Come Combattere la Corrosione nell'Industria Petrolifera e del Gas

La corrosione interna nei sistemi di pipeline può ridurre significativamente la produzione, in quanto i prodotti della corrosione si accumulano e bloccano il flusso. Inoltre, può rappresentare un grave rischio per la sicurezza del personale, danneggiare le infrastrutture e avere impatti devastanti sull’ambiente. La gestione della corrosione nell’industria petrolifera e del gas è quindi di fondamentale importanza per garantire la sicurezza, la produttività e la sostenibilità delle operazioni. Le perdite derivanti dalla corrosione sono quantificabili non solo in termini di spese dirette, come i costi di trattamento, ma anche in relazione ai costi operativi (OPEX) e agli investimenti in capitale (CAPEX).

La corrosione è responsabile, ad esempio, della perdita di contenimento degli idrocarburi nelle piattaforme offshore e costituisce una minaccia grave per l'integrità delle strutture e la produttività industriale. In alcune regioni, come negli Emirati Arabi Uniti, la corrosione rappresenta la seconda causa di perdite di idrocarburi, con un costo annuale che si aggira intorno ai 14,2 miliardi di dollari. Anche in Arabia Saudita, trattamenti anticorrosione assorbono una quota significativa delle spese di manutenzione nelle raffinerie di petrolio, arrivando a coprire il 36% dei costi operativi.

Per contrastare la corrosione, l'industria utilizza diverse tecniche di protezione, come i rivestimenti protettivi non metallici, le leghe anticorrosione (CRA), gli inibitori, e la protezione catodica (CP), che sono diventati metodi standard per prolungare la durata delle infrastrutture. La protezione anticorrosione inizia già durante la fase di progettazione dei materiali, quando è fondamentale evitare l’uso di materiali suscettibili alla corrosione. La prevenzione, quindi, parte dal materiale stesso, ma anche la manutenzione regolare e il monitoraggio continuo sono essenziali per una protezione efficace. Solo un sistema di monitoraggio costante, integrato in un piano di manutenzione rigoroso, può garantire una riduzione significativa dei costi associati alla corrosione. Tecnologie emergenti, come i droni e i veicoli aerei senza pilota, permettono un’ispezione più sicura e meno costosa delle aree difficili da raggiungere.

L’uso di rivestimenti speciali, come la vernice e le resine epossidiche, è particolarmente utile per proteggere le superfici esterne e interne delle infrastrutture, come i serbatoi, che sono vulnerabili alla corrosione. Sebbene questi rivestimenti rappresentino una barriera efficace, le condizioni più difficili, come quelle all’interno dei pozzi, richiedono configurazioni speciali come i sistemi di pompaggio a sfera e sedile per impedire l'ingresso di ossigeno, uno degli agenti principali che accelerano il processo di corrosione.

In definitiva, la gestione della corrosione è un elemento cruciale per garantire la longevità e l’efficienza dell’infrastruttura nell’industria del petrolio e del gas. È un compito che implica non solo un’accurata progettazione dei materiali ma anche un impegno costante nella manutenzione e nel monitoraggio delle condizioni delle strutture. L’applicazione di soluzioni innovative e l’utilizzo di tecnologie avanzate sono essenziali per ridurre i costi e i rischi associati alla corrosione, promuovendo un’industria più sicura e sostenibile.

Come affrontare la corrosione nell'industria della carta: soluzioni, materiali e strategie

Nell'industria della carta e della cellulosa, la corrosione è una delle problematiche più persistenti e costose, poiché causa danni alle attrezzature, costi elevati di riparazione e sostituzione, e riduce l'efficienza operativa. Questo fenomeno è particolarmente accentuato a causa delle condizioni chimiche e ambientali a cui sono esposte le apparecchiature, come la presenza di liquidi altamente aggressivi, vapore, gas corrosivi e alte concentrazioni di umidità.

Il processo di produzione della carta richiede l'uso di vari materiali, tra cui acciaio dolce e acciaio inossidabile, che sono vulnerabili alla corrosione, soprattutto quando sono a contatto con sostanze chimiche come solfuri, polisolfuri e tiossolfati. La presenza di queste sostanze nel liquido di cottura, come nel caso degli impianti indiani che presentano una percentuale di sulfide inferiore rispetto ad altri impianti, incide sulla velocità e sull'intensità della corrosione. Le condizioni di corrosione variano a seconda delle concentrazioni dei componenti chimici e della composizione del liquido di effluente, e sono strettamente legate alla qualità dei materiali impiegati.

Un altro aspetto critico riguarda l'uso delle lime secondarie, che oltre a ridurre i costi, permettono anche una significativa diminuzione delle emissioni di gas serra. Questo è particolarmente rilevante considerando che il processo di calcinazione del calcare, principale fonte di CO2 nel ciclo produttivo, è una delle attività più impattanti in termini di emissioni industriali. L'impiego di lime secondarie provenienti da rifiuti industriali, come la cenere volante e il fango di lime calcinato, ha dimostrato di essere una soluzione valida e sostenibile, in grado di abbattere non solo i costi, ma anche l’impatto ambientale.

Le tecniche di protezione dalla corrosione sono ormai ben note e diverse soluzioni si applicano per contrastare l'usura dei metalli. Tra queste, l'uso di inibitori di corrosione come ciclopentanamina 1,4-diammina e ciclopentanamina 1,4-N,N′-dimetil-diammina si è rivelato efficace, soprattutto nel trattamento dei metalli usati nelle operazioni di produzione della carta. Questi inibitori non solo riducono la velocità di corrosione, ma migliorano anche l'efficienza del processo quando utilizzati a concentrazioni più elevate, con un’efficacia che può raggiungere il 95%.

Inoltre, è fondamentale non solo scegliere materiali resistenti alla corrosione, ma anche implementare una manutenzione costante delle strutture e delle apparecchiature. L'adozione di rivestimenti protettivi regolari, la gestione dell'umidità, un corretto sistema di drenaggio e la ventilazione adeguata sono tutte pratiche essenziali per garantire una lunga durata degli impianti e ridurre i costi legati alla manutenzione. La protezione dalla corrosione non è un compito facile, soprattutto in ambienti con rigide normative ambientali. Per questo motivo, è fondamentale che tutti gli attori coinvolti — specificatori, proprietari, fornitori e appaltatori — abbiano una comprensione dettagliata dei materiali resistenti alla corrosione e della loro performance in specifiche condizioni operative.

Come si previene e monitora la corrosione nei materiali aerospaziali ad alte prestazioni?

L'aggiunta di agenti chelanti nella sintesi di rivestimenti a base di LDH–CO₃²⁻/OH⁻ ha dimostrato un notevole incremento nella capacità di prevenire la corrosione. Questo miglioramento deriva dalla formazione di complessi solubili tra NH₄OH e rame, che facilitano la dissoluzione degli intermetallici e impediscono la rideposizione di specie di rame sulla superficie della lega AA2024, mitigando così la formazione di catodi di rame altamente attivi. Tale fenomeno è cruciale poiché la presenza di questi catodi accelera notevolmente i processi corrosivi.

Un'ulteriore evoluzione nella protezione dalla corrosione è rappresentata dallo studio dei rivestimenti compositi multistrato basati sul sistema (Ti,Y,Al)N, con un contenuto significativo di ittrio, pari a circa il 40% atomico. Questo rivestimento è oggetto di analisi approfondite, tra cui durezza, modulo elastico e resistenza alla frattura, con particolare attenzione ai test di graffiatura per valutarne la durabilità. La struttura del rivestimento è costituita da due fasi cubiche solide, c-(Y,Ti,Al)N e c-(Ti,Y,Al)N, che contribuiscono alla sua integrità strutturale e alle prestazioni meccaniche superiori.

Nel contesto delle applicazioni pratiche, gli utensili rivestiti con (Ti,Y,Al)N hanno mostrato una resistenza all'usura da taglio superiore del 250%-270% rispetto a quelli con rivestimenti alternativi come (Ti,Cr,Al)N o senza rivestimento. Tale miglioramento è fondamentale nelle lavorazioni industriali, dove la longevità degli utensili e l'efficienza operativa sono strettamente legate alla capacità del rivestimento di resistere all'usura. Il comportamento ossidativo del rivestimento in condizioni operative rivela una formazione attiva di ossidi di ittrio, con contributi minori da parte degli ossidi di titanio e alluminio, mentre le nanostrutture c-(Y,Ti,Al)N non si ossidano completamente, indicando una complessa interazione dei processi ossidativi. Le teorie avanzate sul ruolo dell'ossido di ittrio evidenziano come questo elemento migliori le caratteristiche meccaniche del rivestimento e ne riduca il degrado da usura, influenzando anche la microstruttura e la composizione di fase, alla base delle prestazioni elevate.

Le tecniche di monitoraggio della corrosione rappresentano un elemento imprescindibile nella manutenzione e gestione della durata dei componenti aerospaziali. Ispezioni visive regolari, spesso integrate da strumenti remoti come boroscopi, endoscopi o droni dotati di telecamere, permettono di individuare segni precoci di corrosione, quali scolorimenti, pitting, crepe o degrado superficiale, anche in aree di difficile accesso. L'impiego di metodi elettrochimici come la spettroscopia di impedenza elettrochimica (EIS) e la polarizzazione potentiodinamica fornisce dati approfonditi sui tassi di corrosione e sui meccanismi elettrochimici in atto, consentendo una gestione proattiva della corrosione. Questi metodi permettono di comprendere la cinetica e la localizzazione della corrosione, fondamentale per l'ottimizzazione delle strategie di prevenzione. Parallelamente, le tecniche di controllo non distruttivo (NDT), come l’ultrasuono, rappresentano strumenti complementari per rilevare difetti interni o superficiali, garantendo sicurezza senza compromettere l'integrità dei materiali.