Introduzione
I rivestimenti svolgono un ruolo fondamentale nella protezione dei sistemi di condotte. Le condutture trasportano carburanti, acqua, prodotti chimici e fluidi industriali che fanno funzionare città e industrie. A causa della loro struttura sotterranea, sono costantemente esposti ad ambienti difficili, che portano a corrosione, abrasione, ruggine e altro ancora. Questo può indebolire la struttura e la riparazione può essere costosa.
Lo sviluppo e la costruzione di un sistema di condotte richiede diversi anni di pianificazione, indagini e studi, tenendo conto di vari fattori. I rivestimenti per condotte fungono da strato protettivo sulle superfici esterne e interne dei tubi. Garantiscono l'integrità e una maggiore durata, proteggendo da terra, acqua, fango e altri elementi.
Questo articolo analizza i rivestimenti delle condutture, esterni e interni, il loro funzionamento e la loro capacità di proteggere i diversi tipi di corrosione. Inoltre, parleremo dei principali rivestimenti per tubi e del processo di produzione dei tubi rivestiti. Quindi, leggete fino alla fine.
Rivestimenti esterni vs. rivestimenti interni
I rivestimenti delle condutture devono essere eseguiti sulle superfici interne ed esterne dei tubi. Ognuno di essi ha un diverso livello di importanza. La maggior parte degli oleodotti e gasdotti è rivestita con un rivestimento barriera in combinazione con un sistema di protezione catodica (CP). Questi sistemi non solo prevengono la corrosione dei tubi, ma migliorano anche l'efficienza del flusso. Gli standard normativi impongono questa combinazione. Vediamo come si differenziano i rivestimenti esterni e interni e in che modo:
Rivestimenti esterni:
Questi rivestimenti vengono applicati sulla superficie esterna dei tubi e li proteggono da minacce esterne come il terreno, l'acqua di mare e i danni meccanici. Il terreno, essendo di natura corrosiva, può presentarsi sotto forma di fango o sabbia e può causare gravi danni. Inoltre, rocce, minerali, batteri e umidità si aggiungono ai danni. È qui che i rivestimenti esterni, se applicati con il sistema CP, prevengono la corrosione del tubo e mantengono l'integrità strutturale. Va notato che, anche se lo strato primario si degrada, lo strato CP continua a proteggere il tubo d'acciaio nudo.
Rivestimenti interni:
I rivestimenti interni sono applicati all'interno per proteggere il tubo dalla corrosione causata dal prodotto trasportato. Questo include CO₂, H₂S, acqua o solidi. Per questo motivo, invece di rivestimenti sottili a base di solventi, vengono solitamente applicati rivestimenti solidi resistenti alla corrosione. Questi rivestimenti formano una pellicola densa e protettiva che impedisce la bagnatura. Contribuiscono a bloccare la corrosione e a ridurre l'attrito, consentendo al fluido di muoversi più facilmente.
Tipi comuni di corrosione e meccanismi di protezione del rivestimento
Il motivo principale per cui le condutture si guastano è la "corrosione". Le corrosioni iniziano in piccolo e si sviluppano con l'isolamento, le condizioni di umidità, il terreno o i depositi. Per affrontarli, è necessario comprendere i tipi di corrosione più comuni e come i rivestimenti possono affrontarli. Eccone alcuni:
1) Corrosione uniforme (generale)
È il tipo di corrosione più comune, causato da condizioni di elevata umidità. Inoltre, può verificarsi quando i metalli sono esposti a un eccesso di acqua, pioggia, ossigeno, alcali o acidi. Di conseguenza, lo spessore della parete del materiale si allenta nel tempo sulla superficie esposta. Questo porta a una riduzione della capacità di carico e all'indebolimento dell'intero materiale.
In questo caso, il rivestimento protegge dalla corrosione formando uno strato. Separa l'acciaio dall'ossigeno, dall'acqua e dagli ioni. In breve, meno contatto significa meno corrosione.
2) Corrosione da vaiolatura
Forma di corrosione altamente aggressiva che si forma in ambienti contenenti cloruri, come l'esposizione all'acqua di mare. Si rompe la pellicola, creando fori profondi, apparentemente piccoli in superficie, ma che in realtà possono estendersi a cavità strette, causando perdite.
I rivestimenti polimerici densi sono ottimi per questo tipo di corrosione, poiché si diffondono lentamente. Se il rivestimento resiste ai danni, riduce anche i punti di innesco delle buche. Allo stesso tempo, una copertura continua e buona dei bordi può fare bene.
3) corrosione interstiziale (corrosione sotto il deposito o in area schermata)
La corrosione interstiziale si verifica a causa dell'esaurimento dell'ossigeno in aree confinate e stagnanti. Tra queste vi sono le zone di deposito, i bulloni, i giunti a pressione e le guarnizioni. Si diffonde rapidamente, indebolendo i giunti e gli elementi di fissaggio. Per questo motivo è difficile da affrontare, in quanto crea condizioni aggressive una volta avviata.
I rivestimenti aiutano a sigillare gli spazi stretti, a riempire le asperità della superficie e a chiudere i percorsi. I rivestimenti a bassa permeabilità riducono il movimento dell'umidità intrappolata. Allo stesso tempo, un rivestimento adeguato per i giunti e i sistemi applicati sul campo sono fondamentali per le aree saldate in cui si verifica la corrosione interstiziale.
4) Corrosione galvanica (corrosione di metalli dissimili)
La causa principale della corrosione galvanica è la reazione elettrochimica tra due metalli dissimili accoppiati in un elettrolita. In questo caso, uno dei metalli funge da catodo e l'altro da anodo, mentre il metallo meno nobile si corrode rapidamente.
L'uso di rivestimenti sacrificali può aiutare a prevenire la corrosione galvanica. Utilizza un metallo come lo zinco, in modo da preservare il metallo di base dalla corrosione. In breve, il rivestimento interrompe il percorso elettrico attraverso l'elettrolita. Nelle linee interrate, il rivestimento, se combinato con un sistema di protezione catodica, può funzionare bene. Questo perché il sistema di protezione catodica è in grado di risolvere i difetti minori.
Principali tipi di rivestimenti per tubi disponibili
Epossidici con legame per fusione (FBE)
Le FBE sono epossidiche termoindurenti e vengono utilizzate come rivestimenti esterni per i tubi. Vengono spruzzati sull'acciaio caldo. La polvere si scioglie, scorre e poi polimerizza, formando uno strato protettivo duro. Questo strato può avere uno spessore fino a 14-16 mil. È in grado di resistere alle difficili condizioni sotterranee e subacquee.
I punti di forza principali sono la forte adesione, la resistenza chimica e la resistenza alle temperature. Tutte queste proprietà li rendono adatti a diverse applicazioni, tra cui gli impianti di lavorazione chimica e il trasporto di petrolio e gas.
3PE/3PP (Polietilene/Polipropilene a tre strati)
Per quanto riguarda la resistenza agli urti, i rivestimenti 3PE/3PP si distinguono. Si tratta di rivestimenti a 3 strati, che prevedono:
- 1° strato (primer): Rivestimento FBE. Funziona come strato adesivo e resistente alla corrosione.
- 2° strato (centrale): strato adesivo in copolimero. Funge da strato intermedio e unisce gli strati superiore e inferiore.
- 3° strato (in alto): strato di polietilene o polipropilene. Contribuisce alla resistenza agli urti.
Combinano i vantaggi del FBE e del polietilene/polipropilene. Di conseguenza, il rivestimento è altamente resistente agli urti e possiede una resistenza superiore alla temperatura. I rivestimenti 3PE/3PP sono i migliori per le condotte interrate a lungo in terreni aggressivi o in applicazioni ad alta resistenza.
2PE/2PP (a due strati)
È la stessa cosa del sistema a 3 strati, tranne che per l'eliminazione di uno strato. Si tratta per lo più di un adesivo e di uno strato di polietilene o polipropilene. Lo strato superiore offre un'elevata resistenza agli urti, mentre la base previene la corrosione. Questa combinazione è quindi molto efficace nelle applicazioni di tubazioni interrate.
Tuttavia, lo strato 2PE/2PP è un'opzione economicamente vantaggiosa.
Smalto al catrame di carbone (CTE)
Utilizzato da decenni, lo smalto al catrame di carbone (CTE) vanta una lunga storia nelle applicazioni per tubi interrati. Questi rivestimenti formano un rivestimento termoindurente che viene polimerizzato con una resina e un indurente. Dopo essere stati applicati in più strati sui tubi d'acciaio caldi, si induriscono per formare un rivestimento duro e protettivo che resiste agli elementi esterni.
I rivestimenti in catrame di carbone (CTE) sono generalmente convenienti. L'indurimento del CTE richiede un po' più di tempo (5-7 giorni) perché il rivestimento può avere uno spessore di 15-35 mil. A volte si effettua una polimerizzazione forzata, che richiede 8 ore ad alte temperature. Questi rivestimenti sono chimicamente resistenti e possono avere una durata maggiore, per cui vengono utilizzati soprattutto per le riparazioni.
Poliuretano (PU)
I rivestimenti in poliuretano (PU) sono comuni e possono essere utilizzati su tubazioni fuori terra e come rivestimenti interni. Essendo forti, flessibili, resistenti ai raggi UV e all'abrasione e agli urti, questi rivestimenti trovano applicazione in diversi settori, come quello edilizio e automobilistico. I rivestimenti in PU polimerizzano rapidamente, consentendo tassi di produzione più elevati.
I loro svantaggi includono la sensibilità alla temperatura in alcune variazioni e le condizioni di umidità. Questi fattori influiscono sulla qualità del rivestimento.
Zincatura a caldo
Anche se il tubo è durevole e resistente alla corrosione, la zincatura gioca un ruolo fondamentale. La zincatura a caldo prevede l'immersione del tubo nello zinco fuso, che fornisce un rivestimento protettivo. Questo metodo offre una migliore protezione dalla corrosione.
I vantaggi della zincatura a caldo sono molteplici. È economica, facile e richiede un pretrattamento minimo. Si applica principalmente ai tubi fuori terra e non funziona bene per i tubi interrati. Questo perché il terreno aggressivo può consumare lo zinco.
Processo di produzione dei tubi rivestiti
La produzione di tubi rivestiti è un processo lungo che prevede diverse fasi. Se eseguito correttamente, il rivestimento può durare più a lungo, garantendo una migliore protezione dalla corrosione. Tuttavia, le condizioni non corrette possono non corrispondere agli obiettivi di lunga durata delle tubazioni.
Pretrattamento superficiale dei tubi in acciaio: Innanzitutto, la superficie del tubo d'acciaio viene pulita e profilata. Questa prima fase prevede una sabbiatura abrasiva, che contribuisce a garantire una buona adesione degli strati superiori.
Applicazione del rivestimento: Esistono diversi metodi per applicare i rivestimenti ai tubi d'acciaio. Le diverse tecniche di applicazione includono spruzzatura, immersione, elettrostatica e laminazione. Il tipo di rivestimento, i tipi di corrosione e le condizioni decidono quale tecnica applicare per garantire l'integrità a lungo termine e la corretta funzionalità. Dopo il rivestimento, i tubi vengono sottoposti a polimerizzazione.
Ispezione di qualità: Infine, ma non per questo meno importante, si procede all'ispezione e ai controlli di qualità. Questa fase prevede l'utilizzo di strumenti e tecniche di rilevamento delle lacune per identificare le lacune e valutare la copertura uniforme del rivestimento.
Conclusione
Ora che avete letto l'articolo, saprete che questi rivestimenti svolgono un ruolo fondamentale nel proteggere i tubi d'acciaio dalla corrosione e nel prolungarne la durata. Questi rivestimenti devono essere applicati alle superfici esterne e interne del tubo. Questo perché l'ambiente esterno, la sabbia, le rocce, i minerali e l'acqua influiscono sulla superficie esterna del tubo, ma anche i prodotti interni trasportati corrodono il tubo. Questi danni interni ed esterni indeboliscono l'integrità strutturale e causano gravi danni, con conseguenti costose riparazioni. È quindi necessario scegliere il giusto rivestimento per tubazioni in base al tipo di corrosione.
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