Come viene definito l'infragilimento da metalli liquidi?

È un meccanismo di deterioramento che colpisce le apparecchiature industriali quando funziona in presenza di fluidi che possono contenere metalli fusi e viene visualizzato sotto forma di una fessura che attacca le leghe specifico.

Preventivo (APA)

Candela Rocio Barbisan | agosto 2022
Ingegnere chimico

Alcune leghe sono influenzate da alcuni metalli a basso punto di fusione come zinco, mercurio, cadmio, piombo, rame e stagno. Si noti che, a concentrazioni molto basse di questi metalli che entrano in contatto con materiale suscettibile, si generano fessurazioni che favoriscono la fessurazione. Questi metalli possono provenire sia dal fluido di lavoro (esterno al materiale) sia dal materiale stesso, come nel caso del piombo in un acciaio lavorazione senza piombo. Qui gioca un ruolo fondamentale temperatura, poiché per infragilimento che si verifica a causa di metallo Nel liquido è importante non solo la concentrazione del metallo, ma anche la temperatura.

Materiali e condizioni

I materiali più colpiti, definiti dall'API 571, sono gli acciai al carbonio, gli acciai inossidabili e le leghe di alluminio. Tuttavia, gli studi della NACE hanno rilevato una maggiore suscettibilità nelle leghe di alluminio. E si può menzionare, come regola generale (sebbene ci siano delle eccezioni) che le seguenti combinazioni possono essere critiche: serie 300 acciai inossidabili con Zinco, leghe di rame con Mercurio, 400 leghe con Mercurio e leghe di alluminio con Mercurio.

Se guardiamo alla storia delle operazioni di petrolio e gas nel mondo, troveremo alcuni disastri causati da questo minaccia. Storicamente, è un meccanismo di deterioramento che attacca gli impianti di gas criogenico, quando il mercurio liquido si condensa dal gas di processo. Nel 2004, in Algeria, un'esplosione provocò la morte di 27 persone e 74 rimasero ferite per il guasto di uno scambiatore di calore dovuto alla presenza di mercurio liquido nel suo gas.

Tipicamente, gli scambiatori di calore di questo tipo (a piastre) sono progettati con leghe di alluminio della serie 5083 e 3003, le piastre interne (di 3003) non sono molto suscettibili a questo meccanismo di danneggiamento, tuttavia, nella struttura esterna dello scambiatore, il infragilimento

Ebbene, da dove viene il mercurio? Nei pozzi di produzione di gas e petrolio possiamo trovare mercurio, possiamo anche trovarlo sotto forma di esci o come parte di diverso composti organici. Il punto triplo del mercurio è noto per essere -39°C, poiché la temperatura di estrazione di gas è al di sopra del punto triplo, sarà allo stato liquido o gassoso.

In questi casi, ciò che accade è dovuto alla rimozione dello strato protettivo che protegge la superficie, l'ossido di alluminio. Questo strato viene rimosso da sollecitazioni termiche e meccaniche o dall'abrasione. L'alluminio e le sue leghe perdono duttilità se "bagnati" da alcuni metalli liquidi e, essendo sollecitati, sono suscettibili di infragilimento.

La caratteristica di questo meccanismo è che può avvenire l'amalgama, cioè la formazione di amalgami. Quando il metallo viene a contatto con la superficie della lega (una volta rimosso lo strato protettivo), si formano amalgame preferibilmente nelle saldature, generando la perdita di resistenza meccanica al loro interno. D'altra parte, in queste amalgame può verificarsi corrosione. Quando l'amalgama si forma in presenza di umidità, si dice che esista la corrosione dell'amalgama, poiché il La principale differenza con l'amalgama è che, poiché richiede acqua, si propaga con concentrazioni inferiori di mercurio.

Quando l'amalgama avviene ai bordi del grano, seguita da a frattura a causa di sollecitazioni applicate o residue, si tratta di cracking di metalli liquidi. In questi casi non è necessaria la presenza di acqua per dar luogo al meccanismo.

A differenza di altri meccanismi, questo è accelerato in termini di propagazione della cricca e le basse sollecitazioni necessarie per generarla. ed è noto che concentrazioni fino a 0,1 µg/Nm3 possono essere sufficienti a causare danni alle leghe di alluminio come menzionato.