Lega avanzata per ambienti estremi

I progettisti tecnici si sono tradizionalmente rivolti a leghe di nichel costose come la lega 625 come scelta predefinita per applicazioni impegnative esposte a fluidi corrosivi come acqua di mare e soluzioni chimiche. Rodrigo Signorelli spiega come una qualità ad alto contenuto di azoto può offrire un'alternativa economica con una resistenza alla corrosione molto più elevata

La qualità e la certificazione hanno sempre guidato la scelta dei materiali per sistemi quali scambiatori di calore a piastre (PHE), tubazioni, tubazioni e pompe nell'industria downstream del petrolio e del gas. Le specifiche tecniche garantiscono che le risorse garantiscano la continuità del processo per un lungo periodo di tempo, proteggendo al tempo stesso la qualità, la sicurezza e l'ambiente. Questo è il motivo per cui molti operatori hanno incorporato leghe di nichel come la lega 625 nelle loro specifiche tecniche e standard.

Tuttavia, gli ingegneri sono attualmente sottoposti a pressioni per controllare il CAPEX e le leghe di nichel sono costose e soggette alla volatilità dei prezzi. Ciò è stato evidenziato nel marzo 2022, quando i prezzi del nichel hanno fatto notizia raddoppiando nell’arco di una settimana in risposta agli scambi di mercato. Sebbene un prezzo elevato significhi che l’utilizzo della lega di nichel è costoso, questa variabilità crea sfide da gestire per gli ingegneri di progetto poiché improvvisi cambiamenti di prezzo potrebbero avere un impatto improvviso sulla redditività.

Pertanto, pur sapendo di poter fare affidamento sulla sua qualità, molti progettisti sono ora disponibili a sostituire la lega 625 con un’alternativa. La chiave è identificare una lega adatta con il giusto livello di resistenza alla corrosione per i sistemi ad acqua di mare, oltre a fornire una corrispondenza per le proprietà meccaniche.

Un materiale adatto a questo compito è il grado EN 1.4652, noto anche come Ultra 654 SMO di Outokumpu. È considerato l'acciaio inossidabile più resistente alla corrosione al mondo.

La lega di nichel 625 contiene almeno il 58% di nichel, mentre l'Ultra 654 ne contiene il 22%. Entrambi hanno livelli sostanzialmente simili di cromo e molibdeno. Nel frattempo, Ultra 654 SMO contiene anche piccole quantità di azoto, manganese e rame; e la lega 625 contiene niobio e titanio, che sono molto più costosi del nichel.

Nel frattempo, rappresenta un significativo passo avanti rispetto all’acciaio inossidabile di grado 316L, che è generalmente considerato il punto di partenza per l’acciaio inossidabile ad alte prestazioni.

In termini di prestazioni, la lega offre un'ottima resistenza alla corrosione uniforme, una resistenza eccezionalmente elevata alla vaiolatura e alla corrosione interstiziale e una buona resistenza alla tensocorrosione. Tuttavia, quando si tratta di sistemi ad acqua di mare, la lega di acciaio inossidabile presenta un vantaggio rispetto alla lega 625 poiché ha una resistenza superiore agli ambienti contenenti cloruro.

L'acqua di mare è estremamente corrosiva a causa della presenza di 18.000 – 30.000 parti per milione di ioni cloruro provenienti dal sale. I cloruri creano un rischio di corrosione chimica per molti tipi di acciaio. Tuttavia, gli organismi viventi nell’acqua di mare possono anche portare alla creazione di biofilm che producono reazioni elettrochimiche e possono anche influenzare le prestazioni.

Con il suo basso contenuto di nichel e molibdeno, la miscela di lega di Ultra 654 SMO lo rende significativamente meno costoso della tradizionale lega 625 ad alte specifiche, fornendo allo stesso tempo il giusto livello di prestazioni. Offre un risparmio sui costi tipico del 30-40%.

Inoltre, riducendo il contenuto di elementi leganti di alto valore, l’acciaio inossidabile elimina anche l’esposizione alla volatilità del mercato del nichel. Di conseguenza, un produttore può avere maggiore fiducia nell’accuratezza delle offerte di progetto e delle quotazioni dei prezzi.

Le proprietà meccaniche di un materiale sono un'altra considerazione essenziale per un ingegnere. Tubazioni, scambiatori di calore e altri sistemi devono contenere alta pressione, temperatura variabile e spesso vibrazioni o urti meccanici. Ultra 654 SMO ha buone capacità in questo spazio. Ha un'elevata resistenza simile alla lega 625 e una resistenza significativamente superiore rispetto ad altri acciai inossidabili.

Allo stesso tempo, i produttori necessitano di materiali sufficientemente formabili e saldabili da garantire una produzione semplice e che possano essere facilmente ottenuti nelle forme di prodotto richieste.