre corrosión a alta temperatura vigentes

Volumen de muestra

Destructivo. Probetas de pocos centímetros cuadrados por condición

Conservación y transporte

El ensayo isotérmico subestima el daño real de un componente que arranca y para, porque el descascaramiento ocurre en el enfriamiento: por eso los ensayos cíclicos son los representativos y su omisión lleva a seleccionar materiales que fallan en servicio. La atmósfera se controla en composición y en caudal, ya que la relación entre oxígeno, vapor de agua y azufre cambia el mecanismo. Las probetas se pesan con la capa completa, recogiendo el material descascarado, dado que la pérdida de masa sin ese material informa lo contrario de lo que ocurre. La metalografía de la sección se hace siempre.

Límite de detección típico

La termobalanza resuelve microgramos de cambio de masa

Incertidumbre típica

Del orden del 10 % en las constantes de crecimiento; el descascaramiento introduce dispersión adicional que se informa como tal

Área

Metalurgia; Materiales/industrial; Energía y biogás

Fecha de última actualización: 10/9/2026