Esperienze con acciai inossidabili in acqua di mare e

PARLIAMO DI...
... acciai inossidabili
Esperienze con acciai inossidabili
in acqua di mare e in ambienti marini
B. Todd*
L'articolo tratta dell'uso attuale e potenziale degli acciai inossidabili a più accompagnata ad una tendenza alla
elevato tenore di elementi in lega nei differenti ambienti marini e nelle appli- formazione di profonde vaiolature
cazioni che sono ad essi collegate.
localizzate, spesso determinate dalDopo una panoramica sul comportamento generale degli acciai inossidabilila presenza di interstizi. Questi inin acqua di mare, vengono fornite notizie riguardanti l'uso, in questi am- terstizi possono essere connaturati
bienti, dei tipi di acciai inossidabili con contenuto intermedio di molibdeno al progetto del componente, come
e di quelli austentici ad alto contenuto di molibdeno.
Per questi materiali sono presentati alcuni esempi applicativi tipici quali: nel caso delle flange o delle guarniscambiatori di calore a piastre, scambiatori di calore a mantello e fascio tu-zioni di tenuta, o possono essere
bi.ero, impianti per la dissalazione di acqua di mare a membrana (osmosi in- provocati nel tempo dalla crescita di
versa), applicazioni nell'estrazione di petrolio in mare aperto e impianti per organismi marini, da difetti o depoil trattamento di scarichi gassosi e liquidi.
siti sulle superfici metalliche.
In acqua di mare corrente, con veloThe article deals with current and possible uses ofhigh-alloy stainless steels cità superiore a circa 1 m/s, la tenin various marine environments for different applications.
denza alla vaiolatura diminuisce e
A survey of thè generai behaviour of stainless steels in seawater is followed alle alte velocità, e cioè sin verso i
by data on thè use of intermediate-molybdenum and high-molybdenum, au-40 m/s, l'acciaio risulta immune da
stentic stainless steels in such environments.
Some typical applications ofthese materials are illustrated, such as piate ty- attacchi. Bisogna annotare tuttavia
pe or shell-and-tube heat exchangers, MSF and reverse osmosis desalina- che all'interno delle zone interstition plants, offshore oil platforms, gaseous and liquid effluent control plants. ziali la velocità resterà sempre eguale a zero potendosi egualmente
avere corrosione, qualunque sia il
valore della velocità all'esterno delesempio gli AISI 316 e 316 L. Le ap- l'interstizio.
Introduzione
Questa eccellente resistenza in corplicazioni sono state in genere ab- rispondenza
delle alte velocità di
Si è avuto in questi ultimi anni un bastanza soddisfacenti, tuttavia scorrimento ha portato ad un forte
notevole incremento nell'impiego queste leghe sono soggette alla vaio- incremento nell'uso degli acciai idegli acciai inossidabili per la com- latura ed alla corrosione interstizia- nossidabili per componenti quali giponentistica nel campo delle appli- le, il che ha generato per alcuni tipi ranti e corpi di pompe, parti di valcazioni marine come pompe, alberi, di impiego il bisogno di leghe con vole, meccanismi per il deflusso delbulloneria, rivestimenti negli im- superiori caratteristiche di resisten- le salamoie negli impianti di dissapianti di dissalazione, navi cisterna za a questi tipi di attacco corrosivo. lazione e per molti altri casi appliper prodotti chimici e rivestimenti Scopo di questa memoria è quello di cativi in cui sussistano alte velocità
protettivi di piattaforme petrolifere passare in rassegna l'uso attuale o di scorrimento e dove le leghe a bain mare aperto. Le leghe impiegate potenziale degli acciai inossidabili a se di rame possono cedere a causa
comprendono gli acciai austenitici più alto tenore di elementi leganti del fenomeno di erosione/corrosiocontenenti molibdeno, quali sono ad in vari tipi di ambienti marini e in ne.
quelli ad essi collegati.
In ambienti con acqua di mare mo*INCO GULF E. C.
dificata, per esempio acqua di mare
deaerata quale può trovarsi negli
Comportamento generale
Traduzione della memoria "Experience with
impianti di distillazione del tipo a edegli
acciai
inossidabili
stainless steels in marine and related environspansioni multiple (MSF) o nei siin acqua di mare
ments" presentata al convegno "II ruolo degli
stemi di iniezione d'acqua nei campi
acciai inossidabili superaustenitici per servizio in acqua di mare e negli ambienti conteLa corrosione di acciai inossidabili petroliferi, gli acciai inossidabili
nenti eloro", organizzato dal Centro Inox il 16
di tipo simile all'AISI 316 L (') in mostrano di possedere una resistengiugno 1983, a Milano.
acqua di mare non in movimento è za più elevata che non nel caso di
caratterizzata da una bassa capaci- acqua di mare aerata. Ciò si spiega
(!) Le composizioni tipiche delle leghe menziocon il fatto che la reazione catodica
nate in questa memoria sono elencate nell'Ap- tà di corrosione, che può assumersi
genericamente essere eguale a zero, che alimenta la propagazione della
pendice 1.
n. 47 - Aprile 1984
PROGETTARE - 25
Ambiente
Materiale
Velocità
(m/s)
Nord Atlantico
Tipo 316
Tipo 316
Tipo 304
Tipo 316
Tipo 316
Acciaio al
carbonio
90/10 Cupronichel
Acqua di mare disaerata,
105 °C; 25 ppb O2
Acqua di mare disaerata,
105 °C; 25 ppb O2
Nord Atlantico
133.000 ppm CI salamoia
disaerata pH 7 ,8; 25 ppb 0%
Nord Atlantico
Nord Atlantico
Velocità di corrosione (mm p.a.)
o profondità massima della
vaiolatura (mm)
0
2,4 mm
0
0,12 mm
0
37
0,60 mm
0,009 mm p.a.
40
0,027 mm p.a.
38
39
3,50 mm p.a.
0,65 mm p.a.
Tab. I - Corrosione di materiali in acqua di mare aerata e disaerata e salamoie.
vaiolatura è basata su un processo
di riduzione dell'ossigeno e pertanto, in assenza di ossigeno, la reazione non può aver luogo. Perciò gli acciai inossidàbili possono essere impiegati con successo per queste applicazioni.
Quando nell'acqua aerata è presente idrogeno solforato, anche in questo caso gli acciai inossidabili mostrano di possedere elevata resistenza, sebbene la presenza di questo
gas nell'acqua di mare aerata aumenti il rischio di vaiolature.
La tabella I fornisce alcuni dati sulla corrosione in acqua di mare aera^
ta e deaerata sia ferma che in movimento [1]. A titolo comparativo sono riportati anche i dati corrispondenti per l'acciaio al carbonio ed il
cupro-nickel 90/10..
Un fattore che riveste molta importanza in molti casi applicativi di ac-
ciai inossidabili in acqua di mare è
la protezione catodica procurata sia
deliberatamente o, come spesso avviene, fortuitamente dal contatto
con materiali quali l'acciaio al carbonio. È stato dimostrato [2] [3] che
la protezione catodica è un mezzo
efficace per prevenire la vaiolatura
e la corrosione interstiziale degli acciai inossidabili austenitici in acqua
di mare e che l'acciaio al carbonio è
un materiale anodico efficace ed economico (tabella II).
Dove non sia possibile applicare il
principio della protezione catodica,
come ad esempio nel caso. degli
scambiatori di calore a piastre, è allora necessario usare leghe più resistenti alla vaiolatura e alla corrosione interstiziale. Questo significa
di norma l'uso di leghe a più elevato
contenuto di molibdeno, spesso accompagnato a un più alto contenuto
Tab. II - Protezione catodica degli acciai inossidabili dei tipi 304 e 316
con anodi di acciaio al carbonio.
Lega
Tipo 304
Tipo 316
Rapporto di superficie
(Inox/acciaio al
carbonio)
Corrosione interstiziale (')
(mm)
1/0 (controllo)
3,18
3/1
0
10/1
0
50/1
0
1/0 (controllo)
2,2
3/1
0
10/1
0
50/1
0
(') Durata della prova 30 giorni in acqua di mare naturale a 28 °C, utilizzando la prova Inco
Multi Crevice Assembly.
26-PROGETTARE
di cromo.
Quando si vuole resistenza elevata
o virtualmente del 100% alla vaiolatura e alla corrosione interstiziale
in acqua di mare, si richiede un contenuto di molibdeno del 6% circa.
Tuttavia esistono tipi intermedi di
acciaio inossidabile, quali l'AISI
317 e l'UNS 8904, che pure sono stati utilizzati con successo per ambienti di questo tipo.
L'uso di tipi di acciaio
inossidabile con contenuto
intermedio di molibdeno in
ambienti marini
Per alcune particolari applicazioni
in ambiente costituito da acqua di
mare naturale non si possono tollerare vaiolature o corrosioni interstiziali anche se di lieve entità. Tipici
di queste applicazioni sono i fasci
tubieri degli scambiatori di calore,
dove il cedimento di uno solo su svariate centinaia di tubi può portare
alla fermata di tutto l'impianto.
Quando il particolare processo lo
consente (per esempio quando si ha
a che fare con vapore o altro fluido
non corrosivo) si è fatto uso di cupro-nickel o di titanio per realizzare
le tubazioni. Tuttavia ci sono casi in
cui il liquido di processo è corrosivo
per questi materiali mentre non lo è
per gli acciai inossidabili. Ciò ha
quindi portato a specificare per queste applicazioni acciai di tipo inossidabile. In molti casi questo bisogno
è stato soddisfatto usando acciai inossidabili a più alto tenore di lega
del tipo intermedio quale è ad esempio l'UNS 8904. La tabella III elenca alcuni di questi casi applicatavi.
Sebbene vi siano applicazioni molteplici e soddisfacenti di questo e di
altre leghe simili, si sono verificati
n. 47 - Aprile 1984
Lega
Applicazione
Regione
Installazione
Data di
controllo
UHB 904L C)
Impianto di raffreddamento
per acido solforico
Golfo arabico
giugno 1975
1978
UHB 904L
Tubo, 0 2 m
Australia
metà 1973
1978
UHB 904L
Impianto di raffreddamento
di una nave
Oceano
metà 1976
1978
Sandvik 2RK65 O Sistema di tubazioni
Mediterraneo
1969
1982
Sandvik 2RK65
Condensatore di testa
Portogallo
1970
1982
Sandvik 2RK65
Scambiatore di calore
Olanda
1971
1982
(•') Leghe brevettate: 20%O
25%Ni
4!4%Afo
\WaCu.
Tab. Ili - Casi applicativi in acqua di mare di acciai inossidabili a più alto tenore di lega del tipo intermedio.
dei casi in cui le condizioni d'impiego (alta temperatura, forte immissione di eloro, depositi provocati
dall'acqua di mare, ecc.) erano troppo severe e questi materiali hanno
ceduto. Tutto ciò ha fortemente incentivato lo sviluppo di leghe, sempre nella gamma degli acciai inossidabili, aventi una migliore resistenza alla vaiolatura e alla corrosione
interstiziale. Per le leghe austenitiche con cromo circa eguale al 20% è
generalmente accettato il concetto
che, per assicurare livelli adeguati
di resistenza all'attacco dell'acqua
di mare, occorre avere contemporaneamente contenuti di molibdeno
pari circa al 6%. Contenuti più alti
di cromo consentono di abbassare il
contenuto di molibdeno e di ciò ci si
avvale nel caso degli acciai ferritici
quali il "29/4" (29% Cr4% Mo). Tuttavia l'uso di questi acciai è limitato
da considerazioni riguardanti la loro lavorabilità e duttilità: il loro uso
è infatti generalmente confinato ai
tubi a parete sottile per gli scambiatori di calore.
L'impiego degli acciai
inossidabili austenitici
ad alto molibdeno
a) Generalità
In tempi recenti è stato messo a
punto un buon numero di leghe contenenti il 6% circa di molibdeno. Notevoli tra queste TAL 6X della Allegheny Ludlum e il 254 SMO (UNS
31.254) dell'Avesta. Non mancheremo tuttavia di ricordarne altre quali
il Cronifer 1925 HMO e il VEW A
963. Ricorderemo altresì come acciai inossidabili ad alto molibdeno
n. 47 - Aprile 1984
in getti quali l'IN-862 e il 994 L della Uddeholm abbiano trovato applicazione anche nel settore delle pompe.
L'impiego principale dell'AL 6X si è
però avuto nel campo dei condensatori per centrali elettriche [5]; anche il 254 SMO è stato comunque adoperato per una vasta gamma di
applicazioni
che
comprendono
scambiatori di calore per centrali,
scambiatori di calore a piastre, tubazioni di piattaforme petrolifere di
alto mare e altre in cui è necessario
attuare lavorazioni di vario tipo e
saldature. Vi sono molte altre applicazioni potenziali di questi materiali che non sono ancora state realizzate in pratica. Nei capitoli successivi passeremo in rassegna alcune
delle applicazioni esistenti e di quelle ancora allo stato potenziale.
interstizi in corrispondenza delle
guarnizioni di tenuta e nelle zone di
contatto metallo-metallo provocano
una rapida corrosione interstiziale
ad opera dell'acqua di mare. Sebbene per esercizio con acqua di mare
si sia anche fatto uso di titanio, esso è costoso e inoltre limitato dai
particolari ambienti chimici che esso può tollerare dal lato prodotto.
L'acciaio inossidabile alto legato, e
in particolare il 254 SMO, è stato
impiegato con successo in questo tipo di applicazioni. Così come l'AISI
316, il 254 SMO ha ottime caratteristiche di imbutitura. Si prevede un
impiego sempre crescente per questo e per altri tipi simili di acciaio
per scambiatore di calore a piastre.
L'esigenza di avere buone caratteristiche d'imbutitura elimina gli acciai ferritici e duplex dalla rosa dei
possibili candidati.
b) Scambiatori di calore a piastre
Questi scambiatori consistono di un
certo numero di piastre sottili
(0,6-0,9 mm) impilate in batteria, ognuna dotata di una particolare imbutitura superficiale formante i canaletti per l'alloggio delle guarnizioni di tenuta e per il passaggio del liquido e quelle nervature che aumentando la turbolenza consentono di
migliorare gli scambi termici. Gli
acciai inossidabili austenitici, con
le loro ottime caratteristiche di imbutitura, vengono largamente impiegati per questo tipo di scambiatore di calore. Tuttavia, se il liquido
refrigerante è l'acqua di mare, allora i tipi normali di acciaio come
quelli tipo AISI 316 non sono più idonei. E ciò perché le gravose condizioni causate dalla presenza degli
e) Scambiatori di calore a mantello e
fascio tubiero
Per molte applicazioni si preferisce
usare scambiatori à mantello e fascio tubiero che, nel caso di acqua
di mare o altri prodotti corrosivi,
vedono l'acciaio inossidabile alto legato quale materiale maggiormente
attraente. Sebbene siano disponibili
tubi bimetallici ottenuti unendo
l'acciaio inossidabile alle leghe a
base di rame, questi non sono tuttavia entrati nell'uso comune. Una laro applicazione di rilievo nel campo
dell'industria chimica sono le apparecchiature per il raffreddamento
nella produzione di acido solforico.
La maggior parte degli impianti più
recenti usano per il raffreddamento
scambiatori a mantello e fasci tubiePROGETTARE - 27
Totale impianti di distillazione IO6 galloni/giorno
Impianti MSF IO6 galloni/
giorno
Peso totale tubi tonnellate
Fabbisogno annuo medio
di tubi (*) tonnellate
1967
1972
1975
1977
216
325
447
153
226
352
15.300
19671972
27.600
1972 —
1975
35.200
1975 —
1977
63.800
129.300
260.000 454.800
1977 1980 —
1985 —
1980
1985
1989
14.300
18.700
1.460
4.200
1980 O
1985
1989
760
1.459
2.600 (2)
4.548 (2)
638
1.293
29.000
48.700
(') Tutte le date si riferiscono al 1° gennaio, salvo il 1980 che si riferisce al 30 giugno.
(23) Al tasso annuale di crescita stimato del 15%.
( ) Usando come base di calcolo 0 esterno 19 mm , parete 1,2 mm, 90/10 CuNi.
Tab. IV - Capacità mondiale degli impianti di dissalazione e stime sulla futura domanda relativa a tubi per
impianti MSF.
ri, facendo circolare l'acido solforico dalla parte del mantello. Avvalendosi della protezione anodica, è
in questi casi possibile prevenire la
corrosione dell'AISI 316 da parte
dell'acido. Tuttavia dove il refrigerante deve essere acqua salmastra o
acqua di mare, occorre impiegare
acciai inossidabili più alto legati e
si è così pervenuti in questi casi all'impiego di leghe contenenti il 6%
di molibdeno.
Sono moltissimi gli scambiatori di
calore di piccole dimensioni usati
dall'industria chimica e di processo
nei quali circolano liquidi corrosivi
dal lato mantello. La tendenza ad erigere grossi impianti lungo le coste
apre molte possibilità potenziali per
l'impiego crescente degli acciai inossidabili alto legati per tubi e piastre tubiere.
d) Dissalazione - Procedimento
a espansioni multiple (MSF)
Da qualche anno ha avuto luogo un
forte incremento nel numero degli
impianti MSF di distillazione per la
produzione di acqua potabile partendo da acqua di mare. Questa crescita è stata stimolata dallo sviluppo economico dei Paesi del Medio
Oriente, ricchi.di risorse petrolifere.
Gli impianti MSF sono forti utilizzatori di metalli [7] e, dal momento
che l'ambiente all'interno di tali impianti è corrosivo, un'alta percentuale di questi metalli è costituita
da leghe resistenti alla corrosione.
In questi impianti i componenti che
assorbono il tonnellaggio maggiore
di questi metalli resistenti alla corrosione sono i tubi per gli scambiatori di calore. Una unità tipica da 5
milioni di galloni al giorno (mgd) richiede circa 500 t di tubi. Nella
maggioranza dei casi si tratta di tubi di leghe a base di rame, prevalentemente cupro-nickel 90/10, ma in
taluni impianti si è fatto uso di titanio nelle apparecchiature destinate
allo smaltimento del calore dove si
preveda la presenza di agenti inquinanti quali i solfuri o anche di elevata presenza di sabbia nell'acqua
di mare. La tabella IV fornisce stime sulla futura crescita della domanda relativa ai tubi per condensatori con l'accrescersi della capacità degli impianti del tipo MSF.
Poiché gli acciai inossidabili stanno
riportando successi in competizione
con il titanio nel campo degli scambiatori di calore per centrali elettri-
Tab. V - Capacità mondiale degli impianti di dissalazione - processi a
membrana.
Totale per processi a membrana IO6 galloni/giorno
Processo R.O. (osmosi inversa) 10fi galloni/giorno
1967
1972
1975
1977 1980 (')
5,1
23
77
218
468
0,1
4
45
167
390
0) Tutte le date si riferiscono al 1° gennaio, salvo il 1980 che si riferisce al 30 giugno.
28 -PROGETTARE
che, è ragionevole supporre che essi
saranno in grado di rimpiazzare il
titanio anche in quelle sezioni degli
impianti di dissalazione preposte allo smaltimento del calore. Queste
sezioni di smaltimento richiedono
circa il 10% del peso totale dei tubi
impiegati. Non tutti gli impianti ovviamente si trovano a dover operare
con acque per le quali si richiede
l'impiego di titanio o altro metallo
equivalente. Prove coronate da successo sono già state effettuate con
tubi di 254 SMO [6]. Vi sono altripossibili campi d'impiego per gli acciai inossidabili alto legati negli impianti MSF; ad esempio i tubi dei
condensatori a sfiato (dove l'elevato
contenuto di CO2 nei gas di sfiato
corrode le leghe a base di rame); involucri di condensatori e tubi di
condensatori barometrici; tubazioni, particolarmente delle valvole di
controllo; altre applicazioni inoltre
dove si richiede resistenza all'acqua
di mare in moto veloce o alle- salamòie unitamente a una elevata resistenza alla vaiolatura da cloruri.
e) Processi di dissalazione
a membrana quali quello
ad osmosi inversa (R.O.)
Un procedimento di recente messo a
punto per la depurazione delle acque salate, l'osmosi inversa, va assumendo importanza sempre crescente specie per il trattamento delle acque salmastre. La tabella V da
un'idea del ritmo di accrescimento
della capacità installata in questi
ultmi anni.
Nel processo di osmosi inversa l'acqua pura viene fatta fluire sotto elevata pressione attraverso una membrana. Queste membrane per poter
funzionare efficacemente vanno ten. 47 - Aprile 1984
nute sgombre da depositi, il che
comporta che anche i prodotti dovuti al corrodersi delle apparecchiature per l'alimentazione dell'impianto
devono essere ridotti al minimo. Per
questa ragione i materiali usati nell'impianto devono resistere bene alla corrosione e per le parti soggette
alle pressioni elevate di esercizio si
favorisce l'impiego degli acciai inossidabili.
Per le acque salmastre tipi di acciaio come l'AISI 316 L sono soddisfacenti, mentre per l'acqua di mare e
per quelle delle falde sotterranee ad
alto contenuto salino occorre usare
acciai a più alto contenuto di elementi leganti.
I componenti più interessanti in
questi impianti sono le tubazioni ad
alta pressione, i collettori di distribuzione e i giunti; le pompe ad alta
pressione e i filtri sottili.
Nel caso dell'acqua di mare bisogna
operare con pressioni di 70 bar circa; la corrosione in tubazioni sottoposte a così alte pressioni potrebbe
causare gravi perdite di liquido, il
che spiega perché si ricorre in questi casi agli acciai inossidabili ad alto molibdeno quali sono le leghe al
6% di molibdeno. Sebbene siano organi meno critici, essendo situati
dal lato a bassa pressione della
pompa, anche i corpi filtranti e le
parti interne dovrebbero essere realizzati con lo stesso tipo di materiale al fine di evitare vaiolature che
potrebbero far sì che piccole particelle di materiale eventualmente
contenute nell'acqua di mare, sfuggendo al passaggio obbligato costituito dai filtri, vadano ad ostruire le
membrane.
Le pompe ad alta pressione sono
normalmente di tipo centrifugo multistadio, con corpi e giranti ricavati
da getti. Gli alberi e i manicotti sono ricavati da materiali semilavorati e dovrebbero essere anche essi
realizzati con acciai inossidabili ad
alto molibdeno.
Dal momento che vi è un uso crescente del processo R.O. per il trattamento dell'acqua di mare, anche
la domanda degli acciai inossidabili
alto legati crescerà altrettanto rapidamente.
Con riferimento alla capacità installata nel periodo 1977-1980 (tabella
V) si saranno probabilmente impiegate 5000 tonnellate di acciaio inossidabile per impianti di tipo normale e lì dove gli impianti sono alimentati con acqua di mare il tonnellaggio relativo si deve ritenere presumibilmente coperto da acciai a più
alto tenore di lega.
n. 47 - Aprile 1984
f) Industria estrattiva di petrolio
in mare aperto
II numero dei pozzi di petrolio e di
gas naturale in mare aperto è in
continuo aumento così come la loro
percentuale sul totale dei pozzi esistenti. Al loro accrescimento si accompagna una accresciuta domanda di materiali ad alta affidabilità e
che diano luogo a bassi costi di manutenzione. Ciò è particolarmente
vero nel caso dei grossi e costosi impianti estrattivi situati in zone quali
il Mare del Nord, dovè la profondità
dei fondali, le condizioni atmosferiche spesso proibitive rendono il lavoro estrattivo in mare aperto
un'impresa molto costosa.
La presenza di alti contenuti di anidride carbonica e idrogeno solforato nel greggio e nel gas può dar luogo a grossi problemi di corrosione
negli impianti di processo e nelle
apparecchiature che devono essere
spesso rivestiti con materiali protettivi. Siccome gli idrocarburi posseggono di solito temperature elevate e
la fase acquosa normalmente presente ha un elevato contenuto di
cloruro, vi è il rischio di danneggiamenti da corrosione sotto tensione.
Per questa ragione per rivestire internamente i serbatoi e per le tubazioni si è ricorso a materiali quali la
lega Incoloy 825 o l'UNS 8904.
Altre applicazioni degli acciai inossidabili alto legati nel campo degli idrocarburi includono i gasdotti (lega duplex SAF 2205) e le tubazioni
per lo sfruttamento dei pozzi di gas
salmastri (Sanicro 28). Ci si può ragionevolmente aspettare che per
queste, come per altre applicazioni
simili, ben si adatterebbe l'impiego
di un acciaio inossidabile al 6% di
molibdeno.
A parte queste applicazioni nel campo della produzione degli idrocarburi, anche le piattaforme in mare aperto richiedono forti quantitativi
di acqua di mare per il raffreddamento, l'iniezione d'acqua, ecc. Il
materiale più largamente impiegato
con acqua di mare è il cupro-nickel
90/10, ma per particolari applicazioni su alcune piattaforme di cemento
è stato prescelto un acciaio inossidabile al 6% di molibdeno. La figura
1 mostra una bocca per la fuoriuscita dell'acqua di raffreddamento esistente nel Frigg Field. La bocca è
stata progettata in modo da prevenire l'inevitabile erosione del cemento
conseguente all'elevata velocità di
efflusso dell'acqua di mare. La velocità era infatti troppo alta per le leghe a base di rame.
Fig. 1 - Bocca di efflusso di acqua
di mare, costruita con acciaio inossidabile Aveste 254 SMO, per
una piattaforma di compressione
nel Mare del Nord.
In un altro caso si è scelto lo stesso
acciaio inossidabile al 6% di molibdeno per i tubi di zavorra e per quelli dei serbatoi. Ciò perché questi tubi sono alternativamente esposti all'azione dell'acqua marina e del
greggio che può contenere idrogeno
solforato. La sua presenza favorirebbe la corrosione delle leghe a base di rame e da qui la necessità di
un acciaio inossidabile alto legato.
Ci si può quindi aspettare (sulla base della loro buona saldabilità e lavorabilità) un incremento nell'uso
di questi acciai inossidabili alto legati in concomitanza con la continua crescita degli impianti di estrazione in mare aperto.
g) Controllo degli effluenti
Considerazioni sulla protezione dell'ambiente hanno indirizzato lo studio per la messa a punto di apparecchiature in grado di trattare effluenti come fumi e scarichi liquidi,
in modo che questi possano essere
in tutta sicurezza scaricati rispettivamente nell'atmosfera e nei fiumi.
Per gli scarichi liquidi si è fatto largamente ricorso all'osmosi inversa
e su quanto attiene ai materiali adatti a questo tipo di processo si è
già parlato.
Un altro importante processo è l'abbattimento dei fumi ottenuto con la
rimozione delle particelle solide e
dell'anidride solforica. I fumi possono essere trattati con acqua dolce
PROGETTARE - 29
tipo 25/20/4,5%/l,5% Ni Cr Mo Cu,
l'Incoloy 825, il 254 SMO dell'Avesta, l'Inconel 625 e l'Hastelloy C
ventola
276.
• • T j
] attacco da
La fig. 3 [9] mostra una sezione di
^— ' condensa
una
torre di assorbimento costruita
fatica
con acciaio inossidabile Uddeholm
904 L per un impianto negli USA.
In questi impianti sono stati osserugelli per
pio
/corrosione\
vati, in alcuni casi, fenomeni di fes33ia d'acqua
r
1
'" ,
/da condensa
gas dal
surazione da corrosione sotto tencamino
-posi - riscaldatore
sione, localizzati per esempio nei
post-riscaldatori. È bene quindi che
-scambiatore di calore SCC
le tubazioni di questi post-riscaldatotri siano realizzate con materiali
— demister —
aventi provata resistenza alla fessuattacco
razione da corrosione sotto tensioLocalizzato
ne.
piatti di
attacco
zona di
Sebbene la maggior parte degli imraffreddamento assorbimento
Localizzato
pianti di questo tipo sia stato disegnato e costruito negli USA, più recentemente si registra un accresciuerosione
to interesse anche in Europa e parpozzo
ticolarmente in Germania. Un mercorrosione per
cato collegato a impieghi similari si
erosione
è avuto per molti anni in Europa nel
vasca per fanghiglia
settore della produzione di gas inerpompa
ti, adoperati per la protezione dei
serbatoi contenenti idrocarburi al
fine di prevenire l'esplosione dei gas
Fig. 2 - Zone di attacco corrosivo Anche i cloruri possono variare, dai contenuti. In questi impianti si usa
in un tipico impianto di abbatti- bassi livelli iniziali dell'acqua im- acqua di mare per l'abbattimento e
piegata nella preparazione della so- molto Incoloy 825. Appare evidente
mento di SO2 da fumi.
luzione della calce, sino agli altissi- dall'andamento di queste applicami livelli esistenti nel sistema di ri- zioni industriali che anche in Euro(qualche volta acqua di mare), ma, ciclo. Si sono registrati contenuti in pa andrà sviluppandosi un mercato
per i grossi impianti quali ad esem- cloruro sino a 60.000 p.p.m. A causa molto interessante per gli acciai ipio le centrali elettriche, si preferi- di queste forti variazioni nelle con- nossidabili alto legati nel corso desce di solito impiegare come mezzo dizioni operative occorre impiegare gli anni '80. Per quanto concerne gli
per l'abbattimento la calce in solu- tutta una gamma di materiali quali acciai inossidabili al 6% di molibdezione acquosa.
gli acciai placcati al carbonio, gli no, avendo essi ottima resistenza in
A parte l'acidità causata dai fumi, i acciai inossidabili AISI 316 L e AI- tutta la molteplicità degli ambienti
liquidi spesso contengono alte per- SI 317 L, gli acciai inossidabili del presenti negli abbattitori, è molto
centuali di cloruro derivanti dal
probabile che tali acciai troveranno
combustibile e dall'acqua di lavag- Pig. 3 - Sezione di uria torre di as- largo impiego per quelle parti delgio, di modo che l'ambiente corrosi- sorbimento costruita con acciaio l'impianto dove la corrosione è magvo è costituito da una soluzione clo- inossidabile UHB 904 L.
giormente aggressiva.
rurata acida in grado di provocare
vaiolature e corrosione interstiziale
negli acciai inossidabili.
Sommario e conclusioni
La fig. 2 [8] illustra un tipico impianto di abbattimento dei fumi. I
La necessità sentita dalle industrie
gas ad alta temperatura vengono
che operano in ambiente marino e
prima trattati con pioggia d'acqua
da quelle ad esse collegate di poter
nella sezione di raffreddamento. I
disporre di acciai inossidabili econogas così raffreddati passano quindi
mici fortemente resistenti alla vaionella zona di assorbimento, dove
latura e alla corrosione interstiziale
reagiscono con la soluzione di calce
sta in questi giorni trovando una vadando luogo alla formazione di sollida risposta negli acciai inossidabili
fato di calcio. Una ventola provvede
ad alto molibdeno. Queste leghe hanall'estrazione dei gas dall'abbattitono già trovato applicazione in molte
ré, immettendoli in un post-riscaldaindustrie che necessitano di materiatore dal quale sono infine scaricati
li disponibili in una vasta gamma di
nell'atmosfera.
semiprodotti, e aventi buone caratteristiche di saldabilità, lavorabilità e
Il pH varia lungo le varie fasi del
resistenza alla corrosione. Tutto fa
processo e può scendere sino a valoprevedere un forte sviluppo delle apri di pH 1 nelle zone di condensazioplicazioni di tali materiali nel corso
ne acida. Nella soluzione di calce il
degli anni '80.
pH varia di solito tra pH 5 e pH 6.
idrico
30 - PROGETTARE
n. 47 - Aprile 1984
c
Cr
Ni
Mo
Cu
N2
0,06
0,06
0,03
0,03
0,02
0,02
0,020,02
0,02
0,02
0,01
0,01
18
17
17
18
20
22
27
20
20
21
22
16
9
12
12
14
25
rim.
31
24
18
25
rim.
rim.
2,5
2,5
3,5
4,5
2,9
3,5
6,0
6,1
5,9
9,0
15,5
—.
—
—
1,5
2,2
1,0
—
0,7
1,7
—
—
—
—
—
—
—
0,2
0,15
—
-
Lega
Tipo 304
Tipo 316
Tipo 316L
Tipo 317L
UNS 8904
Incoloy* alloy 825
Sanicro* 28
AL-6X
Avesta 254 SMO
Cronifer* 1925 HMO
Lega Inconel* 625
Hastelloy* C-276
Fé
rimanenza
»
»
»
»
28,5
rimanenza
»
»
»
4
5,6 (+3,5 W)
* Marchio brevettato.
Appendice 1 - Composizioni tipiche di alcuni acciai inossidabili e leghe a base di nichel (peso %).
BIBLIOGRAFIA
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use of Stainless Steels in MSF Desalination Plants", First Arab Water Technology Conference, Nov. 1981, Dubai.
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11.
PROGETTARE - 31