Arandelas aislantes para corrosión galvánica: materiales y guía de instalación

Por qué son importantes las arandelas aislantes en conjuntos de aluminio y acero inoxidable

Un perno de acero inoxidable roscado directamente en un soporte de aluminio luce bien desde el primer día. Agregue unos meses de lluvia o humedad costera y el aluminio alrededor del orificio del perno comenzará a entizarse, picarse y perder su agarre en la rosca. Eso es corrosión galvánica y comienza en el momento en que dos metales diferentes se tocan en presencia de humedad.

El aluminio se sitúa muy por debajo del acero inoxidable en la escala electroquímica, con una diferencia de potencial de aproximadamente 0,5 a 0,6 voltios entre los dos en un ambiente típico al aire libre. El aluminio se convierte en ánodo y se corroe; El acero inoxidable actúa como cátodo y permanece prácticamente intacto. Cuanto más amplia sea la brecha entre los dos metales en la serie galvánica y cuanto mayor sea la superficie del acero inoxidable en relación con el aluminio, más rápida será esta reacción.

Una arandela aislante rompe ese circuito separando físicamente la cabeza del sujetador de la superficie de aluminio. Para obtener un desglose más completo de cómo se desarrolla esta reacción en diferentes entornos y grados de acero inoxidable, consulte esto Guía más amplia para prevenir la corrosión galvánica entre acero inoxidable y aluminio. . El resto de este artículo se centra específicamente en la lavadora en sí: de qué está hecha, cómo instalarla y dónde termina su protección.

Comparación de materiales comunes para arandelas aislantes

No todas las lavadoras no conductoras se comportan de la misma manera bajo carga, calor o años de exposición al aire libre. Elegir el material incorrecto puede significar una lavadora que aísla perfectamente el día de la instalación y se arrastra, se agrieta o se comprime en un año.

El nailon cubre la mayoría de los ensamblajes generales al menor costo, pero se desliza bajo una presión de sujeción sostenida, razón por la cual el torque puede disminuir silenciosamente durante el primer año. Los laminados G10 y G11 cuestan más pero mantienen su forma bajo precarga real, lo que los convierte en la opción más común en conexiones estructurales o de deslizamiento crítico. Cualquiera que sea el material utilizado, todavía necesita una rigidez. arandelas planas de acero inoxidable para distribución de carga apilados entre la cabeza del sujetador y el polímero, de modo que la cabeza del perno no aplaste directamente el material aislante blando.

Cómo instalar correctamente las arandelas aislantes

La lavadora sólo funciona si cubre toda la interfaz de contacto. Una arandela que tiene un tamaño ligeramente menor o que se desvía del centro durante el ajuste deja una astilla de aluminio desnudo tocando el acero inoxidable, y esa astilla es todo lo que se necesita para reiniciar la reacción galvánica, solo que se concentra en un área más pequeña.

El aislamiento total significa tratar la caña, no sólo la cabeza. Si el eje del perno toca el orificio de aluminio, se necesita un manguito de plástico o PTFE alrededor del vástago además de la arandela debajo de la cabeza; de lo contrario, el vástago se convierte en el nuevo punto de contacto. En las uniones atornilladas, esto normalmente significa un manguito aislante, una arandela aislante debajo de la cabeza y otra debajo de la tuerca.

El orden de apilamiento también importa. Una falla común es colocar la arandela aislante directamente contra la cabeza del sujetador sin nada más, lo que permite que el borde afilado de la cabeza se clave en el polímero blando durante el ajuste y eventualmente lo atraviese. Intercalar una arandela rígida de acero inoxidable entre la cabeza del sujetador y la arandela aislante distribuye la carga y mantiene el polímero intacto durante toda la vida útil de la junta.

Lo que las arandelas aislantes no pueden arreglar

Las arandelas aislantes solo aíslan las superficies que cubren físicamente. Si un tornillo de acero inoxidable se enrosca directamente en un orificio roscado de aluminio, las roscas permanecen en contacto eléctrico a lo largo de toda su longitud acoplada, independientemente de qué arandela se encuentre debajo de la cabeza. Una revisión técnica de la Asociación Australiana de Desarrollo del Acero Inoxidable señala que con frecuencia se utiliza un tornillo de acero inoxidable en aluminio, aunque la corrosión del aluminio inmediatamente alrededor del acero inoxidable es muy posible, precisamente porque el acoplamiento roscado en sí no puede aislarse con una arandela.

Para el acoplamiento roscado en aluminio, la arandela debe combinarse con una estrategia separada: anodizar duramente el orificio de aluminio, aplicar un compuesto antiagarrotamiento no conductor a las roscas o, en aplicaciones más exigentes, un aislante. varillas roscadas de acero inoxidable para conjuntos de bridas aisladas disposición donde la rosca de soporte de carga nunca hace contacto directo con el aluminio.

La resistencia mecánica es el otro límite que vale la pena considerar. Las arandelas de polímero generalmente no pueden soportar la precarga de una junta de alto torque o de deslizamiento crítico sin deformarse eventualmente, por lo que las conexiones estructurales críticas a menudo necesitan un inserto de metal o una arandela laminada en lugar de nailon simple. Hacer esta distinción correctamente evita una modernización en el futuro, cuando una junta que parecía segura en la instalación comienza a aflojarse después de una temporada de ciclos térmicos.

Elegir la pila de sujetadores de acero inoxidable adecuada para juntas aisladas

La lavadora es sólo una pieza del conjunto. El grado del sujetador es igualmente importante, especialmente en entornos costeros o marinos donde la exposición al cloruro acelera la corrosión que logra atravesar. Para orientación sobre elegir entre grados de pernos de acero inoxidable 304 y 316 , el contenido de molibdeno del 316 lo convierte en la elección más confiable dondequiera que el ambiente tenga niebla salina o productos químicos de lavado.

Una junta aislada completa normalmente combina pernos de cabeza hexagonal de acero inoxidable en el grado apropiado, una arandela metálica rígida contra la cabeza del perno, la arandela aislante misma y, cuando la vibración es un factor, una arandela de resorte de acero inoxidable para mantener la tensión de sujeción debajo de la tuerca. Omitir cualquiera de estos elementos tiende a aparecer como un problema de mantenimiento dentro de uno o dos años, generalmente como una junta floja o un anillo de producto de corrosión blanco alrededor del sujetador.

Ninguno de estos componentes es exótico o costoso por sí solo. El costo de hacer bien la pila la primera vez es una fracción de lo que se necesita para perforar un sujetador corroído y atascado y reparar el aluminio que lo rodea más tarde.