Molte industrie utilizzano tubi in carbonio e leghe di carbonio. Questi tubi vengono utilizzati per il trasporto di fluidi e gas. I tubi in acciaio al carbonio hanno un'elevata resistenza, che li rende adatti all'uso nelle costruzioni, nei sistemi idrici e persino nelle centrali elettriche. Questi tubi sono durevoli, economici e resistenti ai danni. Tuttavia, hanno un difetto importante, noto come corrosione. Quando un tubo in acciaio al carbonio non viene trattato con cura, può causare perdite, guasti e costose riparazioni. In questo articolo scopriremo perché i tubi in acciaio al carbonio sono soggetti alla corrosione, quali misure precauzionali possiamo adottare, come prevenirla e la migliore soluzione disponibile.
Composizione dei tubi in acciaio al carbonio
Tubi in acciaio al carbonio sono costituiti principalmente da ferro, contenente piccole quantità di carbonio (0,04-2,1% in peso). Questo elemento rende l'acciaio al carbonio forte e resistente. I tubi possono contenere anche manganese (0,30-1,60%), silicio, fosforo, cromo 2,6% o una piccola quantità di zolfo, ma questi elementi sono mantenuti a livelli molto bassi per evitare di danneggiare la qualità del tubo. I diversi tipi di acciaio, a basso, medio e alto tenore di carbonio, modificano la resistenza e la flessibilità del tubo. L'acciaio a basso tenore di carbonio è morbido e si piega facilmente, mentre quello ad alto tenore di carbonio è duro ma meno duttile.
Capire la corrosione dei tubi in acciaio al carbonio
L'esposizione dei tubi in acciaio al carbonio a sostanze chimiche, umidità e alte temperature può causare gravi danni. È normale che il ferro dell'acciaio interagisca con l'ossigeno presente nell'aria e nell'acqua e produca ruggine (ossido di ferro). Ciò influisce sul marchio dei tubi in acciaio al carbonio. La corrosione può essere evidente (come la ruggine sulla parte superiore di un tubo), ma anche impercettibile (all'interno del tubo). Con il tempo, la parete corrosa può staccarsi dal tubo e causare perdite, perdite di pressione o guasti completi.
| Tipi di corrosione | Impatto sulle tubature |
| Corrosione uniforme | Corrompe l'intera superficie dei tubi d'acciaio e porta al deterioramento generale del ferro in presenza di umidità e altre sostanze chimiche. |
| Corrosione galvanica | In presenza di acqua, l'acciaio al carbonio si comporta come un anodo e può corrodersi molto rapidamente quando entra in contatto con altri metalli come il rame o l'acciaio inossidabile. |
| Corrosione da vaiolatura / interstiziale | Il pitting è una forma di corrosione che crea fori profondi. L'erosione per cricche si verifica a intervalli ravvicinati e ha un basso contenuto di ossigeno. Possono essere sublimati e sono molto tossici. |
| Corrosione microbica | Alcuni batteri producono sostanze corrosive all'interno dei tubi. Questo fenomeno è chiamato guerra microbiologica (Mic) e spesso interessa i sistemi industriali. In questo caso, i batteri solfato-riduttori sono agenti di corrosione. |
È indispensabile sapere che la corrosione non avviene in una sola volta, ma richiede tempo, ma in modo continuo. La corrosione si verifica, ad esempio, su tubi esposti all'umidità, a sostanze chimiche o a temperature elevate. Nella maggior parte dei casi, la corrosione si manifesta a partire da 0 °C e aumenta con l'aumento della temperatura. La ruggine non può durare a lungo nei sistemi chiusi, come le condutture dell'acqua, del petrolio, del gas e così via. Quando questo danno interno esplode, tutto va in rovina. Questo perché la conduttura non viene osservata regolarmente.
Cause comuni di corrosione e loro effetti
Sono molte le ragioni che incidono sulla qualità dei tubi in acciaio al carbonio e in lega di carbonio, alcune delle quali sono le seguenti:
| Cause | Come influisce sul tubo |
| Esposizione a umidità o ossigeno | La corrosione dell'acciaio si verifica quando è a contatto con acqua e ossigeno. Infatti, in condizioni umide o bagnate, si manifesta molto rapidamente, soprattutto in prossimità del mare. |
| Sale (ioni cloruro) | Il sale, come i cloruri, può rompere lo strato protettivo dell'acciaio a causa dell'acqua di mare. Accelera la corrosione e porta a pericolose battiture. |
| Anidride carbonica / Acidità | L'anidride carbonica presente nell'acqua aerata si trasforma leggermente in acido carbonico. Questo riduce il pH e accelera il processo di corrosione, pur in assenza di ossigeno. Allo stesso modo, il tasso di corrosione è accelerato dall'acido solforico. |
| Alta temperatura | Le tubature calde o le temperature elevate innescano reazioni chimiche in movimento e le sollecitazioni creano crepe o punti deboli in cui si forma la ruggine. |
| Saldatura impropria | I giunti dei tubi d'acciaio devono essere saldati. L'argento e la costruzione della guarnizione dei giunti sono fasi fondamentali per garantire che il tubo d'acciaio non sia facilmente soggetto a corrosione. |
Strategie di prevenzione della corrosione nei tubi in acciaio al carbonio
Per proteggere la superficie dei tubi in acciaio per evitare la corrosione, esistono alcuni metodi, come ad esempio:
- Rivestimento protettivo
I produttori utilizzano la verniciatura, gli strati epossidici o la zincatura. Questi creano una barriera tra l'acciaio e gli elementi corrosivi.
- Protezione catodica
In questo metodo, il tubo d'acciaio viene solitamente collegato a un metallo sacrificale, come lo zinco o il magnesio, come inibitore della corrosione. Questa tecnica protegge bene i tubi interrati o sommersi.
- Erosione
Aggiunge sostanze chimiche all'interno del fluido del tubo per creare una pellicola protettiva. Riduce la guerra interna, soprattutto nei tubi dell'olio o dell'acqua.
- Progettazione e selezione dei materiali
Scegliere una qualità di acciaio al carbonio rispettosa dell'ambiente. Se necessario, utilizzare tubi rivestiti in polietilene o tubi di qualità API. Progettare la disposizione dei tubi in modo da evitare aree stabili e ridurre i punti di stress.
- Metallo isolato
In questa procedura, il produttore utilizza rivestimenti, cuscinetti di usura o scarpe per tubi per separare l'acciaio al carbonio dagli altri metalli e prevenire la corrosione galvanica.
- Supporta la prevenzione delle vibrazioni e dell'attrito
I cavallotti, gli abbracci, le scarpe per tubi e le grucce riducono l'usura meccanica e le crepe. Questo riduce al minimo il rischio nei punti di contatto.
- Controllo ambientale
Mantenere l'area asciutta, assicurarsi che i fori di drenaggio siano liberi, utilizzare un sigillante ed evitare il contatto con un ambiente acido o salino.
Soluzioni di gestione della corrosione esistenti
La corrosione dei tubi in acciaio al carbonio è un problema serio, ma oggi sono disponibili molte soluzioni innovative per gestirne e ridurne gli effetti.
1. Ispezione e monitoraggio regolari
Tra le misure più efficaci per controllare la corrosione c'è la rapidità. Grazie a ispezioni frequenti, si ha l'opportunità di identificare forme minori di corrosione o danni prima che si aggravino in problemi più significativi. I test a ultrasuoni, la radiografia (raggi X) e i controlli visivi sono gli strumenti che i professionisti utilizzano per monitorare lo spessore e la posizione della superficie. Alcune aziende utilizzano anche sensori intelligenti o controlli di monitoraggio della corrosione all'interno del tubo per ottenere dati in tempo reale.
2. Avvolgimenti e manicotti per tubi
L'imballaggio dei tubi con nastro protettivo, fibra di vetro o guaine a base di resina consente di creare una barriera sostanziale contro l'umidità, il sale e l'aria. Questo metodo viene solitamente utilizzato per i paesi più alti e per le tubazioni esterne, soprattutto nelle zone ad alta umidità o in prossimità del mare.
3. Sistema di protezione catodica
Si tratta di un metodo molto efficace per i tubi sotterranei o subacquei. Funziona utilizzando un numero sacrificale (ad esempio, zinco o magnesio) o inviando una piccola corrente elettrica attraverso il tubo. Protegge l'acciaio al carbonio impedendo la perdita di elettroni (una parte significativa del processo di corrosione).
4. Supporto e scarpe per tubi
L'usura meccanica e le vibrazioni possono causare danni nei punti in cui il tubo tocca le superfici metalliche. Un supporto eccezionale, come scarpe per tubi, isolatori e morsetti, riduce il movimento, evita lo sfregamento e impedisce all'umidità di rimanere bloccata. Ciò è particolarmente utile nei grandi impianti industriali.
5. Prodotto chimico inibitore della corrosione
Nelle condutture che trasportano acqua, petrolio o gas, l'aggiunta di sostanze chimiche inibitorie può contribuire a rallentare la corrosione interna. Questi prodotti chimici rivestono l'interno del tubo e impediscono le reazioni tra l'acciaio e il liquido.
6. Riparazione e sostituzione
Nel caso in cui un tubo sia già danneggiato, può essere pulito, oppure ripulito dalla ruggine e riparato sostituendo la parte danneggiata. Tuttavia, quando la ruggine è profonda o estesa, un'alternativa più sicura e affidabile è la sostituzione di quella parte del tubo.
Piani d'azione difensivi dei produttori di tubi in acciaio al carbonio
Esistono strategie specifiche che un produttore può utilizzare per evitare che il tubo in acciaio al carbonio si corroda. Nella tabella sono riportati i dettagli dei vantaggi associati a questi metodi:
| Strategia | Benefici |
| Acciaio di bassa purezza | Le materie prime (di bassa importazione) e i materiali a carbonio controllato utilizzati devono essere acciai a bassa impurità per ridurre la corrosione precoce. |
| Aderire agli standard internazionali | Prendere in considerazione gli standard, ad esempio ASTM A106/A53, ISO 3183, API o ASME, per garantire che la corrosione sia conforme allo standard. |
| Rivestimenti in fabbrica | Rivestire i tubi con zincatura epossidica o polietilene prima della spedizione per evitare il deterioramento dei tubi. |
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Fornite opzioni personalizzate per il rivestimento |
Raccomanda tubi in PE, rivestimenti adattati, sistemi catodici o rivestimenti specifici in base al caso d'uso del cliente. |
| Offerta Istruzioni per la manutenzione | Offrire istruzioni semplici sulle scarpe per tubi, sulla manutenzione, sull'ispezione, sull'uso degli ostacoli e sul team di assistenza. |
Domande frequenti
Quali sono i tipi di corrosione più diffusi sui tubi in acciaio al carbonio?
- Corrosione uniforme: È uniforme su tutta la superficie.
- Ruggine da vaiolatura: Si formano piccoli e profondi fori.
- Corrosione interstiziale: Si verifica in corrispondenza di giunti e luoghi chiusi.
- Corrosione galvanica: Si verifica quando l'acciaio al carbonio entra in contatto con un altro metallo.
- Cricche da corrosione da stress (SCC): Cricche da corrosione da stress, non sempre visibili.
Qual è il miglior rivestimento per i tubi in acciaio al carbonio?
L'epossidica si comporta molto bene sia all'interno che all'esterno. La zincatura fornisce uno strato antiumidità e antiattrito sull'acciaio. I tubi rivestiti di polietilene si comportano bene in condizioni chimiche complesse o in condizioni di interramento in numerose situazioni.
Quali sono i sintomi della corrosione sui miei tubi in acciaio al carbonio?
Verificare la presenza di macchie di ruggine, perdite, bassa pressione, acqua scolorita o odore non caratteristico. In caso di corrosione interna o invisibile, è necessario utilizzare un'apparecchiatura a ultrasuoni, un'apparecchiatura a pigmenti o un metodo di controllo non distruttivo.
È possibile ripararlo o i tubi in acciaio al carbonio con corrosione devono essere sostituiti?
Secondo mild Corrosion, può essere pulito, verniciato e rivestito di carta. Tuttavia, se la parete è troppo sottile o il foro è senza fondo, la sostituzione è sicura e in molti casi più economica.
Quali sono i parametri da rispettare con i tubi in acciaio al carbonio per garantire la resistenza alla ruggine?
- ASTM A106 / A53 per il carattere regolare del tubo
- ASME B36.10m per le dimensioni dei tubi
- ISO 3183 per oleodotti e gasdotti
- API 570 per l'ispezione in servizio
- NACE SP0169 per la guida alla protezione catodica.