La selezione dei materiali giusti per l'uso in ambienti acquosi può essere impegnativa, ma le leghe di nichel ad alte prestazioni sono ben attrezzate per gestire il compito. I sistemi acquosi, in particolare quelli che utilizzano acqua di mare, presentano numerosi fattori che influenzano l'idoneità del materiale. Questi sistemi sono parte integrante di vari settori, tra cui la produzione offshore di petrolio e gas, il trasporto marittimo, la desalinizzazione e alcuni processi industriali. Molte di queste applicazioni si basano sull'acqua di mare per il raffreddamento, che svolge un ruolo cruciale nel loro funzionamento. La scelta di materiali appropriati per ogni componente di un sistema acquoso comporta il bilanciamento della resistenza alla corrosione con considerazioni sui costi. Diverse leghe di nichel sono progettate per ambienti acquosi, fornendo soluzioni efficaci. Tuttavia, è essenziale prima comprendere i fattori che influenzano la selezione dei materiali.
Considerazioni chiave nella selezione dei materiali
La corrosione è una preoccupazione primaria nella scelta dei materiali. La corrosione dei componenti critici può portare a guasti del sistema nel tempo. Gli ambienti acquosi, in particolare quelli che coinvolgono l'acqua di mare, sono altamente corrosivi per la maggior parte dei metalli e delle leghe. La corrosione acquosa avvia l'ossidazione, formando un film protettivo di ossido. I materiali che sviluppano uno strato di ossido denso e stabile sono meglio schermati da ulteriore corrosione. Al contrario, gli strati di ossido a scaglie, come la ruggine, sono più suscettibili alla penetrazione. Tuttavia, sostanze aggressive come l'acido cloridrico possono compromettere anche strati protettivi robusti, portando a problemi di corrosione e integrità strutturale più profondi. Sebbene varie misure protettive, come rivestimenti o vernici, possano mitigare la corrosione, è meglio iniziare con una lega metallica intrinsecamente resistente all'acqua di mare e ad altre condizioni acquose. Oltre alla resistenza alla corrosione, i materiali devono anche resistere alla tensocorrosione, in particolare in ambienti acquosi più difficili. Altri fattori che influenzano la selezione dei materiali includono la velocità del fluido, che influenza il dimensionamento di tubi e valvole, aumentando i costi del progetto. Velocità del fluido più elevate possono aumentare la pressione, accelerando la corrosione. Al contrario, diametri più grandi possono ridurre la pressione, ma possono anche aumentare i costi e consentire più ossigeno nel sistema, aumentando potenzialmente i rischi di corrosione. Alcuni materiali possono anche essere vulnerabili alla corrosione interstiziale e alla vaiolatura, compromettendone la longevità e l'integrità.
La temperatura di esercizio è un'altra considerazione in ambienti acquosi. Ad esempio, nella produzione di petrolio e gas, i materiali possono essere sottoposti a temperature elevate che possono esacerbare i problemi di corrosione. L'acqua di mare introduce ulteriori complessità, contenendo non solo acqua ma anche sali inorganici, materia organica e gas disciolti. Questi elementi sono fondamentali nella selezione dei materiali per le applicazioni offshore di petrolio e gas e per il trasporto marittimo. In qualità di progettista incaricato di selezionare i materiali per queste condizioni difficili, devi considerare la velocità del fluido, l'aerazione, la temperatura di esercizio, la pressione dell'acqua e l'ambiente marino locale, comprese le potenziali incrostazioni marine e i tipi di organismi presenti.
Leghe di nichel adatte
Fortunatamente, diverse leghe di nichel ad alte prestazioni sono progettate per eccellere in condizioni acquose difficili, molte delle quali sono disponibili da Corrotherm.
La lega INCONEL 625è un'opzione versatile per varie applicazioni industriali, compreso l'uso con acqua di mare. È particolarmente resistente alla vaiolatura, alla corrosione interstiziale e alla tensocorrosione da ioni cloruro, problemi comuni nei sistemi ad acqua di mare. La sua elevata resistenza alla fatica da corrosione e alla trazione gli consente di resistere a pressioni estreme. Di conseguenza, INCONEL 625 è ampiamente utilizzato nell'industria nautica, anche per pale di eliche, motori di propulsione, condutture di gas acido e scambiatori di calore dell'acqua di mare.
La lega INCONEL C-276è un'altra scelta eccellente per gli ambienti acquosi. Questa lega di nichel-cromo-molibdeno viene utilizzata in vari processi chimici che coinvolgono acqua di mare o salamoia, nonché nei fluidi di testa di pozzo di gas e negli impianti di trattamento dei fluidi di scarico. Offre un'eccezionale resistenza all'acqua di mare, in particolare in condizioni di fessura.
La lega INCONEL 22 , anche se a volte trascurata, è un forte concorrente per alcune applicazioni acquose. La sua composizione di nichel-ferro-cromo offre un'elevata robustezza e una buona resistenza alla corrosione, rendendolo adatto per usi marini. In particolare, si comporta bene a temperature elevate rispetto a molte altre leghe di nichel.
La lega MONEL 400viene utilizzata anche in applicazioni marine grazie alla sua resistenza all'acqua di mare che scorre rapidamente. Essendo un materiale più economico, aiuta a contenere le spese complessive del progetto e viene utilizzato per la protezione dalle onde sui montanti della piattaforma e sulle gambe dei piloni in acciaio sulle piattaforme offshore, nonché per i serbatoi di stoccaggio contenenti benzina o acqua potabile.
