In fabbriche chimiche, tubi in acciaio sono un componente critico dell'infrastruttura, trasportando vari fluidi, gas e sostanze chimiche. La selezione del tipo di acciaio appropriato per queste condutture dipende da più fattori, tra cui resistenza alla corrosione, gestione della pressione, resistenza meccanica e tolleranza alla temperatura. Questo articolo approfondisce i tipi più adatti di acciaio per i tubi utilizzati nelle fabbriche chimiche, spiegando le loro proprietà e le considerazioni che guidano il loro uso in questo ambiente impegnativo.
1. Comprendere le esigenze delle condutture chimiche
Le fabbriche chimiche in genere elaborano un'ampia varietà di sostanze, molte delle quali corrosivi, acide o alcaline. Pertanto, l'acciaio utilizzato per la produzione di tubi deve soddisfare i requisiti specifici:
Resistenza alla corrosione: sostanze chimiche come acidi, alcali e sali possono degradare gravemente i metalli nel tempo. Pertanto, l'acciaio deve avere un'eccellente resistenza alla corrosione per prevenire il degrado e mantenere l'integrità strutturale.
Resistenza meccanica: l'elaborazione chimica comporta spesso elevate pressioni e temperature, che richiedono acciaio che può resistere a queste forze senza fallimento.
Durabilità e longevità: le dure condizioni operative in un impianto chimico della domanda di materiali che possono sopportare l'usura, riducendo i costi di manutenzione e sostituzione.
2. Tipi di acciaio per tubi di fabbrica chimica
Diverse leghe in acciaio sono comunemente utilizzate per le condutture nelle fabbriche chimiche, ciascuna con proprietà uniche adatte a applicazioni specifiche. I tipi primari sono:
2.1. Acciaio inossidabile (serie austenitica)
L'acciaio inossidabile è di gran lunga il materiale più comunemente usato per i tubi nelle fabbriche chimiche a causa della sua resistenza alla corrosione e versatilità. Tra i molti tipi di acciaio inossidabile, i più adatti per le condutture chimiche sono quelle della serie austenitica, principalmente 304 e 316 acciaio inossidabile.
304 acciaio inossidabile: questa è la lega in acciaio inossidabile più utilizzata per una gamma di industrie chimiche. Offre un'eccellente resistenza alla corrosione, in particolare a molti prodotti chimici, ed è facile da fabbricare. 304 acciaio inossidabile è resistente all'ossidazione e alla corrosione in ambienti sia interni che esterni. Tuttavia, potrebbe non essere sufficiente per sostanze altamente corrosive come l'acido solforico o il gas di cloro.
316 acciaio inossidabile: questa è una forma superiore di acciaio inossidabile rispetto a 304. Contiene molibdeno, che ne migliora la resistenza alla corrosione del cloruro. È altamente adatto per le piante chimiche che si occupano di sostanze chimiche più aggressive come acido cloridrico, acido solforico e cloro, rendendolo il materiale di riferimento per ambienti più corrosivi. La sua elevata resistenza alla corrosione e alla corrosione della fessura lo rende anche ideale per ambienti marini o situazioni con esposizione all'acqua salata.
Proprietà dell'acciaio inossidabile austenitico:
Elevata resistenza alla corrosione
Non magnetico
Eccellente rapporto resistenza-peso
Capacità di resistere a temperature estreme (fino a 800 ° C)
2.2. Acciaio inossidabile duplex
L'acciaio inossidabile duplex è un materiale ibrido, che combina i benefici dell'acciaio austenitico e ferritico. Contiene un'alta percentuale di cromo e molibdeno, che lo garantisce una resistenza eccezionale alla corrosione, specialmente in ambienti che sono esposti a cloruri e altre sostanze chimiche aggressive.
Applicazioni: l'acciaio inossidabile duplex è particolarmente adatto per le piante chimiche in cui vi è esposizione sia a basse che alte temperature e sostanze chimiche come acido solforico, cloro e altre soluzioni di alogenuro.
Proprietà dell'acciaio inossidabile duplex:
Resistenza più alta dell'acciaio austenitico
Eccellente resistenza allo stress Cracking della corrosione
Economico per ambienti chimici aggressivi
2.3. Acciaio al carbonio
Mentre l'acciaio al carbonio è ampiamente utilizzato in molti settori, il suo uso nelle fabbriche chimiche è più limitato rispetto all'acciaio inossidabile a causa della sua minore resistenza alla corrosione. Tuttavia, l'acciaio al carbonio può essere appropriato per le condutture che trasportano sostanze meno aggressive o in sistemi rivestiti o rivestiti per una protezione aggiuntiva.
Applicazioni: l'acciaio al carbonio viene spesso utilizzato nei settori in cui i prodotti chimici trasportati sono meno corrosivi o in cui il tubo può essere trattato con un rivestimento protettivo.
Proprietà dell'acciaio al carbonio:
Alta resistenza alla trazione e tenacità
Costo relativamente basso
Richiede rivestimenti o rivestimenti aggiuntivi per la resistenza alla corrosione
Limitato a applicazioni non corrosivi o lievemente corrosive
2.4. Acciaio in lega
In ambienti in cui sono coinvolte temperature e pressioni estreme, gli acciai in lega possono essere utilizzati per la loro resistenza e resistenza all'espansione termica e alla corrosione. L'acciaio Chromium-Molybdenum (CR-MO) è una lega comune utilizzata nelle condutture, che offre prestazioni eccellenti ad alte temperature e resistendo all'ossidazione e alla corrosione.
Applicazioni: i tubi in acciaio in lega sono in genere utilizzati in sistemi ad alta pressione o quando si trasportano sostanze a temperature elevate. Sono spesso visti nelle raffinerie e nelle centrali elettriche e possono essere utilizzati sia per il trasporto liquido che per il gas.
Proprietà dell'acciaio in lega:
Tolleranza ad alta temperatura e pressione
Buona resistenza alla corrosione quando correttamente legata
Eccellente forza
2.5. Acciaio in lega di nichel
Le leghe di nichel, come Inconel o Hastelloy, sono utilizzate in ambienti estremamente corrosivi. Queste leghe sono note per la loro capacità di resistere a sostanze chimiche dure come acidi forti (ad es. Acido cloridrico o solforico) e applicazioni ad alta temperatura.
Applicazioni: le piante chimiche che elaborano prodotti chimici altamente reattivi o corrosivi come acidi, cloruri o alogeni si basano spesso su leghe di nichel per mantenere l'integrità dei loro sistemi di pipeline.
Proprietà dell'acciaio in lega di nichel:
Resistenza eccezionale alla corrosione in ambienti estremi
Alta resistenza e stabilità a temperature elevate
Costoso ma necessario per le applicazioni chimiche più aggressive
3. Fattori da considerare quando si sceglie l'acciaio per i gasdotti chimici
Quando si seleziona il tipo di acciaio per una conduttura di fabbrica chimica, è necessario considerare diversi fattori per garantire che l'acciaio soddisfi le esigenze operative:
Tipo di sostanza chimica trasportata: ogni sostanza chimica ha il proprio profilo di corrosione. Ad esempio, acidi come l'acido solforico o l'acido cloridrico richiedono materiali con eccezionale resistenza alla vasca da corrosione e alla corrosione dello stress.
Condizioni di temperatura e pressione: le alte temperature richiedono acciai in grado di resistere allo stress termico, mentre le alte pressioni richiedono materiali forti e resistenti alla deformazione.
Proprietà meccaniche: resistenza, duttilità e tenacità sono fondamentali nelle applicazioni in cui i tubi devono sopportare sollecitazioni meccaniche, come i cambiamenti di pressione o impatto.
Costo e disponibilità: mentre gli acciai in lega e gli acciai inossidabile offrono un'eccellente resistenza alla corrosione, hanno un prezzo più elevato. L'acciaio di carbonio e gli acciai rivestiti possono offrire alternative più convenienti per applicazioni non critiche.
4. Strategie di resistenza alla corrosione e protezione
Anche se alcuni acciai, come 316 acciaio inossidabile o acciaio inossidabile duplex, sono altamente resistenti alla corrosione, potrebbero essere necessarie ulteriori strategie per proteggere ulteriormente i tubi:
Rivestimenti e rivestimenti: l'applicazione di rivestimenti protettivi come i rivestimenti epossidici o plastici può aiutare a migliorare la longevità dei tubi in acciaio, specialmente in ambienti corrosivi.
Protezione catodica: questa tecnica prevede l'applicazione di una piccola carica elettrica alla conduttura per contrastare le reazioni che causano la corrosione.
Manutenzione regolare: l'ispezione e la manutenzione regolari del sistema di condutture possono aiutare a rilevare i problemi in anticipo e prevenire danni significativi.
Conclusione
Scegliere il giusto tipo di acciaio per le condutture in una fabbrica chimica è una decisione fondamentale che influisce sulla sicurezza generale, l'efficienza e la longevità delle operazioni dell'impianto. Gli acciai inossidabili austenitici come 304 e 316 sono spesso i materiali di riferimento per la loro eccellente resistenza alla corrosione, mentre gli acciai inossidabili duplex offrono una maggiore resistenza e resistenza alla corrosione da stress. Per applicazioni più aggressive, sono necessarie leghe di nichel e acciai in lega, sebbene a un costo più elevato.
La scelta giusta dipende da una comprensione completa delle sostanze chimiche trasportate, dalle condizioni ambientali, dalle stress meccanici e dalle considerazioni sui costi. L'investimento nel materiale giusto non solo garantisce la sicurezza dell'impianto, ma riduce anche i costi di manutenzione e estende la durata della vita dei sistemi di condutture.
