Affidabilità, durata e continuità operativa sono requisiti fondamentali negli impianti industriali che operano a contatto con acqua di mare, soluzioni saline o sostanze chimiche aggressive.
È in questi contesti che trova utilizzo il MONEL, una classe di leghe di rame e nichel caratterizzata da una buona resistenza alla corrosione e da interessanti proprietà meccaniche.
Ne esistono diverse tipologie, ma quella più utilizzata è il MONEL 400 generalmente codificata come UNS N04400. Come già accennato, è composto principalmente da nichel (tra il 63% e il 70%) e rame (tra il 28 e il 34%) oltre a quantità limitate di altri elementi.
È proprio la presenza di questi due elementi chimici a renderlo particolarmente adatto in contesti salini e altamente aggressivi nel comparto Oil & Gas, dell’industria chimica e petrolchimica, dell’impiantistica e ingegneria navale.
Esiste anche la variante del monel K-500 che rispetto alla lega di base vede l’aggiunta di alluminio e titanio che gli conferiscono maggiore resistenza meccanica e durezza.
Le proprietà
Ciò che distingue il monel da altre leghe di nichel è:
- La resistenza alla corrosione, in particolare in condizioni non fortemente ossidanti. Si sottolinea, inoltre, il buon livello di resistenza alla corrosione sotto sforzo, fenomeno che può verificarsi quando un materiale è esposto contemporaneamente a sollecitazioni meccaniche e a un ambiente corrosivo. La resistenza alla corrosione non deve, tuttavia, essere interpretata come assoluta. Infatti, possono verificarsi fenomeni di corrosione localizzata in presenza di acqua stagnante, depositi, interstizi o condizioni operative particolari.
- Lavorabilità e saldabilità che danno la possibilità di realizzare molteplici tipologie di componenti a seconda delle richieste dell’impianto.
- Resistenza meccanica, duttilità e tenacità.
- Resistenza anche a basse temperature, importante tratto distintivo che lo rendono affidabile anche per ampi intervalli termici.
Queste caratteristiche possono contribuire a limitare il deterioramento dei componenti e a migliorare, quindi, l’affidabilità degli impianti nel tempo.
È comunque importante effettuare sempre una valutazione tecnica preliminare in quanto fattori come la temperatura, la diversa percentuale di concentrazione delle sostanze, la velocità del fluido, l’aerazione e la presenza di contaminanti possono influenzare il comportamento del materiale.
Analizziamo nel dettaglio i due principali contesti applicativi
Ambiente marino
L’acqua di mare per la presenza di cloruri, di diversi livelli di ossigenazione, di oscillazioni della temperatura e per il movimento continuo del fluido richiede obbligatoriamente la scelta di materiali metallici in grado di sopportare un contesto soggetto a diversi fenomeni corrosivi.
Ecco che, allora, il monel può essere la soluzione.
Tra le applicazioni in cui questa lega può essere presa in considerazione troviamo:
- Scambiatori di calore e condensatori, nei quali è necessario valutare la compatibilità del materiale con il fluido di raffreddamento.
- Pompe, valvole e raccordi, impiegati nei sistemi di movimentazione e controllo dei fluidi.
- Componenti per impianti navali e offshore.
- Sistemi industriali per il trattamento e la gestione dell’acqua, quando le condizioni chimiche e operative risultano compatibili con la lega.
- Impianti di desalazione.
Industria chimica e petrolchimica
Oltre che per le applicazioni marine, il monel viene spesso utilizzato nell’industria chimica e petrolchimica dove entrano in gioco sostanze chimiche altamente aggressive e corrosive.
A tal proposito, la lega offre una buona resistenza agli acidi e, in particolare, all’acido fluoridrico, cloridrico e solforico piuttosto che a soluzioni alcaline e saline.
Anche in questo caso, però, è sempre importante verificare l’effettiva compatibilità considerando anche eventuali miscele di sostanze, contaminanti e variazioni delle condizioni operative. Il monel, infatti, non è resistente a tutti gli agenti chimici. Ambienti fortemente ossidanti e determinate combinazioni di temperatura, concentrazione e composizione del fluido possono comprometterne le prestazioni.
Quanto alle applicazioni, in contesti chimici e petrolchimici, il monel viene utilizzato per:
- Apparecchiature per la lavorazione e il trattamento di sostanze chimiche.
- Scambiatori di calore e condensatori.
- Tubi e componenti destinati alla movimentazione di fluidi compatibili.
- Impianti per il trattamento di idrocarburi.
Come già detto poc’anzi, un’analisi preventiva consente di orientare la selezione del materiale sulla base di criteri tecnici concreti, evitando di considerare una lega come universalmente adatta a qualsiasi ambiente corrosivo. Per esempio, rispetto al superduplex, il monel ha sicuramente un costo superiore, ma una resistenza meccanica inferiore.
L’offerta di Tecra
Accanto ai materiali convenzionali, in modo particolare l’AISI 316L, Tecra propone anche il Monel 400 su richiesta, insieme ad altre leghe di nichel, come Hastelloy e Inconel, e a materiali speciali quali Duplex e Superduplex.
La varietà della gamma consente di valutare materiali differenti in relazione alle esigenze di progetto e alle condizioni operative, con particolare riferimento ai settori chimico, petrolchimico, energetico e Oil & Gas.
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