Por qué el agua de mar es dura para el aluminio
El agua de mar es uno de los entornos naturales más corrosivos para los metales, ya que combina iones de cloruro, oxígeno, bioincrustaciones y variaciones de temperatura. El aluminio sobrevive porque su película de óxido superficial se repara sola, pero el comportamiento protector depende en gran medida de la química de la aleación. Las aleaciones que contienen cobre-, como las familias 2xxx y 7xxx, sufren un ataque acelerado en soluciones de cloruro porque el cobre crea células micro-galvánicas con la matriz de aluminio. La familia de aluminio-magnesio 5xxx evita este problema, por lo que domina la construcción marina. Dentro de la familia 5xxx, el contenido de magnesio, el temple y el control de la precipitación en los límites del grano-determinan qué tan bien la aleación resiste las picaduras, la corrosión intergranular y el agrietamiento por corrosión bajo tensión-durante décadas de servicio.
5083-H116: El punto de referencia para la inmersión permanente
5083 contiene aproximadamente 4,0-4,9% de magnesio y es la aleación marina común más fuerte. El templado H116 está diseñado específicamente para servicios marinos y otros servicios corrosivos: su funcionamiento controlado y su historial térmico evitan la precipitación continua del límite de grano-de la fase beta que puede hacer que las aleaciones 5xxx envejecidas sean susceptibles al ataque intergranular. En las pruebas de pulverización de sal-según ASTM B117, 5083-H116 normalmente supera las 1000 horas sin recubrimiento, y su tasa de corrosión en agua de mar templada es baja, alrededor de 0,015 mm/año. Esta es la razón por la que las sociedades de clasificación aceptan la norma 5083-H116 para cascos de barcos y plataformas marinas, y por la que ofrece una vida útil de décadas en agua de mar. Su mayor coste que el 5052 se justifica por su vida útil más larga y sin mantenimiento.
5052-H32: Servicio marítimo moderado y rentable
5052 contiene aproximadamente 2,2-2,8 % de magnesio y ofrece una protección adecuada contra la corrosión para estructuras costeras y embarcaciones que no están sumergidas permanentemente. Su tasa de corrosión en agua de mar templada es de aproximadamente 0,025 mm/año, superior a 5083 pero aún aceptable para muchas aplicaciones. El templado H32 proporciona un buen equilibrio entre resistencia y formabilidad, lo que se adapta a las formas complejas de cascos de barcos pesqueros y embarcaciones pequeñas. Cuesta menos que el 5083 y es más fácil de moldear, lo que lo convierte en la opción económica para muelles, revestimientos costeros y embarcaciones con una vida útil de diseño de 15 a 20 años. Para estructuras soldadas, 5052 suelda fácilmente, aunque se aplican los mismos controles de entrada de calor para preservar el rendimiento frente a la corrosión.
6061-T6 y los límites 7xxx en agua de mar
6061-T6 se utiliza frecuentemente en embarcaciones, pero no está diseñado para inmersión permanente en agua de mar. Su contenido de cobre, aproximadamente 0,15-0,4 %, crea células micro-galvánicas en soluciones de cloruro y la corrosión intergranular puede propagarse varias veces más rápido que en las aleaciones 5xxx. La anodización retrasa las picaduras en las zonas de salpicadura, pero no las elimina, y el agrietamiento por corrosión bajo tensión es un riesgo en atmósferas marinas para piezas altamente estresadas. La regla práctica es limitar el 6061 a componentes que se encuentran sobre el agua, como mástiles, barandillas y accesorios interiores. Las aleaciones 7xxx tienen una resistencia aún mayor pero menor resistencia a la corrosión y se utilizan en aplicaciones marinas solo con revestimientos, revestimientos y una cuidadosa protección catódica, generalmente en contextos navales y aeroespaciales en lugar de cascos comerciales.
Rendimiento de juntas soldadas
La soldadura cambia la microestructura de las aleaciones 5xxx y puede afectar la resistencia a la corrosión si no se controla. El uso de un relleno de aluminio-magnesio equivalente, como ER5356, mantiene una alta proporción del rendimiento frente a la corrosión del metal base en la soldadura. La zona afectada por el calor-puede mostrar índices de picaduras más altos a menos que se limite el aporte de calor y, cuando se especifique, se aplique alivio de tensión. Las soldaduras de doble-cara previenen la corrosión por grietas en las juntas traslapadas, y la limpieza posterior-a la soldadura debe eliminar los residuos de fundente y óxido que pueden iniciar un ataque galvánico. Con el procedimiento adecuado, las estructuras soldadas 5083 y 5086 logran un servicio prolongado en zonas de mareas y salpicaduras, razón por la cual las sociedades de clasificación para la fabricación marina exigen especificaciones de procedimientos de soldadura aprobadas.
Seleccionar la aleación marina adecuada
Empiece por la exposición: inmersión permanente, zona de chapoteo o servicio costero atmosférico. Para inmersión permanente y estructura primaria, especificar 5083-H116 o H321, con certificación como DNV o ABS donde el proyecto lo requiera. Para construcciones sensibles a los costos y servicio moderado-, 5052-H32 es adecuado. Para accesorios sobre el agua donde se necesita resistencia y anodizado, el 6061-T6 funciona con protección. Siempre especifique el temperamento con cuidado, ya que un temperamento incorrecto puede anular la resistencia a la corrosión de la aleación, verifique la composición en el certificado del molino y siga los procedimientos de soldadura aprobados. La aleación, el temple y la fabricación correctos juntos, no la aleación por sí sola, determinan la vida útil de una estructura de aluminio marino.
Preguntas frecuentes
¿Qué aleación de aluminio tiene la mejor resistencia a la corrosión en el agua de mar?
El 5083-H116 se considera ampliamente la mejor combinación de solidez y resistencia a la corrosión del agua de mar para servicios estructurales, seguido de cerca por el 5086-H32. Para una máxima resistencia a la corrosión donde la resistencia es menos importante, el 5052 también funciona muy bien a un costo menor.
¿Por qué no se recomienda el 6061 para inmersión permanente en agua de mar?
6061 contiene cobre, que forma células micro-galvánicas con la matriz de aluminio en soluciones de cloruro, lo que acelera la corrosión intergranular. Es excelente para uso marino sobre-el agua, pero debe protegerse con recubrimientos o anodizado para el servicio en zonas-de salpicaduras.
¿El anodizado protege el aluminio en agua de mar?
El anodizado proporciona una capa protectora dura que retrasa significativamente la corrosión en zonas de salpicaduras y atmósferas marinas, pero no es una barrera completa. Los rayones y los bordes pueden exponer el metal base, por lo que, para la inmersión permanente, la selección de la aleación y el diseño son más importantes que cualquier tratamiento de superficie.
¿Qué metal de aportación se debe utilizar para soldar 5083?
El relleno de aluminio-magnesio, como ER5356, es la opción estándar, ya que mantiene una alta proporción de la resistencia a la corrosión y la resistencia del metal base. El procedimiento de soldadura, incluido el control del aporte de calor, debe estar calificado para servicio marítimo.
¿Se puede utilizar el 5083 para tanques criogénicos y para servicios marítimos?
Yes. 5083 sigue siendo resistente a temperaturas muy bajas y se usa ampliamente para tanques de gas licuado, y su resistencia a la corrosión se adapta al servicio químico y marino. Es una de las aleaciones de aluminio de alto-rendimiento más versátiles.