Lotta alla corrosione nei circuiti di raffreddamento

Rich Roser, manager presso Laird Engineered Thermal Systems | 21 novembre 2017

Molte applicazioni di raffreddamento richiedono un'elevata purezza del fluido di raffreddamento del processo. La corrosione contamina i fluidi, mentre i requisiti di purezza per tali fluidi possono essere contati in parti per miliardo. Nella maggior parte delle applicazioni, la corrosione dei metalli può essere gestita, rallentata o addirittura arrestata utilizzando materiali e tecniche di prevenzione adeguati.

La corrosione nei circuiti di raffreddamento a liquido può essere causata dall'azione chimica, elettrochimica o abrasiva del fluido termovettore sulle superfici bagnate. Gli strati di prodotti chimici formati dalla corrosione possono inibire un adeguato trasferimento di calore tra le superfici metalliche liquide e bagnate. I prodotti corrosivi possono introdurre detriti nel sistema dei fluidi compromettendo il flusso del fluido, intasando i filtri e restringendo le restrizioni o addirittura danneggiando i componenti della pompa. In condizioni estreme si possono formare delle perdite.

Scegliere i materiali giusti

L'acciaio inossidabile, e in particolare l'acciaio inossidabile della serie 300 (austenitico), è inerte contro quasi tutti i fluidi termovettori a causa della natura dello strato di passivazione di ossido di cromo (III) che ricopre le superfici di tali acciai. Quando si utilizza acqua deionizzata, l'acciaio inossidabile e il nichel sono considerati idonei per le superfici bagnate. Sebbene l’acciaio inossidabile sia eccellente per l’uso contro la corrosione nella maggior parte dei casi, presenta uno svantaggio significativo. L'acciaio inossidabile ha una conduttività termica piuttosto bassa, soprattutto se paragonato ad altri metalli come l'alluminio o il rame. Tuttavia, elevate concentrazioni di cloruro possono superare la resistenza dell'acciaio inossidabile.

L'alluminio tende ad essere suscettibile alla corrosione o alla vaiolatura causata dalle impurità presenti nell'acqua non purificata. Anche con una soluzione di glicole in acqua distillata, sia il glicole etilenico che il glicole propilenico formano composti acidi durante l'ossidazione. Questo diventa corrosivo sulle superfici bagnate e forma sottoprodotti di acidi organici. Per evitare ciò, al glicole vengono solitamente aggiunti inibitori della corrosione, nel qual caso le sue prestazioni come ritardante della corrosione sono notevolmente migliorate rispetto alla semplice acqua.

L'anodizzazione delle superfici di alluminio bagnate è la formazione di uno strato passivato di ossido di alluminio (III) (Al2O3). Questo forma uno strato più spesso, di diversi ordini di grandezza, rispetto al sottile strato passivato naturale che si forma sull'alluminio esposto. Lo strato naturale non costituisce una barriera efficace contro la corrosione, ma uno strato anodizzato può esserlo, purché vengano mantenuti livelli di pH moderati e la concentrazione di ioni alogenuro rimanga bassa. Altri metalli possono essere protetti utilizzando rivestimenti come vernice o galvanica. Le vernici e i rivestimenti anticorrosivi sono comunemente utilizzati per proteggere i metalli dal degrado dovuto a umidità, nebbia salina, ossidazione o esposizione a una varietà di condizioni ambientali o sostanze chimiche industriali. Queste vernici e rivestimenti resistenti alla corrosione offrono una protezione aggiuntiva per le superfici metalliche. È inoltre possibile applicare rivestimenti metallici, o placcature, per inibire la corrosione.

Il rame e le leghe rame-nichel presentano una buona resistenza alla corrosione e una resistenza naturale alla crescita biologica. Come con l’alluminio, tuttavia, dovrebbero essere impiegati inibitori della corrosione per evitare la corrosione acida.

Risolvere la sfida della corrosione dei pozzi

Anche la vaiolatura è un problema nei circuiti di raffreddamento. In un'area a bassa velocità, può formarsi un solco a causa dell'elevata concentrazione localizzata di un agente corrosivo come gli ioni alogenuro. Una volta formato, il tasso di corrosione nella fossa accelera a causa del volume all'interno della fossa che non scambia fluido con il resto del volume del fluido, determinando concentrazioni sempre crescenti di ioni corrosivi e l'espansione della fossa.

I danni derivanti da questo tipo di corrosione sono particolarmente pericolosi, poiché si verificano con effetti poco osservabili sull'aspetto o sulle prestazioni, poiché la corrosione interessa solo una piccola porzione di una superficie. La corrosione, però, si propaga in profondità nel metallo e può creare perdite senza preavviso.

Come con altre forme di corrosione, un'elevata concentrazione di alogenuri, soprattutto in presenza di ossigeno e livelli di pH più alti o più bassi, creerà le condizioni ideali per la vaiolatura nell'alluminio o nell'acciaio. Dovrebbero essere evitate posizioni di flusso stagnante e si possono aggiungere inibitori di corrosione per la rimozione dell'ossigeno.