¿Es magnético el acero inoxidable? Calificaciones, trabajo en frío y lo que significa para los compradores

Saque un pequeño imán de una bolsa de herramientas y tóquelo con un metro de línea de control 316L y no sucede nada. Toque el mismo imán con una bobina ferrítica 430 y se ajustará. Ambos son de acero inoxidable, ambos contienen hierro y ambos resisten la corrosión en el entorno adecuado. La diferencia no es la palabra "inoxidable" en el certificado de la fábrica, sino la estructura cristalina que se encuentra debajo.

La respuesta corta: algunos grados de acero inoxidable son fuertemente magnéticos, algunos son efectivamente no magnéticos y algunos cambian de comportamiento dependiendo de cómo se formó la pieza. Los grados austeníticos como 304, 316, 321 y 310 no son magnéticos cuando están completamente recocidos. Los grados ferríticos como el 430, los grados martensíticos como el 410 y 420 y los grados dúplex como el 2205 son magnéticos en diversos grados. El estirado en frío, el doblado y la soldadura pueden hacer que una pieza austenítica responda débilmente a un imán, que es donde comienzan la mayoría de las discusiones en los talleres de fabricación y la mayoría de las inspecciones entrantes fallidas.

Por qué decide la estructura cristalina, no solo la química

El acero responde a un imán gracias al hierro. En una red cúbica centrada en el cuerpo, donde los átomos de hierro se encuentran en las esquinas de un cubo con un átomo en el centro, los átomos están lo suficientemente cerca como para que los dominios magnéticos se alineen con un campo externo. Esa alineación es lo que llamamos ferromagnetismo y es lo suficientemente fuerte como para levantar un sujetador de un banco.

En el acero inoxidable austenítico, el níquel y el manganeso mantienen la red en forma cúbica centrada en las caras. Los átomos de hierro están más separados, los dominios no pueden alinearse de manera eficiente y el material se vuelve paramagnético. Su permeabilidad relativa se sitúa cerca de 1,003, lo que en un imán de tienda se lee simplemente como "no se pega".

El cromo promueve la forma de ferrita cúbica centrada en el cuerpo, mientras que el níquel y el manganeso promueven la forma de austenita cúbica centrada en las caras. Esa única competencia explica la mayor parte de la confusión. El grado 304 contiene aproximadamente un 8 por ciento de níquel y el 316 contiene entre un 10 y un 12 por ciento más molibdeno, por lo que ambos siguen siendo austeníticos y no magnéticos. El grado 430 casi no tiene níquel, por lo que permanece ferrítico y magnético. El molibdeno mejora la resistencia a las picaduras pero influye poco en la imagen magnética.

Las principales familias de acero inoxidable de un vistazo

Si solo recuerda una cosa de este artículo, recuerde que el apellido predice la prueba del imán de manera mucho más confiable que la palabra "inoxidable".

Qué le hace el trabajo en frío a un grado no magnético

Aquí está la parte que sorprende a los compradores. La austenita no siempre es estable. Cuando un tubo 304 o 316 se estira, dobla o estampa en frío, parte de la austenita se transforma en martensita inducida por deformación. Esa nueva fase es magnética y aparece exactamente donde la deformación es más intensa: el exterior de una curva, la soldadura y la zona afectada por el calor de una costura y la longitud total de un capilar o línea de control muy dibujado.

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El efecto práctico es modesto pero real. Un tubo 316 completamente recocido puede mostrar una permeabilidad relativa cercana a 1,003, mientras que el mismo tubo después de una severa reducción en frío puede leer varias veces más, suficiente para que un imán agarre una curva y para que un sensor magnético cercano lo note. El grado 316 resiste mejor la transformación que el 304 debido a su mayor contenido de níquel y molibdeno, pero no es inmune. Un recocido brillante en un horno de vacío o de hidrógeno invierte la transformación y devuelve el material a su estado no magnético.

Es por eso que la conversación sobre el pedido debe cubrir tanto la condición como la calidad. Una línea especificada como "inoxidable 316" y entregada en estado estirado en frío es un material magnético diferente de la misma línea entregada recocida. nuestro propio Guía de compra de bobinas de acero inoxidable. Cubre cómo interactúan el grado, el temperamento y la condición de la superficie cuando se escribe una especificación.

Lo que demuestra una prueba de imán y lo que no

La prueba del imán es realmente útil para una tarea: capturar material mezclado en un contenedor a granel. Si un sujetador vendido como 304 agarra un imán firmemente, probablemente sea una pieza de acero al carbono o de la serie 400 que se deslizó dentro de la caja. Los compradores marítimos y offshore han utilizado este truco durante décadas.

Es una mala prueba para todo lo demás. No magnético no significa inoxidable, porque el aluminio, el latón, el bronce, el cobre, el titanio y muchas aleaciones no inoxidables también lo son. El acero dulce cromado puede parecer casi idéntico al acero inoxidable y no atraerá un imán a través del revestimiento. Un imán tampoco puede separar el 304 del 316, que es exactamente la distinción que importa para el rendimiento frente a la corrosión.

Cuando la identidad del grado realmente importa, utilice la verificación adecuada: un analizador o espectrómetro de fluorescencia de rayos X portátil para química, un medidor de ferrita para el contenido de ferrita delta en soldaduras y una medición de permeabilidad según ASTM A342 cuando el comportamiento magnético sea parte del requisito.

Donde importa el comportamiento magnético en el hardware de yacimientos petrolíferos

Las herramientas de perforación direccional utilizan magnetómetros para determinar el acimut, y esos sensores no pueden distinguir el campo de la Tierra del campo de una parte ferromagnética cercana. Una lectura de permeabilidad de la carcasa, el subsuelo o la tubería de 1,5 en lugar de 1,003 puede sesgar un estudio lo suficiente como para importar. Por lo tanto, se analiza todo lo que se encuentre a uno o dos metros del sensor, incluidos los tubos y cables tendidos a lo largo de él.

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Los cables de prueba de fibra óptica son un caso interesante. La luz no se ve afectada por el magnetismo, por lo que la medición óptica en sí no cambia. Lo que importa es la ubicación: un cable blindado tendido cerca de herramientas de registro electromagnético puede alterar las lecturas de la herramienta, y el magnetismo residual recogido durante la manipulación puede mantener los restos de hierro contra la armadura. La limpieza y el trazado cuidadoso resuelven aquí más problemas que la selección del grado.

La inspección de fugas de flujo magnético funciona en la dirección opuesta. Depende de que el tubo flexible sea magnetizable, por lo que una línea muy estirada en frío con permeabilidad elevada se comporta de manera diferente a una recocida bajo la misma calibración de herramienta. Los inspectores deben conocer el grado y el temperamento antes de interpretar la señal.

Una lista de verificación de especificaciones prácticas

La mayoría de las disputas sobre el comportamiento magnético se remontan a una especificación que nombraba un grado pero no una condición. Resuelva estos puntos antes de que salga la orden de compra.

1. Indique el grado y la condición de entrega juntos, por ejemplo, "316L, recocido brillante" o "304, estirado en frío, reducción del 20 por ciento".
2. Si el comportamiento magnético es importante, póngale un número. La permeabilidad relativa por debajo de 1,02 medida según ASTM A342 es un objetivo viable para los componentes adyacentes al sensor.
3. Indique el método de verificación y quién lo paga, ya sea química XRF, una lectura de un medidor de ferrita o un certificado de permeabilidad.
4. Marque todos los elementos trabajados en frío del paquete, incluidos los tubos flexibles, la línea de control, el tubo capilar y los accesorios trefilados, porque esas son las piezas con mayor probabilidad de sorprender a un imán.
5. Mantenga los contenedores separados en la entrada de mercancías. Un solo tornillo 410 dejado en una bandeja de 316 piezas eventualmente será encontrado, generalmente por un cliente.
6. Exigir la trazabilidad del número de calor en el certificado para que se pueda rastrear una anomalía magnética hasta una ruta de proceso y fusión específica.

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Los herrajes merecen su propia nota. Una junta de férula se trabaja en frío durante el estampado y nuevamente durante la instalación, por lo que su respuesta magnética puede cambiar a lo largo de su vida útil incluso si la materia prima no fuera magnética. Esto es normal y rara vez afecta el rendimiento del sellado, pero significa que una verificación magnética de una junta instalada dice muy poco.

Obtener material que se comporte de manera predecible

El acero inoxidable es magnético cuando su estructura es ferrítica, martensítica o dúplex, y no magnético cuando es austenítica y recocida. El trabajo en frío desdibuja esa línea y ningún imán puede clasificar las calificaciones por usted. La ruta confiable es especificar el grado, el estado de ánimo, el límite de permeabilidad y el método de prueba por adelantado, luego verificar con productos químicos y un certificado en lugar de un imán de refrigerador.

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