La corrosione rappresenta uno dei problemi più critici nel settore petrolifero e del gas, interessando una vasta gamma di infrastrutture metalliche che vanno dalle tubazioni sotterranee fino ai serbatoi di stoccaggio e agli impianti di raffinazione. Tra le forme più insidiose vi è la Corrosione da Tensione Ambientale (SCC, Stress Corrosion Cracking), che si manifesta attraverso la formazione di crepe parallele sulla superficie esterna delle tubazioni, spesso accompagnate da un pH elevato nell’ambiente circostante. Questa corrosione è legata a molteplici fattori ambientali che, combinandosi con le condizioni operative, determinano la degradazione del materiale.

L’industria petrolifera deve affrontare un panorama dinamico di corrosione, poiché le proprietà dei fluidi variano nel tempo, rendendo i sistemi meno efficaci nel contrastare la corrosione con le strategie tradizionali. Sono disponibili diverse tecniche di mitigazione, quali la protezione catodica e anodica, la scelta dei materiali, il dosaggio chimico e l’applicazione di rivestimenti interni ed esterni. Il controllo della corrosione è essenziale non solo per preservare l’integrità degli asset, ma anche per ottimizzare i costi di monitoraggio, manutenzione e ispezione.

Un altro meccanismo rilevante è l’erosione-corrosione, dove la continua rimozione dello strato passivo di ossidi protettivi da parte della turbolenza e dello stress di taglio accelera la reazione corrosiva. Questo fenomeno si manifesta soprattutto in condizioni di flusso turbolento e ad alta velocità, con la presenza di detriti abrasivi sospesi nei fluidi di perforazione e produzione. Spesso sottovalutata o confusa con l’usura meccanica, l’erosione-corrosione può compromettere gravemente la durata delle tubazioni e la sicurezza dell’impianto.

La corrosione da fessura (crevice corrosion) è una forma localizzata che si verifica in spazi ristretti o fessure dove si accumulano fluidi, spesso caratterizzati da variazioni di concentrazione di agenti corrosivi e differenze di potenziale elettrochimico. In particolare, nelle parti protette delle tubazioni di perforazione, la presenza di ossigeno disciolto può favorire l’insorgenza di pit e fessurazioni, danneggiando le superfici metalliche sottostanti a guarnizioni o rivestimenti protettivi.

Le conseguenze economiche della corrosione nel settore sono enormi, con miliardi di dollari persi annualmente a causa di fermate non programmate per la sostituzione di componenti danneggiati. La continua esposizione a condizioni ambientali aggressive, sia in superficie che in profondità, rende indispensabile un’attenta gestione e prevenzione della corrosione. Incidenti, guasti e riduzione della sicurezza sono spesso riconducibili a una cattiva gestione del problema, con un impatto diretto anche sull’ambiente.

Il modello della teoria del domino descrive la corrosione come una catena di eventi, in cui la rottura di una barriera protettiva può innescare il collasso di tutto il sistema di difesa. Per questo motivo, la gestione efficace richiede un controllo costante e multilivello, volto a rallentare la progressione della corrosione piuttosto che eliminarla completamente, cosa che risulta impossibile.

La corrosione interna agli impianti di produzione è favorita dalla presenza di gas come H2S e CO2, che aumentano l’aggressività dei fluidi. Inoltre, il regime di flusso influisce sulla tipologia di corrosione: alte velocità tendono a pulire le tubazioni da sedimenti, riducendo il rischio di corrosione localizzata, mentre basse velocità favoriscono l’accumulo di particelle e la formazione di pitting.

È fondamentale comprendere che la corrosione non è un fenomeno isolato ma il risultato di molteplici interazioni tra materiali, fluidi, condizioni operative e ambiente. La complessità di questi processi richiede una strategia integrata di monitoraggio, selezione materiali, trattamento chimico e manutenzione preventiva. Solo attraverso una visione olistica è possibile minimizzare i rischi, proteggere le infrastrutture e garantire la continuità operativa.

Quali sono i principali meccanismi di corrosione negli impianti industriali e nucleari e come vengono controllati?

La corrosione è un fenomeno complesso che può manifestarsi in molteplici forme, influenzando gravemente la durata e l’affidabilità di materiali e strutture in diversi settori industriali. Nel caso degli impianti nucleari, la selezione dei materiali è cruciale, poiché le condizioni operative sono particolarmente gravose: alte temperature, ambienti aggressivi e stress meccanici elevati creano le condizioni ideali per forme di corrosione avanzate. I materiali più utilizzati, come le leghe di nichel con varie percentuali di cromo, sono scelti non solo per la loro resistenza chimica, ma anche per le proprietà fisiche intrinseche come la conducibilità termica, la struttura cristallina e il comportamento a temperature estreme.

Una delle forme più insidiose è la corrosione sotto sforzo, che può manifestarsi sia intergranularmente che transgranularmente. Nel contesto dell’acqua primaria degli impianti nucleari, la corrosione sotto sforzo è prevalentemente intergranulare, richiedendo la concomitanza di tre fattori fondamentali: uno stato di sforzo elevato, un ambiente aggressivo e un materiale sottoposto a tensioni interne significative. Per questo motivo, le leghe ad alto contenuto di cromo (come le leghe 690, 52 e 152) sono preferite rispetto alle leghe 600 e 182, poiché la maggiore concentrazione di cromo conferisce una resistenza superiore a tale fenomeno.

L’attacco intergranulare, pur essendo generalmente uniforme, può evolvere in corrosione sotto sforzo qualora si manifestino condizioni di stress e variazioni del potenziale elettrochimico. Un esempio emblematico è la corrosione nei punti di ristagno delle tubazioni dei generatori di vapore realizzati con leghe 600, fenomeno che mette a rischio l’integrità stessa delle tubazioni. La sostituzione con leghe 690, più resistenti, rappresenta una soluzione efficace.

La corrosione generale è diffusa in quasi tutti i materiali utilizzati negli impianti nucleari e può manifestarsi con diversi meccanismi specifici. Nel caso del rivestimento del combustibile, l’ossidazione degli elementi di zirconio può portare alla formazione di uno strato di zirconio che, se eccessivamente spesso, può staccarsi, accelerare ulteriormente l’ossidazione e provocare la rottura del rivestimento stesso. Le moderne leghe di zirconio migliorate sono progettate per minimizzare questi rischi. La corrosione delle tubazioni in leghe di nichel nei generatori di vapore, invece, causa il rilascio di nichel, che può attivarsi radioattivamente e aumentare il rischio di esposizione a radiazioni per il personale. Anche qui, il controllo chimico dell’acqua rappresenta una strategia fondamentale per mitigare l’effetto corrosivo. La corrosione delle tubazioni in acciaio al carbonio destinate all’alimentazione del vapore può ridurre l’efficienza dell’impianto e viene anch’essa controllata attraverso la gestione chimica del fluido.

Un’altra problematica rilevante è la corrosione da ammoniaca, tipica nei sistemi di condizionamento delle acque di raffreddamento, dove la presenza di residui di aria può concentrare l’ammoniaca e danneggiare leghe di rame e ottone. In questi casi, l’impiego di acciai inox rappresenta un’alternativa efficace per prevenire il degrado.

Oltre agli aspetti tecnici della corrosione, è essenziale comprendere come questo fenomeno rappresenti un problema globale, che incide non solo sulla sicurezza e sull’efficienza degli impianti, ma anche sull’ambiente e sull’economia. La corrosione compromette infrastrutture critiche, dagli impianti di energia ai sistemi di trasporto, e richiede un approccio integrato che includa la scelta dei materiali, il controllo chimico e le strategie di manutenzione predittiva. La conoscenza approfondita dei meccanismi di formazione e rottura dei film passivi sui metalli, la comprensione delle interazioni tra stress meccanici e ambientali, e la capacità di adattare le tecnologie di prevenzione in base alle condizioni operative specifiche sono elementi indispensabili per la gestione efficace della corrosione.

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