Fluidotecnica 464

30 fluidotecnica 464 • settembre 2024 MATERIALI nichel. Per quanto riguarda la volatilità e il costo elevato del nichel, che è uno dei principali elementi di lega della famiglia 316, esso può aumentare del 10% per t da un giorno all’altro. Forma la struttura austenitica, che conferisce alla lega forza, tenacità e resistenza all’ossidazione e alla corrosione. La domanda ovvia è: che dif- ferenza fa un aumento del 2% di nichel se gli standard armonizzati suggeriscono che qualsiasi cosa con un contenuto di nichel dal 10 al 14% è ancora la stessa lega? Cricche da corrosione sotto sforzo Una delle modalità di guasto più comuni nell’industria petrolifera e del gas è la cricca da corrosione sotto sforzo (SCC). Perché si verifichi la SCC, il materiale deve essere suscettibile, trovarsi in un ambiente corrosivo ed essere sottoposto a un carico di trazione. La suscettibilità del materiale non è determinata solo dalla sua chimica o composizione, ma anche da molti altri fattori, come la lavorazione del materiale, la microstruttura specifica o le condizioni della superficie, come si può vedere in figura. Questa analisi è un modo eccellen- te per valutare la differenza che il nichel fa in servizio. Se controllati e ottimizzati, questi parametri fanno la differenza nelle condizioni di servizio reali. Tuttavia, mo- dificare solo marginalmente il contenuto di un elemento in una data lega di solito porta pochissimo valore, ma rende molto complicata la fornitura. La curva di Copson che traccia l’effetto del contenuto di nichel e del tempo di guasto dovuto a SCC sul cloruro di magnesio bollente. L’acciaio standard 316, che ha un contenuto di nichel compreso tra il 10 e il 14%, è evidenziato in rosso. Il comportamento è molto simile a quello dell’acciaio 316 non standard, ma solo al di là del 14%, che non rientra nell’ambito di applicazione della famiglia 316. In sintesi, l’acciaio 316 con un conte- nuto più elevato di nichel o cromo rimane un acciaio di grado 316, con i suoi punti di forza e le sue limitazioni, ma non può mai sostituire i CRA più elevati. Come buona prassi, bisogna sempre chiedersi se questi prodotti chimici speciali possano apportare valore ai beni. Corrosione per vaiolatura Il numero equivalente di resistenza alla va- iolatura (Pren) è un valore teorico derivato dalla chimica di una particolare lega. Serve come indicatore di corrosione quando la corrosione per vaiolatura è un problema. Negli acciai, il Pren è una funzione del contenuto di cromo, molibdeno e azoto. Un Pren più elevato indica una maggiore resistenza alla corrosione per vaiolatura. Le leghe standardhannoun intervallo chimico fisso; ad esempio, gli acciai 316 possono avere un contenuto di nichel compreso tra il 10 e il 14%. Un tipico grado disponibile in commercio ha un valore Pren di circa 22-26. Nel caso della famiglia di acciai 316, la modifica del contenuto di cromo o mo- libdeno ha un impatto limitato sul valore. Tuttavia, i limiti di composizione consen- tono una maggiore flessibilità rispetto a una lega super duplex standard e il Pren può variare significativamente da colata a colata. Secondo lo standard Nace MR0175 dell’Association for materials protection andperformance (Ampp), intitolato: ‘Petro- leum and natural gas industries - materials for use in H 2 S-containing environments in oil and gas production’ (Industria del petro- lio e del gas naturale - materiali per l’uso in ambienti contenenti H 2 S nella produzione di petrolio e gas), gli acciai super duplex sono suddivisi in tipi con Pren inferiore a 40 o superiore a 40, ciascuno con una diversa indennità di servizio. Nel caso degli acciai super duplex, gli utilizzatori finali tendono a personalizzare la loro chimica per avere un Pren nella fascia alta, ma questo può MATERIAL ENVIRONMENT CORROSION FATIGUE STRESS, STRAIN FATIGUE SCC CORROSION Cricca da corrosione da stress (SCC) è una modalità di guasto comune nell’industria petrolifera e del gas. No cracking Minimum time to cracking 0 20 40 60 1.000 100 10 Cracking BREAKING TIME (HOURS) NICKEL CONTENT (%) Le curve di Copson mostrano l’effetto del contenuto di nichel sul tempo di rottura dei fili in lega Fe-Ni-Cr sollecitati in cloruro di magnesio bollente.