Gli impianti di lavorazione chimica dipendono dai sistemi di tubazioni per trasportare acidi, alcali, solventi, gas, vapore, acque reflue e altri mezzi aggressivi Questi sistemi spesso funzionano ad alta pressione, temperatura elevata, cicli termici ripetuti ed esposizione continua a sostanze corrosive.
I raccordi per tubi sono particolarmente vulnerabili perché cambiano direzione del flusso, collegano diverse dimensioni dei tubi, creano rami e chiudono le estremità delle tubazioni La turbolenza, lo stress localizzato, l'erosione e la concentrazione chimica possono rendere gomiti, tee, riduttori, tappi e connessioni flangiate più suscettibili ai danni rispetto alle sezioni diritte dei tubi.
La selezione di raccordi per tubi resistenti alla corrosione è quindi essenziale per proteggere i lavoratori, le attrezzature, la continuità produttiva e l'ambiente circostante Questo articolo spiega le principali cause di corrosione negli impianti chimici, confronta i comuni materiali di raccordo e delinea i fattori che gli acquirenti dovrebbero considerare quando specificano i componenti delle tubazioni resistenti alla corrosione.
Perché la resistenza alla corrosione è importante
La corrosione è il graduale deterioramento di un materiale attraverso l'interazione chimica o elettrochimica con il suo ambiente In un impianto chimico, la corrosione può ridurre lo spessore della parete, indebolire un raccordo, danneggiare una superficie di tenuta o creare piccole fosse che alla fine si sviluppano in perdite.
Una tubazione chimica che perde può causare:
- Esposizione dei lavoratori a sostanze pericolose
- Rischi di incendio o esplosione
- Contaminazione del prodotto
- Inquinamento ambientale
- Danni all'attrezzatura
- Spegnimenti non pianificati
- Costosa manutenzione
- Perdita di produzione
Un raccordo può apparire accettabile dall'esterno mentre la corrosione si sviluppa internamente, per questo motivo la selezione del materiale non deve basarsi solo sull'aspetto o sul costo iniziale.
Il raccordo più economico è solitamente quello che fornisce prestazioni affidabili per tutta la durata prevista, soddisfacendo al tempo stesso i requisiti di sicurezza e manutenzione.
Forme comuni di corrosione nelle piante chimiche
Diversi meccanismi di corrosione richiedono materiali e strategie protettive diverse.
Corrosione generale
La corrosione generale influisce su una superficie relativamente ampia e riduce gradualmente lo spessore della parete, sebbene possa essere più facile da prevedere rispetto alla corrosione localizzata, richiede comunque un adeguato margine di corrosione e un monitoraggio regolare.
L'acciaio al carbonio può subire una corrosione generale se esposto ad acqua, acidi, ossigeno o altri mezzi aggressivi senza un'adeguata protezione.
Corrosione del Pitting
La vaiolatura crea piccole ma profonde cavità nella superficie del materiale L'acciaio inossidabile può essere vulnerabile alla vaiolatura in ambienti contenenti cloruro, in particolare quando la temperatura e la concentrazione di cloruro aumentano.
La vaiolatura è pericolosa perché può penetrare nel muro mentre la superficie circostante appare relativamente intatta.
Corrosione Crevice
La corrosione interstiziale si sviluppa in spazi ristretti dove può accumularsi liquido stagnante Le aree di rischio comuni includono interfacce di guarnizioni, connessioni filettate, giunti di flangia, depositi e assemblaggi mal progettati.
La selezione dei materiali, la progettazione dei giunti, la pulizia della superficie e le pratiche di manutenzione influenzano tutti la resistenza alla corrosione interstiziale.
Corrosione Galvanica
La corrosione galvanica può verificarsi quando due metalli dissimili sono collegati elettricamente in presenza di un elettrolita Un materiale diventa più attivo e si corrode più velocemente.
Questo rischio dovrebbe essere considerato quando raccordi, tubi, flange, bulloni, valvole e apparecchiature sono fabbricati con metalli diversi.
Stress Corrosione Cracking
La fessurazione da tensocorrosione deriva dall'effetto combinato della sollecitazione di trazione e di un ambiente corrosivo specifico Le crepe possono svilupparsi con una limitata corrosione superficiale visibile.
Gli acciai inossidabili austenitici possono essere suscettibili alla tensocorrosione da cloruro in determinate condizioni di temperatura e sollecitazione Gli acciai inossidabili duplex o le leghe di nichel possono fornire una migliore resistenza in applicazioni adatte.
Corrosione Intergranulare
La corrosione intergranulare si verifica lungo i bordi dei grani del materiale Può essere associata a un trattamento termico improprio o alla sensibilizzazione durante la saldatura.
Gradi di materiale corretti, trattamento termico controllato, procedure di saldatura qualificate e un'adeguata pulizia post-saldatura possono aiutare a ridurre questo rischio.
Erosione-corrosione
L'erosione-corrosione deriva dall'azione combinata della corrosione chimica e del flusso ad alta velocità È comune a gomiti, tee, riduttori e altri luoghi in cui cambia la direzione del flusso o la velocità.
Liquami, solidi sospesi, bolle e flusso turbolento possono accelerare la perdita di materiale nel raggio esterno di una curva o a valle di una restrizione.
Comprensione delle condizioni del servizio chimico
Prima di selezionare un materiale per raccordi per tubi, è necessario rivedere l'ambiente di servizio completo.
Informazioni importanti includono:
- Composizione chimica
- Concentrazione
- Temperatura di funzionamento
- Temperatura di progetto
- Pressione di esercizio
- Pressione di progetto
- Velocità di flusso
- Presenza di solidi
- Contenuto di ossigeno
- Livello di cloruro
- Valore pH
- Prodotti chimici per la pulizia
- Condizioni di avvio e arresto
- Durata di servizio prevista
La stessa sostanza chimica può comportarsi in modo diverso a diverse concentrazioni e temperature Un materiale che si comporta bene in una soluzione diluita a temperatura ambiente può corrodersi rapidamente in una soluzione concentrata a temperatura elevata.
I contaminanti in tracce possono anche modificare il comportamento alla corrosione Gli acquirenti dovrebbero pertanto fornire al produttore informazioni accurate sul processo anziché solo un nome generale di fluido.
La selezione finale dei materiali per il servizio chimico critico dovrebbe essere confermata da personale tecnico qualificato utilizzando dati sulla corrosione, standard di progetto ed esperienza operativa pertinenti.
Raccordi per tubi in acciaio al carbonio
L'acciaio al carbonio è ampiamente utilizzato nelle tubazioni industriali perché fornisce buona resistenza, saldabilità, disponibilità ed efficienza in termini di costi.
Può essere adatto per:
- Idrocarburi non corrosivi
- Alcuni sistemi di utilità
- Acqua trattata
- Vapore e condensa in condizioni controllate
- Alcuni servizi chimici con un'indennità di corrosione
- Sistemi di tubazioni rivestiti esternamente
Tuttavia, l'acciaio al carbonio non protetto può corrodersi rapidamente in ambienti acidi, umidi, ricchi di ossigeno o chimicamente aggressivi.
Le sue prestazioni possono essere migliorate attraverso:
- Aumento dello spessore della parete
- Indennità di corrosione
- Rivestimento interno
- Rivestimento esterno
- Protezione catodica
- Inibitori chimici
- Condizioni operative controllate
L'acciaio al carbonio rimane pratico per molti sistemi di impianti, ma non dovrebbe essere selezionato solo perché offre il costo iniziale del materiale più basso.
Raccordi per tubi in acciaio inossidabile
L'acciaio inossidabile contiene cromo, che forma un sottile strato passivo sulla superficie Questo strato aiuta a proteggere il materiale da molte forme di corrosione.
Acciaio inossidabile 304 e 304L
I gradi 304 e 304L forniscono una buona resistenza generale alla corrosione e sono comunemente utilizzati nella lavorazione degli alimenti, nei prodotti farmaceutici, nell'acqua pulita e nei servizi chimici delicati.
Il grado 304L a basso tenore di carbonio offre una migliore resistenza alla sensibilizzazione dopo la saldatura.
Tuttavia, questi gradi potrebbero non fornire una resistenza sufficiente in ambienti contenenti elevate concentrazioni di cloruro o sostanze chimiche particolarmente aggressive.
Acciaio inossidabile 316 e 316L
I gradi 316 e 316L contengono molibdeno, che migliora la resistenza alla vaiolatura e alla corrosione interstiziale rispetto ai gradi 304.
Sono ampiamente utilizzati in:
- Lavorazione chimica
- Produzione farmaceutica
- Trattamento dell'acqua
- Ambienti costieri
- Sistemi per alimenti e bevande
- Servizio moderato di cloruro
Sebbene 316L sia spesso descritto come resistente alla corrosione, non è a prova di corrosione, Temperatura, concentrazione di cloruro, acidità, contenuto di ossigeno e condizioni di fessura devono ancora essere considerate.
Raccordi per tubi duplex in acciaio inossidabile
L'acciaio inossidabile duplex combina microstrutture austenitiche e ferritiche, in genere fornisce una resistenza più elevata e una migliore resistenza alla tensocorrosione da cloruro rispetto ai comuni acciai inossidabili austenitici.
I raccordi duplex sono spesso selezionati per:
- Flussi di processo contenenti cloruro
- Produzione chimica
- Strutture offshore
- Sistemi per l'acqua di mare
- Impianti di desalinizzazione
- Lavorazione della pasta e della carta
- Produzione di fertilizzanti
Una maggiore resistenza del materiale può consentire uno spessore ridotto della parete in alcuni progetti, ma tutte le dimensioni devono comunque essere conformi al codice di tubazioni applicabile.
I materiali duplex richiedono procedure controllate di produzione, trattamento termico, formatura e saldatura Una lavorazione errata può disturbare l'equilibrio di fase e ridurre la resistenza alla corrosione.
La verifica dei materiali e la documentazione adeguata sono particolarmente importanti quando si acquistano raccordi in acciaio duplex.
Acciaio inossidabile Super Duplex
L'acciaio inossidabile super duplex offre una maggiore resistenza alla vaiolatura, alla corrosione interstiziale e alla tensocorrosione da cloruro.
Può essere utilizzato in ambienti gravi quali:
- Lavorazione chimica ad alto contenuto di cloruro
- Produzione offshore di petrolio e gas
- Sistemi di iniezione dell'acqua di mare
- Impianti di desalinizzazione
- Servizio salamoia aggressivo
- Apparecchiature per processi marini
Sebbene l'acciaio super duplex costi più del comune acciaio inossidabile, la sua maggiore durata e l'elevata resistenza possono giustificare l'investimento in applicazioni impegnative.
I controlli di produzione e saldatura sono fondamentali, quindi gli acquirenti dovrebbero lavorare con fornitori esperti in questi materiali.
Raccordi in lega di acciaio e lega di nichel
I raccordi in acciaio legato sono comunemente utilizzati dove sono richieste resistenza alle alte temperature, resistenza alla pressione, resistenza all'ossidazione o proprietà meccaniche speciali.
Le leghe a base di nichel possono offrire una forte resistenza agli acidi, ai cloruri, agli ambienti riducenti e alla corrosione ad alta temperatura. Sono utilizzati in applicazioni di lavorazione chimica severe in cui gli acciai inossidabili non possono fornire prestazioni adeguate.
Poiché le leghe di nichel sono costose, l'identificazione positiva del materiale, la tracciabilità e la produzione controllata sono essenziali In alcuni sistemi, una lega resistente alla corrosione può essere utilizzata solo per la superficie bagnata tramite rivestimento o rivestimento.
I vantaggi tecnici ed economici di ciascuna opzione dovrebbero essere valutati nel corso della durata prevista.
L'importanza del Fitting Design
La selezione dei materiali è solo una parte del controllo della corrosione Il design del raccordo influisce anche sul comportamento del flusso, sulla concentrazione delle sollecitazioni, sul drenaggio e sulla probabilità di depositi.
I gomiti a raggio lungo generalmente creano meno turbolenza rispetto ai gomiti a raggio corto. Ciò può ridurre la perdita di pressione e la corrosione da erosione nei sistemi ad alta velocità.
I riduttori devono essere installati con l'orientamento corretto per evitare sacche di vapore indesiderate o accumulo di liquido I riduttori eccentrici sono spesso utilizzati dove è importante mantenere un lato piatto.
Le connessioni di diramazione e le tee dovrebbero essere progettate per gestire lo stress locale e il disturbo del flusso Le gambe morte dovrebbero essere ridotte al minimo nei sistemi in cui le sostanze chimiche stagnanti possono concentrarsi o contaminarsi.
Anche le procedure di rivestimento della flangia, selezione della guarnizione, bullonatura e assemblaggio influiscono sulle condizioni della fessura e sulle prestazioni di tenuta.
Spessore della parete e indennità di corrosione
Lo spessore della parete richiesto dipende dalla pressione, dalla temperatura, dalla resistenza del materiale, dalla tolleranza di produzione, dai carichi meccanici e dal codice di progettazione applicabile.
È possibile aggiungere un margine di corrosione per tenere conto della perdita di materiale prevista Tuttavia, l'aumento dello spessore della parete non è sempre una soluzione adeguata La corrosione localizzata, la tensocorrosione e il rapido attacco chimico possono causare guasti prima che venga consumata una tolleranza generale alla corrosione.
Per i raccordi formati, il produttore dovrebbe anche considerare l'assottigliamento della parete durante la produzione Il raggio esterno di un gomito può diventare più sottile man mano che il materiale viene allungato.
I raccordi finiti dovrebbero soddisfare lo spessore minimo specificato della parete dopo la formatura, la lavorazione e la preparazione della superficie.
Qualità di produzione e trattamento termico
I processi di produzione possono influenzare la resistenza alla corrosione La formatura, la saldatura, la lavorazione meccanica e il trattamento termico possono alterare la microstruttura, introdurre tensioni residue o contaminare la superficie.
I controlli importanti includono:
- Materie prime verificate
- Procedure di formatura qualificate
- Temperature di riscaldamento controllate
- Trattamento della soluzione corretto quando richiesto
- Procedure di saldatura qualificate
- Metalli riempitivi adatti
- Raffreddamento controllato
- Prevenzione della contaminazione carbonio-acciaio
- Pulizia e passivazione delle superfici
- Tracciabilità del numero di calore
I prodotti in acciaio inossidabile e duplex devono essere maneggiati con strumenti appropriati e conservati separatamente dall'acciaio al carbonio, ove necessario, Le particelle di ferro incorporate possono arrugginire e danneggiare l'aspetto o le prestazioni locali delle superfici inossidabili.
Trattamento Superficie e Passivazione
Le condizioni superficiali dei raccordi in acciaio inossidabile possono influenzare la resistenza alla corrosione. I residui di produzione, la tinta termica, le incrostazioni, il grasso e le particelle incorporate devono essere rimossi utilizzando metodi appropriati.
Il decapaggio può rimuovere la scaglia di ossido e la tinta termica La passivazione aiuta a ripristinare o migliorare lo strato superficiale protettivo ricco di cromo rimuovendo il ferro libero e supportando la formazione di film passivo.
Per applicazioni igieniche o di elevata purezza, può essere necessaria una lucidatura aggiuntiva La rugosità superficiale specificata deve corrispondere ai requisiti di processo e pulizia.
Il trattamento superficiale non può compensare un grado di materiale non adatto, ma può aiutare una lega correttamente selezionata a funzionare come previsto.
Ispezione e test di qualità
I raccordi resistenti alla corrosione dovrebbero essere sottoposti a ispezione secondo lo standard applicabile e le specifiche del progetto.
Le ispezioni comuni includono:
- Esame visivo
- Ispezione dimensionale
- Misurazione dello spessore della parete
- Analisi della composizione chimica
- Identificazione positiva del materiale
- Test di proprietà meccaniche
- Test di durezza
- Test ultrasonici
- Test radiografici
- Test del penetrante liquido
- Test idrostatico
- Ispezione rugosità superficiale
- Test della ferrite o del bilancio di fase quando richiesto
- Test di corrosione intergranulare quando specificato
Non tutti i test sono richiesti per ogni ordine Il piano di ispezione dovrebbe essere basato su materiale, metodo di produzione, gravità del servizio e requisiti del progetto.
I certificati di prova dei materiali e i rapporti di ispezione dovrebbero corrispondere ai contrassegni del prodotto e ai numeri di calore.
Considerazioni sull'installazione e la manutenzione
Anche i raccordi prodotti correttamente possono guastarsi se l'installazione è scarsa.
Le procedure di saldatura dovrebbero essere appropriate per il materiale e il servizio Un apporto di calore eccessivo, un metallo d'apporto non adatto, contaminazione o una schermatura inadeguata possono ridurre la qualità del giunto e la resistenza alla corrosione.
I collegamenti della flangia richiedono una corretta selezione della guarnizione, facce di accoppiamento allineate, bulloni adatti e serraggio controllato Il carico irregolare dei bulloni può portare a perdite e formazione di fessure.
Dopo l'installazione, i sistemi di tubazioni chimiche possono richiedere lavaggio, pulizia, passivazione, test di pressione e ispezione di base.
I programmi di manutenzione possono includere:
- Ispezione visiva
- Misurazione dello spessore ad ultrasuoni
- Monitoraggio corrosione
- Rilevamento perdite
- Ispezione dei luoghi ad alta turbolenza
- Esame durante gli arresti programmati
- Sostituzione in base alla condizione misurata
Gomiti, tee, riduttori e punti di iniezione spesso meritano ulteriore attenzione perché potrebbero subire un attacco localizzato più grave.
Come specificare raccordi resistenti alla corrosione
Una richiesta di acquisto completa dovrebbe includere:
- Tipo raccordo
- Dimensione nominale del tubo
- Diametro esterno
- Spessore o programma della parete
- Grado materiale
- Norma di fabbricazione
- Standard dimensionale
- Pressione e temperatura di progetto
- Mezzo di processo
- Indennità di corrosione
- Collegamento finale
- Requisiti di trattamento termico
- Requisiti di trattamento superficiale
- Ispezione e test
- Documentazione
- Marcatura
- Quantità e imballaggio
Per i raccordi personalizzati, gli acquirenti dovrebbero anche fornire disegni tecnici approvati e tolleranze.
Più completa è la richiesta, più accuratamente il produttore può valutare l'idoneità del materiale, i requisiti di produzione, il prezzo e i tempi di consegna.
Scegliere un fornitore affidabile
Un fornitore affidabile di raccordi per tubi resistenti alla corrosione dovrebbe dimostrare
- Esperienza con il materiale richiesto
- Conoscenza degli standard internazionali
- Fonti di materie prime verificate
- Formatura controllata e trattamento termico
- Lavorazione accurata
- Tracciabilità materiale
- Opportune capacità di ispezione
- Supporto per l'ispezione di terze parti
- Documentazione completa per l'esportazione
- Comunicazione tecnica professionale
Gli acquirenti dovrebbero evitare i fornitori che sostituiscono i materiali senza approvazione, forniscono certificati incoerenti o non possono spiegare come vengono fabbricati e ispezionati i prodotti in lega speciale.
Conclusione
I raccordi per tubi resistenti alla corrosione sono vitali per la sicurezza e l'affidabilità dei sistemi di lavorazione chimica. Una selezione efficace richiede una comprensione completa del mezzo chimico, della concentrazione, della temperatura, della pressione, delle condizioni di flusso, del meccanismo di corrosione, delle proprietà del materiale, del design del raccordo, dello spessore della parete e della qualità della produzione.
L'acciaio al carbonio, l'acciaio inossidabile, l'acciaio duplex, l'acciaio super duplex, l'acciaio legato e le leghe di nichel offrono vantaggi diversi. Nessun singolo materiale è adatto a ogni ambiente chimico.
Cangzhou Zeteng International Trade Co., Ltd. fornisce flange, piegatubi, gomiti, tee, riduttori, tappi e altri raccordi per tubi industriali in acciaio al carbonio, acciaio inossidabile, acciaio legato e acciaio duplex I prodotti possono essere fabbricati secondo ANSI/ASME, ASTM, DIN, EN, JIS, BS, GOST e requisiti specificati dal cliente.
Con il supporto per la tracciabilità dei materiali, l'ispezione dimensionale, i test non distruttivi, la produzione personalizzata, l'imballaggio per l'esportazione e la documentazione logistica internazionale, aiutiamo i clienti globali a procurarsi componenti affidabili per tubazioni per la lavorazione chimica, petrolio e gas, produzione di energia, costruzione navale, trattamento delle acque e altri settori industriali. progetti.
