Come vengono monitorate la corrosione nelle tubazioni industriali e quali sono i limiti delle tecnologie moderne?

Le tubazioni sottomarine rappresentano un ambito ideale per l’applicazione di tecnologie di monitoraggio innovative, progettate principalmente per nuovi impianti piuttosto che per il retrofit di linee esistenti, che comporterebbe costosi fermi operativi. Recentemente, queste tecnologie sono state adattate anche per l’uso sulle strutture superiori delle navi. Un esempio significativo è l’installazione nel Regno Unito di un circuito sperimentale pressurizzato dotato di un sistema Field Signature Monitoring (FSM) per testare inibitori di corrosione in giacimenti petroliferi. I risultati riportati dagli operatori sono stati positivi, evidenziando la precisione del metodo. In particolare, in un impianto petrolifero onshore, l’intervallo tra i trattamenti con inibitori è stato esteso di due settimane, comportando un risparmio economico rilevante.

Questo sistema offre diversi vantaggi, tra cui la natura non invasiva, la capacità di monitorare aree più estese rispetto ai tradizionali sensori invasivi e la sensibilità sufficiente a correlare i tassi di corrosione con le condizioni di processo. Un esempio è il monitoraggio della corrosione durante la raffinazione del petrolio grezzo influenzata dagli acidi naftenici. In Nord Europa, il sistema FSM ha rilevato efficacemente fenomeni complessi come la corrosione a pitting e la corrosione da stress cracking (SCC), oltre a monitorare la corrosione attorno alle saldature delle tubazioni.

Un’altra tecnica sviluppata per monitorare l’usura e la corrosione è l’Attivazione di Sottile Strato (Thin Layer Activation, TLA). Introdotta nel 1983, questa metodica prevede l’iniezione di un tracciante radioattivo in una superficie metallica, permettendo di misurare la perdita di materiale metallico mediante la diminuzione dell’attività radioattiva. Affinché il metodo abbia successo, i prodotti di corrosione devono possedere proprietà non aderenti. Il monitoraggio può essere condotto sia osservando la perdita di radioattività sulla superficie metallica, sia valutando l’aumento nell’ambiente corrosivo, a meno che il flusso non sia troppo elevato da confondere il segnale con il rumore di fondo. Sebbene la TLA abbia trovato applicazione in ambiti quali le operazioni sottomarine, il trattamento delle acque e l’industria cartaria, la necessità di esporre i campioni a un acceleratore nucleare e le difficoltà logistiche hanno limitato la diffusione più ampia di questa tecnologia.

In campo petrolifero, l’analisi chimica viene usata per quantificare la concentrazione di ferro nei flussi, indicata come “conteggio del ferro”. Il monitoraggio sistematico, partendo da un punto di riferimento a monte e prelevando campioni a valle in più punti, consente di stimare il livello generale di corrosione. Sebbene non misuri direttamente la perdita di spessore, il monitoraggio continuo del ferro può indicare l’andamento complessivo della corrosione, purché essa sia distribuita uniformemente. Tuttavia, questo metodo presenta limiti importanti, come l’incapacità di rilevare corrosione localizzata e la possibilità di errori dovuti alla presenza di ferro nei fluidi di processo, ad esempio nel petrolio grezzo. In tali casi, si può utilizzare l’analisi del manganese come parametro alternativo, correlabile con la corrosione.

Per contrastare la corrosione interna delle tubazioni, si possono impiegare guaine esterne saldate. La misurazione della pressione interna generata dall’idrogeno permette un monitoraggio non invasivo, rappresentando un’ulteriore evoluzione nelle metodologie di rilevamento. Tuttavia, è indispensabile una manutenzione regolare e un’attenzione continua alle condizioni operative per garantire l’affidabilità e la durata delle tecnologie impiegate.

È fondamentale comprendere che nessuna singola tecnologia è in grado di fornire una diagnosi completa e definitiva della corrosione in un impianto industriale. La combinazione di metodi tradizionali e innovativi, integrata con un’analisi chimica accurata e un monitoraggio continuo delle condizioni operative, è imprescindibile per una gestione efficace e preventiva del fenomeno corrosivo. Inoltre, la conoscenza approfondita delle limitazioni di ciascuna tecnica, così come delle condizioni ambientali e operative specifiche, permette di interpretare correttamente i dati raccolti e di adottare le misure più appropriate per mitigare i rischi.

Come il monitoraggio della corrosione industriale può prevenire danni strutturali nei sistemi critici

Un altro strumento utile nell'ambito della corrosione è rappresentato dagli scambiatori di calore e dai "spool pieces" di test, utilizzati principalmente nei sistemi di raffreddamento ad acqua. Questi test vengono impiegati per valutare l'efficacia degli inibitori di corrosione e monitorare i tassi di corrosione attraverso ispezioni visive e metallografia distruttiva. Tali dispositivi, che possono essere integrati direttamente nei sistemi durante i periodi di fermo, consentono di raccogliere dati preziosi senza compromettere l'operatività dell'impianto. Tuttavia, è fondamentale prestare attenzione nell'interpretare i dati provenienti da bypass loop, poiché non sempre rispecchiano le condizioni reali del flusso principale.

Per garantire l'efficacia del monitoraggio della corrosione, è fondamentale una gestione adeguata dei dati raccolti. Durante la fase di progettazione, è cruciale determinare il tipo di dati necessari e i metodi di analisi. Spesso, la raccolta continua di dati può portare a un eccesso di informazioni non analizzate, che, se non correttamente gestite, può ostacolare l’efficacia del programma di monitoraggio. L'integrazione delle strategie di gestione della corrosione all'interno del contesto complessivo della gestione dell'impianto è essenziale per identificare i dati necessari e determinare i canali appropriati per la loro comunicazione. È fondamentale che i professionisti della corrosione non si limitino ai dati provenienti dal monitoraggio diretto, ma considerino anche i dati operativi e di processo. Questi dati devono essere registrati correttamente nei registri dell'impianto e dell'attrezzatura, con la produzione di report trimestrali digitali che facilitano l'accesso e la revisione.

Per migliorare la gestione dei dati di corrosione e aumentarne l’efficacia, è necessario un audit regolare delle pratiche di controllo, come nel caso di un programma di monitoraggio con coupon presso un ponte ferroviario in Scozia. In questo caso, l'inconsistenza nella documentazione dei coupon ha reso difficile ottenere comparazioni precise, limitando l'utilizzo delle informazioni raccolte. Un'accurata gestione dei dati, quindi, è tanto essenziale quanto il monitoraggio fisico stesso, poiché senza una corretta archiviazione e analisi dei dati, il monitoraggio della corrosione può perdere la sua efficacia.

Nel contesto della corrosione industriale, l'integrazione di metodi avanzati di monitoraggio, come le celle Devanathan e le tecniche di rilevamento microbiologico, insieme a un’efficace gestione dei dati, rappresenta un approccio globale e proattivo. Questi strumenti e pratiche sono vitali per garantire la sicurezza e la longevità degli impianti industriali, prevenendo danni catastrofici che potrebbero derivare dalla corrosione non monitorata e non gestita adeguatamente.

Come prevenire la corrosione nell'industria della carta e della cellulosa?

La corrosione è un problema significativo per l'industria della carta e della cellulosa, che svolge un ruolo fondamentale nell'economia globale, con una crescente domanda di carta quotidiana. La produzione di carta richiede un ampio utilizzo di materiali altamente corrosivi che, durante i vari stadi di produzione, generano una serie di prodotti di reazione corrosivi. In particolare, la corrosione è un ostacolo serio nelle sezioni di lavorazione come il digeritore, la sbiancatura e le macchine per la produzione della carta. La sfida di combattere la corrosione non è solo una questione tecnica, ma anche economica, poiché i costi annuali legati alla corrosione per l'industria della carta e della cellulosa si aggirano tra 1,97 e 9,88 miliardi di dollari, rappresentando una percentuale significativa delle entrate complessive.

Inoltre, la scelta dei materiali per la costruzione delle apparecchiature è di cruciale importanza. Devono essere selezionati metalli e leghe in grado di resistere a diverse forme di corrosione e degrado, incluse sollecitazioni chimiche, graffi, crepe e calo di pressione. Tra i materiali metallici utilizzati più frequentemente ci sono acciai inossidabili austenitici della serie 300, acciaio al carbonio e leghe di metalli, che vengono utilizzati per affrontare le condizioni chimiche abrasive e corrosive. Tuttavia, la corrosione non è limitata ai soli metalli: anche gli impianti elettrici, che distribuiscono l'energia nelle cartiere, sono suscettibili alla corrosione. Metalli come l'argento e il rame sono tra i materiali più usati per i contatti elettrici, grazie alla loro eccezionale conduttività termica ed elettrica. L'argento, in particolare, è apprezzato per la sua durata e resistenza all'ossidazione, sebbene sia sensibile all'ambiente ricco di zolfo, che porta alla formazione di solfuro di argento, aumentando la resistenza al contatto.

La gestione della corrosione richiede quindi una comprensione approfondita dei materiali, delle condizioni ambientali e delle reazioni chimiche che avvengono durante la produzione. La progettazione e la costruzione di attrezzature resistenti alla corrosione è essenziale per ridurre al minimo i costi e le interruzioni impreviste nella produzione. È fondamentale che le strutture impiegate siano progettate in modo tale da supportare materiali che possiedano una resistenza adeguata e una capacità di lavorazione che garantiscano la loro lunga durata, riducendo la necessità di manutenzione.

Un altro aspetto da considerare riguarda i materiali non metallici, come la plastica e le resine, che vengono impiegati in alcune parti del processo per resistere alle condizioni corrosive. L'utilizzo di materiali compositi, polimeri come il PVC, il gomma naturale e sintetica, il poliestere e gli epossidi sono tutte soluzioni adottate per migliorare la resistenza alla corrosione nelle fasi di produzione che richiedono un contatto diretto con sostanze chimiche aggressive.

Va sottolineato che l’industria della carta e della cellulosa affronta quotidianamente non solo i costi diretti legati alla corrosione, ma anche i costi indiretti derivanti da danni alle apparecchiature, arresti imprevisti della produzione e la necessità di sostituire le attrezzature danneggiate. La gestione di queste problematiche richiede un approccio sistematico, che comprenda il monitoraggio costante delle condizioni ambientali e delle attrezzature, oltre a una continua innovazione nei materiali utilizzati.

Come contrastare la fatica da corrosione nei componenti aerospaziali: tecniche e materiali

La fatica da corrosione è uno dei principali fattori di indebolimento strutturale nei componenti aerospaziali, con il potenziale di causare guasti catastrofici se non viene monitorata e trattata in modo adeguato. Diversi fattori influenzano la suscettibilità dei materiali alla fatica da corrosione, tra cui le proprietà del materiale, le condizioni ambientali, le sollecitazioni meccaniche e il carico da fatica. I materiali con alta resistenza alla trazione e bassa duttilità, come le leghe di alluminio ad alta resistenza o le leghe di titanio, sono particolarmente vulnerabili alla fatica da corrosione, poiché mostrano una deformazione limitata prima della frattura. Inoltre, la presenza di agenti corrosivi, come ioni di cloruro, composti solforati o soluzioni acide, può accelerare l'inizio e la propagazione delle crepe nei materiali suscettibili.

I rivestimenti protettivi, come i trattamenti di conversione al cromo, l'anodizzazione o i rivestimenti organici, costituiscono una barriera contro gli agenti corrosivi e inibiscono la propagazione delle crepe lungo le superfici suscettibili. I trattamenti di conversione al cromo, in particolare, sono applicati alle leghe di alluminio per fornire resistenza alla corrosione e migliorare l'adesione delle successive vernici o primer. Questi rivestimenti sviluppano un sottile strato di difesa composto da ossido di cromo, idrossido e composti di cromo, che agisce come barriera contro l'ingresso di umidità e ossigeno. Inoltre, i trattamenti di conversione al cromo offrono proprietà di auto-guarigione, dove piccole imperfezioni o graffi nel rivestimento possono essere riparati tramite reazioni chimiche con l'ambiente circostante, prolungando la durata dei componenti aerospaziali.

I rivestimenti organici, come vernici a base di epossidico, poliuretanico o acrilico, sono anch'essi ampiamente utilizzati come rivestimenti protettivi nelle applicazioni aerospaziali. Questi rivestimenti vengono applicati sui componenti aerospaziali come strati finali o primer per fornire resistenza alla corrosione, protezione dai raggi UV e un aspetto estetico. I rivestimenti organici formano una pellicola durevole e flessibile sulla superficie dei substrati metallici, proteggendoli dall'umidità, dai prodotti chimici e dal degrado ambientale. Inoltre, i rivestimenti organici possono essere personalizzati per soddisfare specifici requisiti prestazionali, come adesione, flessibilità e stabilità del colore, rendendoli versatili e ampiamente utilizzati nella produzione e manutenzione aerospaziale.

L'approccio F-PEO-CO rappresenta una promettente alternativa ai tradizionali rivestimenti di conversione al cromo, con il vantaggio di essere più ecologico e altamente efficace nel fornire protezione alla corrosione, senza compromettere la performance a lungo termine.