Agrietamiento por corrosión bajo tensión que podría costarle su plataforma

Algunos tipos de corrosión son fáciles de detectar, pero el agrietamiento por corrosión bajo tensión tiene el potencial de debilitar su equipo con muy poca advertencia, dice Vyv Cox.

Todos los accesorios metálicos especialmente utilizados o fabricados bajo carga, pueden ser susceptibles al agrietamiento por corrosión bajo tensión.

Agrietamiento por corrosión bajo tensión que podría costarle su plataforma

Algunos de los modos de falla más comunes de los metales utilizados en los barcos generalmente son bastante bien entendidos por los propietarios de yates hoy en día, cuando las búsquedas en Internet y los foros hacen que los temas que solían ser únicamente del régimen de especialistas sean fácilmente accesibles para todos.

Vyv Cox es un ingeniero colegiado y ha estado navegando durante más de 50 años.

Sin embargo, algunos medios por los cuales las piezas de metal pueden romperse siguen siendo algo más confusos, pocos más que el agrietamiento por corrosión bajo tensión.

De manera similar al agrietamiento por fatiga, el agrietamiento por corrosión bajo tensión es uno de esos mecanismos de falla que pueden permanecer ocultos durante mucho tiempo, cediendo repentinamente cuando los niveles de tensión cruzan un cierto umbral que, como suele ser habitual en estas cosas, suele ser como máximo momento inconveniente para el navegante.

Para ser técnicamente correcto, estoy discutiendo la versión que ocurre en los cloruros (como el agua salada), mientras que otra que ocurre en los sulfuros puede ignorarse en este artículo.

El agrietamiento por corrosión bajo tensión, como sugiere su nombre, es uno de esos mecanismos de falla que se basa en una combinación de dos factores.

Ni el estrés ni la corrosión por sí solos causarían las fallas que se describen en el artículo.

Además de eso, hay un umbral de temperatura por debajo del cual el problema no debería ocurrir.

La mayoría de los grados de acero inoxidable son susceptibles y se dedica mucho esfuerzo de investigación para tratar de mejorar el rendimiento de esta importante clase de aleaciones en entornos con alto contenido de cloruro.

El estrés puede ser externo o interno.

Una tensión externa es aquella que se aplica, por ejemplo, un perno apretado, un aparejo apretado o un componente bajo tensión.

La tensión interna se genera en el proceso de fabricación, por ejemplo, una operación de estampado en frío utilizada para muchos accesorios, como grilletes o pernos de alta resistencia.

La colocación en invierno es una buena oportunidad para desmontar el mástil e inspeccionar el aparejo, pero no olvide comprobar también los cadenotes, los pernos y los accesorios de la cubierta.

Un buen ejemplo, que se muestra más adelante en el artículo, es el estampado por laminación, el proceso mediante el cual el accesorio del terminal se une al cable de una cubierta o soporte.

El metal inicialmente blando del accesorio se presiona con gran fuerza en el tendido del cable, fortaleciendo así la unión e imponiendo tensión interna.

Existe una relación directa entre la resistencia y la dureza, y existe un valor de dureza "mágico" por debajo del cual el agrietamiento por corrosión bajo tensión no es un problema.

La cifra que suele darse es 22 en la escala Rockwell C, equivalente a 246 Vickers, un valor no especialmente alto que se consigue fácilmente en la práctica.

Si el componente ya está endurecido por una técnica de fabricación, cualquier aplicación de fuerza externa posterior puede llevar el nivel de tensión por encima del umbral.

La parte de corrosión del término es algo compleja.

Se sabe que el agrietamiento por corrosión bajo tensión ocurre en soluciones acuosas muy débiles que contienen solo unas pocas partes por millón de cloruros.

El agua de mar es lo suficientemente fuerte como para causarlo bajo ciertas condiciones.

La causa más probable es la alternancia de humectación y secado, lo que provoca un aumento gradual en la concentración de iones de cloruro que, en combinación con la tensión, pueden penetrar el metal a través de los límites de grano.

Los terminales de cubierta arrancados, particularmente aquellos que miran contra el viento, pueden acumular agua y sal y son más propensos al agrietamiento por corrosión bajo tensión. Crédito: Ben Sutcliffe-Davies/Yachting Monthly

Las juntas y conexiones que están permanentemente húmedas corren un riesgo especial.

El tercer requisito para que ocurra el agrietamiento por corrosión bajo tensión es la temperatura.

En teoría, el problema no se da a temperaturas por debajo de los 50ºC, pero en cubierta se pueden generar temperaturas sorprendentemente altas, incluso en el clima templado del Reino Unido, en días soleados.

En el Mediterráneo, por supuesto, tales temperaturas se alcanzan fácilmente.

He incluido ejemplos de climas cálidos y fríos aquí.

De manera similar a las fallas por fatiga, el componente puede parecer estar en perfectas condiciones hasta que falla repentinamente.

Sin embargo, a diferencia de la fatiga, la falla no se debe a una sola grieta sino a una red de grietas, a veces comparadas con las ramas de un árbol, formadas a medida que los cloruros corrosivos penetran a lo largo de los límites de grano del metal.

La cara de la fractura tiene una apariencia áspera y oxidada, con muchas grietas subsidiarias visibles.

Este accesorio orientado hacia arriba recolectó agua, lo que condujo al agrietamiento ramificado característico del agrietamiento por corrosión bajo tensión. Crédito: Vyv Cox

Me enviaron este accesorio (arriba) después de que una inspección de la plataforma lo condenara.

Este era el ajuste estampado inferior de una cubierta de tapa, siempre más susceptible al agrietamiento por corrosión bajo tensión gracias a su extremo abierto hacia arriba.

La conexión parecía oxidada y, por lo tanto, sospechosa, aunque la grieta cerca del cable estaba casi oculta.

La limpieza del accesorio con papel abrasivo fino reveló el agrietamiento ramificado característico de la corrosión bajo tensión.

La tensión aquí es principalmente interna, debido al fortalecimiento provocado por la acción de la máquina de estampado.

La corrosión comenzó a la derecha y penetró gradualmente en el metal a lo largo de sus límites de grano.

La falla repentina y ruidosa de esta pieza giratoria se debió a la tensión alrededor del perno de conexión. Crédito: Vyv Cox

En 2005 estuvimos fondeados en San Antonio, Ibiza en condiciones absolutamente benignas.

El viento era muy ligero, el puerto estaba protegido y estábamos sentados en la cabina.

De repente, escuchamos un golpe en la parte delantera (una fractura repentina, con un ruido característico, es una característica del agrietamiento por corrosión bajo tensión) y nos dimos cuenta de que estábamos retrocediendo.

Tiré de la cadena y, para mi sorpresa, no encontré ningún ancla en el extremo.

Puse los grilletes en el ancla kedge y luego pudimos encontrar el ancla Bower con la ayuda de algunos buzos.

El eslabón giratorio (arriba) se fracturó en cuatro lugares, cada lado de los tornillos intermedios que lo unían al anclaje.

La apariencia áspera y fisurada es típica del agrietamiento por corrosión bajo tensión.

Fue después de este incidente que comencé a estudiar la resistencia y la metalurgia de los pivotes de anclaje (ver YM Oct 2020).

La luz del sol, el aire salado, el estrés interno y el estrés durante el uso hacen que este grillete falle en tres partes. Crédito: Vyv Cox

Mi hija corre en un catamarán Hurricane.

Este grillete (arriba) es parte del aparejo de escota de la vela mayor, un componente que está sujeto a una gran cantidad de fuerza en este tipo de embarcaciones.

Cuando no se está compitiendo, el grillete está expuesto a la luz del sol de la costa sur del Reino Unido.

La inspección en tierra reveló que este grillete estaba particularmente en malas condiciones, ya que se había fracturado en tres lugares debido al agrietamiento por corrosión bajo tensión.

El grillete probablemente se fabricó mediante estampado en frío, lo que proporcionó tensión interna y luego se sometió a tensión externa durante las carreras.

El parque de botes está cerca del mar y sujeto a las típicas atmósferas saladas.

Pernos de la placa de la cadena arriba: Los accesorios de la placa de la cadena que se levantan de la plataforma o la deformación de la plataforma circundante no es una buena señal. Crédito: Vyv Cox

El propietario de un Westerly Oceanmaster me pidió que analizara un problema identificado por el astillero en Grecia donde su barco estaba actualmente en tierra.

Habían notado que las partes superiores de las placas de la cadena del lado de babor superior e inferior se estaban levantando de la cubierta (ver la imagen de arriba).

Las placas de la cadena comprenden partes superior e inferior, atornilladas juntas a través de la plataforma.

La parte inferior del interior del barco está sustancialmente construida, con pernos de doble tuerca que sobresalen por encima de la cubierta (ver imagen a continuación).

Pernos de la placa de la cadena debajo: aunque la estructura interna estaba sólidamente construida, dos de los pernos habían fallado. Crédito: Vyv Cox

Dos pernos en cada placa se habían fracturado y se quitaron con bastante facilidad.

A continuación se muestra uno de los pernos, que ilustra la apariencia típica de una falla por agrietamiento por corrosión bajo tensión.

Una cara de fractura áspera y oxidada muestra un serio agrietamiento por corrosión bajo tensión que ocurre durante un largo período. Crédito: Vyv Cox

El metal se ha oxidado durante un largo período, debiéndose el aspecto muy rugoso a la penetración intergranular del líquido corrosivo rico en cloruro.

Posteriormente se descubrió que de un total de 16 pernos que sujetaban cuatro placas de cadena, ocho estaban fracturados, como se muestra a continuación.

De los 16 pernos de la placa de la cadena, se descubrió que ocho habían fallado debido al agrietamiento por corrosión bajo tensión. Crédito: Vyv Cox

No existe un patrón para las fracturas: ocurrieron en las partes roscadas o no roscadas de los vástagos y en un caso hubo dos fracturas.

La cara de la fractura es típica del agrietamiento por corrosión bajo tensión: muy áspera, oxidada y dentada.

La causa fundamental de este problema es la ausencia de sellador alrededor de los pernos y entre las placas de la cadena y la plataforma.

La cubierta de teca probablemente jugó un papel, ya que incluso bajo el sol, el área debajo de la placa de la cadena permaneció húmeda.

De hecho, fue una suerte que el problema se hiciera evidente antes de que se relanzara el barco, ya que no cabe duda de que el aparejo se habría perdido durante la navegación.

El propietario volvió a asentar todas las placas de la cadena y los pernos con un sellador marino. (¡El astillero le había cotizado 10.000 € para hacer el trabajo por él!)

Placa de cadena en las rodillas. Era necesario volver a sellar una pequeña fuga, pero cuando se volvieron a apretar los pernos, uno falló debido al agrietamiento por corrosión bajo tensión. Crédito: Vyv Cox

En mi Sadler 34, las placas inferiores de la cadena del obenque están un poco hacia adentro, atornilladas a una placa en ángulo que a su vez está atornillada al casco, como se muestra arriba.

Todo el arreglo está cubierto dentro del bote por una moldura de PRFV y, por lo tanto, no es fácil de inspeccionar.

Se hizo evidente que había una pequeña cantidad de fuga en ambos lados de babor y estribor, lo que requería volver a asentar la placa de cubierta.

La extracción de la placa de la cubierta fue sencilla y, después de comprobar que todos los pernos que sujetaban la placa del casco estaban apretados, apliqué una cantidad generosa de sellador, reemplacé todas las tuercas y los pernos y los apreté.

Mi primera sorpresa ocurrió cuando uno de los pernos de 10 mm entre los dos componentes de la placa se fracturó con un par relativamente bajo.

La inspección reveló signos reveladores de agrietamiento por corrosión bajo tensión, véase a continuación.

Cabeza del perno cortada: a pesar de que se usó poca fuerza, la cabeza del perno se cortó con una corrosión típicamente áspera y oxidada. Crédito: Vyv Cox

Reemplacé los tres pernos y dirigí mi atención al lado de babor.

Todo iba bien hasta que verifiqué el ajuste de los pernos de 6 mm que sujetaban la placa del casco a las tuercas cautivas dentro del GRP.

Se cortaron dos cabezas, una a cada lado de la placa de 90°, lo que dificulta la extracción.

Mi única opción era taladrar uno de ellos hasta que hubiera espacio suficiente para quitar la placa.

Escombros de corrosión: perforar los pernos fallados fue un trabajo complicado, lo que reveló la cantidad de metal corroído que había. Crédito: Vyv Cox

Este fue un trabajo largo en temperaturas por encima de los 30°C – señal de muchas virutas, sudor y maldiciones (ver arriba).

Las fracturas revelaron agrietamiento por corrosión bajo tensión, pero en este caso los tres pernos de 10 mm estaban en condiciones razonables.

En todos estos casos, se ha producido una corrosión severa en el metal que debería haber sido completamente resistente a la solución relativamente suave de cloruros que forma el agua de mar.

En ambos casos de falla de la placa de la cadena, la cantidad de agua involucrada fue mínima: en mi bote, la fuga fue tan pequeña que ni siquiera se manchó la madera interna.

La necesidad de eliminar hasta la más mínima cantidad de fuga es muy clara.

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El propietario debe inspeccionar y buscar cualquier pequeña fuga persistente dentro de la embarcación, en particular aquellas asociadas con componentes muy cargados, como placas de cadena o cualquier otro componente del aparejo.

También vale la pena aprovechar la oportunidad para desmontar el mástil, desatornillar e inspeccionar las placas de la cadena, los pernos y otros puntos de aparejo cargados durante el invierno, antes de volver a colocarlos cuidadosamente con sellador marino.

En el caso de la rótula, es casi seguro que la tensión se debió a la flexión de los brazos por la tensión del perno.

Este diseño de rótula es deficiente por varias razones, siendo la susceptibilidad al agrietamiento por corrosión bajo tensión solo una de ellas.

Como con todos los problemas de corrosión, la eliminación total del agua es la respuesta completa.

En varios casos discutidos aquí, esto es imposible, pero el enjuague regular con agua dulce debería ayudar.