Una guida per proteggere i sistemi di raffreddamento

Salva nell'elenco di lettura Pubblicato da Bella Weetch, Assistente editoriale Hydrocarbon Engineering, mercoledì 11 gennaio 2023 09:00

I sistemi di raffreddamento in molti impianti petroliferi e di gas a valle sono costituiti principalmente da tubazioni in acciaio al carbonio, mentre le superfici di scambio termico utilizzano principalmente acciaio al carbonio e metalli gialli (leghe contenenti rame). Di conseguenza, sia il controllo della corrosione dell’acciaio al carbonio che quello del rame sono fondamentali per mantenere l’affidabilità del sistema e massimizzare la durata delle risorse. Fondamentalmente il processo di corrosione porta tutti i metalli verso il loro massimo stato di ossidazione, provocando la formazione di uno strato di ossido sulla superficie. Nel tempo, questo strato di ossido rallenta il processo di trasferimento degli elettroni fino a quando lo ione metallico cationico si dissolve nell'acqua di raffreddamento tramite cloruri o solfati. La corrosione del metallo giallo rappresenta una sfida notevole, poiché non solo può causare il cedimento dei fasci tubieri stessi, ma può anche indurre corrosione galvanica aggressiva sulle superfici di acciaio al carbonio. Dal punto di vista ambientale, il rilascio di sottoprodotti della corrosione del rame nell'acqua di raffreddamento può influire sulla conformità dello scarico.

Inizialmente utilizzate come additivo per vernici per il controllo della corrosione, delle muffe e dei microbi, le molecole di benzotriazolo e azoli hanno una lunga storia come trattamenti chimici per applicazioni industriali. Il trattamento delle acque industriali ha utilizzato ovunque i derivati ​​del benzotriazolo per il controllo della corrosione dei metalli gialli (rame, rame-nichel e scambiatori di calore dell'Ammiragliato) per circa 75 anni.

La tecnologia basata sull'azolo presenta inconvenienti e limitazioni. I principali aspetti negativi includono un'elevata tossicità acquatica, la generazione di alogenuri organici adsorbibili (AOX) e la perdita di passivazione della superficie metallica quando esposta ad ossidanti.

Per mantenere il controllo microbiologico nel trattamento dell'acqua di raffreddamento industriale, è pratica comune alimentare un ossidante, in modo continuo o intermittente. Gli ossidanti più utilizzati includono ipoclorito di sodio, bromo, biossido di cloro, perossido o ozono. Sfortunatamente, gli ossidanti possono eludere la reazione catodica in una cella di corrosione, determinare un potenziale di ossidazione più elevato e accelerare sia la corrosione generale che quella localizzata. Quando un biocida ossidante viene aggiunto all'acqua di raffreddamento industriale trattata con un azolo, un'immagine al microscopio elettronico a trasmissione (TEM) in sezione trasversale della superficie metallica illustra che la superficie passivata precedentemente uniforme è ora porosa e discontinua (vedere Figura 1) .

Figura 1. A: immagine TEM in sezione trasversale di una pellicola TTA su una superficie di ottone dell'Ammiragliato (ADM), formata in assenza di acido ipocloroso. B: immagine TEM in sezione trasversale che mostra lo spostamento catalizzato dall'ipocloro del TTA sulla superficie metallica.

Di conseguenza, è spesso necessario un compromesso tra il controllo della corrosione dei metalli gialli e il controllo microbico. Nonostante le approfondite ricerche sulle proprietà dei benzotriazoli e dei composti azolici come inibitori della corrosione filmogeni, gli impianti di trattamento delle acque industriali spesso riscontrano un'ampia gamma di risultati insoddisfacenti: tassi di corrosione del metallo giallo che superano lo standard industriale di massimo 0,2 mpy, deallogazione delle leghe di metallo giallo ( dezincificazione), corrosione galvanica e livelli elevati di rame nell'effluente.

Più recentemente, la disponibilità del materiale è un’altra limitazione che ha complicato l’uso della tecnologia tradizionale degli azoli. I problemi della catena di approvvigionamento relativi alle materie prime, le tariffe imposte dal governo e i ritardi nelle spedizioni hanno influenzato l’offerta e fatto aumentare i costi in modo significativo, spingendo gli utenti finali a cercare nuove tecnologie che riducano la loro dipendenza da questa tecnologia.