Come funzionano gli impianti di desalinizzazione
Un impianto di desalinizzazione rimuove i sali disciolti dall'acqua di mare per produrre acqua dolce. Dominano due tecnologie: i processi termici (MSF e MED) e i processi a membrana (SWRO). Ciascun processo presenta ambienti di corrosione distinti che richiedono diversi gradi di acciaio inossidabile.
Dissalazione termica: MSF e MED
Gli impianti Multi-Stage Flash (MSF) e Multi-Effect Distillation (MED) funzionano secondo lo stesso principio: l'acqua di mare viene riscaldata, evapora parzialmente e il vapore viene condensato come acqua dolce. La differenza è che MSF utilizza una serie di camere a pressione (stadi) a pressione decrescente, mentre MED utilizza più effetti (il vapore di un effetto viene utilizzato come mezzo di riscaldamento per quello successivo).
Gli impianti di MSF funzionano tipicamente con una temperatura massima della salamoia (TBT) di 90°C-120°C. Gli impianti MED operano a temperature più basse (60°C-90°C per effetto), motivo per cui MED è generalmente meno corrosivo di MSF.
Dissalazione a membrana: SWRO
L'osmosi inversa dell'acqua di mare (SWRO) funziona applicando alta pressione (55-80 bar) all'acqua di mare attraverso una membrana semi-permeabile. La membrana respinge i sali; il concentrato (salamoia, ~70-80 g/L TDS) viene scaricato ad alta pressione. L’SWRO è più efficiente dal punto di vista energetico rispetto ai processi termici e ora rappresenta la maggior parte della nuova capacità di desalinizzazione in tutto il mondo.
Tabella 1: Tecnologie di desalinizzazione - Confronto dei processi e rilevanza della corrosione
| Processo | Principio | Dimensioni tipiche | Consumo energetico | Temperatura salamoia superiore (C) | Numero di stabilimenti a livello globale |
MSF (Multi-Stage Flash)
| Evaporazione + distillazione flash in camere a fasi
| 10-75 mld
| 8-14 kWh/m3 (termico + elettrico)
| 90-120
| ~350 (in calo)
|
MED (distillazione-multieffetto)
| Evaporazione attraverso molteplici effetti; riutilizzo del vapore
| 10-75 mld
| 5-10 kWh/m3 (termico + elettrico)
| 60-90
| ~200 (stabile)
|
SWRO (RO acqua di mare)
| Filtrazione su membrana ad alta-pressione
| 1-500 mld
| 3-5 kWh/m3 (solo elettrico)
| Ambiente (~25°C)
| ~17.000 (in rapida crescita)
|
FO-MED (ibrido)
| Osmosi diretta + ibrido MED
| 5-30 MLD
| 2-4 kWh/m3
| < 40
| ~10 (fase iniziale)
|
Fanghi (scarico liquido zero)
| Cristallizzazione della salamoia + evaporazione
| Specifico del progetto-
| 10-20kWh/m3
| Variabile
| ~50 (emergente)
|
Le cinque zone di corrosione in un impianto di desalinizzazione
Ogni impianto di desalinizzazione può essere suddiviso in cinque zone distinte, ciascuna con diversi meccanismi di corrosione e diversi requisiti di acciaio inossidabile.
Tabella 2: Le sei zone di corrosione negli impianti di desalinizzazione - Parametri chiave
| Zona | Posizione | Temperatura (C) | Cloruro (ppm) | Ossigeno (ppm) | Velocità del flusso | Attività microbiologica | Rischio di pitting |
Zona 1: assunzione
| Tunnel di presa dell'acqua di mare grezza, schermi, pompe
| 20-32
| 18,000-22,000
| 4-8
| 1-3 m/s (basso)
| Alto (biofilm)
| Moderato (316L OK)
|
Zona 2: pre-trattamento
| Filtri a cartuccia, vasche di flocculazione, punti di dosaggio
| 25-35
| 18,000-22,000
| 6-10
| 1-3 m/s
| Molto alto
| Alto (marginale 316L)
|
Zona 3: sezione ad alta-pressione
| SWRO: Collettore pompa HP, tubazioni concentrato (55-80 bar)
| 25-40
| 25.000-35.000 (concentrato)
| < 2 (deoxygenated)
| Alto (3-5 m/s)
| Basso (acqua pulita)
| Molto alto (SS a rischio)
|
Zona 4: Treno di Membrane
| SWRO: recipienti a pressione, elementi a membrana, acqua prodotta
| 20-30
| < 500 (product water)
| < 0.1 (deoxygenated)
| Basso (membrana)
| Basso
| Molto basso (qualsiasi SS OK)
|
Zona 5: Sezione Termale
| MSF/MED: riscaldatore della salamoia, gusci dell'evaporatore, spazio vapore
| 60-120
| 40.000-70.000 (salamoia)
| < 0.1
| Basso (gravità)
| Basso (caldo)
| Estremo (SS fallisce rapidamente)
|
Zona 6: scarico della salamoia
| Tunnel di scarico salamoia, diffusore, zona di miscelazione
| 30-40
| 50,000-70,000
| Variabile
| Basso (zona di diluizione)
| Moderare
| Moderato (la diluizione aiuta)
|
Gradi di acciaio inossidabile per applicazioni di desalinizzazione
Negli impianti di desalinizzazione vengono comunemente utilizzati sei gradi di acciaio inossidabile, dal 304L (costo più basso, prestazioni più basse) al2507 super duplex(costo più alto, prestazione più alta). Selezionare la qualità sbagliata comporta uno spreco di denaro o causa un fallimento prematuro.
Tabella 3: Gradi di acciaio inossidabile e titanio per la desalinizzazione - chimica, PREN e zona di applicazione
| Grado (UNS) | Cr (%) | Ni (%) | Mo (%) | N (%) | PREN (circa) | Formula PREN | Temperatura massima in acqua di mare (C) | Zona di utilizzo della desalinizzazione | Costo relativo (rispetto a 304L) |
304L (S30403)
| 18.0-20.0
| 8.0-12.0
| Nessuno
| Nessuno
| 18-22
| Solo Cr
| ~40 (limitato)
| Zona 4 (solo acqua prodotta)
| 1,0x (base)
|
316L (S31603)
| 16.0-18.0
| 10.0-14.0
| 2.0-3.0
| Nessuno
| 24-30
| Cr + 3.3xMo
| ~60
| Zone 1-2 (bassa-temperatura, bassa cl)
| 1.3-1.6x
|
904L (N08904)
| 19.0-23.0
| 23.0-28.0
| 4.0-5.0
| Nessuno
| 35-40
| Cr + 3.3xMo
| ~80
| Zone 2-3 (sezioni clorurate)
| 2.5-3.5x
|
2205 Duplex (S32205)
| 22.0-23.0
| 4.5-6.5
| 3.0-3.5
| 0.14-0.20
| 30-35
| Cr+3.3xMo+30xN
| ~80
| Zona 3 (tubazioni HP, SWRO)
| 2.0-3.0x
|
2507 Super duplex (S32750)
| 24.0-26.0
| 6.0-8.0
| 3.0-5.0
| 0.20-0.30
| 40-43
| Cr+3.3xMo+30xN
| ~100
| Zona 3 (pompa HP, ingressi TBH)
| 3.5-5.0x
|
Titanio Gr.2 (R50400)
| Nessuno
| Nessuno
| Nessuno
| Nessuno
| ~0 (non Cl-vaiolatura)
| Nessuna vaiolatura nell'acqua di mare
| Tutti i temporanei
| Zona 5 (TBH, scambiatori di calore MSF/MED)
| 8-15x (ma durata più lunga)
|
PREN - Il numero chiave per la selezione del grado di dissalazione
Il numero equivalente di resistenza alla vaiolatura (PREN) è il numero singolo più importante per selezionare l'acciaio inossidabile in ambienti contenenti cloruri. Viene calcolato dalla chimica della lega e prevede la temperatura alla quale si verificherà la vaiolatura in una data concentrazione di cloruro.
PREN=%Cr + 3.3 x %Mo + 16 x %N
Il PREN misura la resistenza all'inizio della vaiolatura. Un PREN più elevato significa che la lega può sopportare una concentrazione o una temperatura di cloruro più elevata prima che inizi la vaiolatura. Nell'acqua di mare (~20.000 ppm Cl-), si consiglia generalmente un PREN di almeno 30 per il funzionamento continuo a temperatura ambiente.
Tabella 4: Intervalli PREN e limiti di applicazione dell'acqua di mare per i gradi di acciaio inossidabile
| Gamma PREN | Grado/i | PREN tipico | Limite di applicazione dell'acqua di mare | Temperatura critica CIP (C) |
< 25
| 304L, 316L (standard)
| 18-30
| Pits at >40°C in acqua di mare
| < 25
|
25-35
| 316L (alta-C), 904L, 2205 Duplex
| 30-40
| Sicuro fino a 60-80°C in acqua di mare
| 25-35
|
35-43
| 904L, 2507 Super duplex
| 35-43
| Sicuro fino a 80-100°C in acqua di mare; Sezione SWRO HP
| 35-45
|
43+
| 2507, lega 254 SMO
| 43-50
| Riservato a condizioni estreme
| 45-55
|
Rischio di vaiolatura pari a zero
| Titanio grado 2
| N/A (Ti immune alla vaiolatura di Cl-)
| Tutte le temperature dell'acqua di mare
| Tutte le temperature
|
Selezione del grado di acciaio inossidabile per sezione dell'impianto
Assunzione di acqua di mare grezza (zona 1)
La presa di acqua di mare grezza è il punto di ingresso dell'acqua di mare. Temperatura: 20-32°C (varia in base alla località e alla stagione). Cloruro: 18.000-22.000 ppm. Ossigeno disciolto: 4-8 ppm. Velocità del flusso: 1-3 m/s. Il principale rischio di corrosione è la corrosione influenzata microbiologicamente (MIC) derivante dal biofilm e dall’accumulo di sedimenti a bassa velocità.
Tabella 5: Selezione del grado di acciaio inossidabile - Ingresso di acqua di mare grezza (Zona 1)
| Attrezzatura | Grado consigliato | Numero UNS | Giustificazione | Grado alternativo |
Schermate di assunzione
| 316L
| S31603
| Standard per acqua di mare ambiente; adeguato per l'aspirazione a bassa-temperatura
| 904L in caso di biofouling grave
|
Tubo di aspirazione (rivestito in cemento-)
| 316L (fodera)
| S31603
| Guscio in cemento + rivestimento SS; 316L adeguato
| 2205 se il tubo è completamente interrato SS
|
Pompe di aspirazione (carcassa)
| Duplex 316L o CD4MCu
| S31603 / J93370
| 316L OK per corpi pompa a temperatura ambiente
| CD4MCu per pompe ad alta-prevalenza
|
Serbatoio di stoccaggio dell'acqua di mare (serbatoio giornaliero)
| 316L
| S31603
| Temp. ambiente; 316L adeguato per lo stoccaggio di prodotti sfusi
| 904L per serbatoi con dose elevata di Cl-
|
Tubazioni dell'acqua di lavaggio a bassa-pressione
| 316L
| S31603
| Bassa pressione; temperatura ambiente; 316L adeguato
| 2205 per impianti più grandi
|
Sezione pre-trattamento (Zona 2)
Il pre-trattamento aggiunge coagulanti (FeCl3, polielettrolita), acidi (H2SO4 o HCl per regolare il pH) e biocidi (NaOCl per la clorazione o clorammine). Questa sezione ha la chimica più complessa della pianta. Il cloro è la variabile chiave: una clorazione continua di 1-3 ppm aumenta significativamente il rischio di vaiolatura per il 316L.
Tabella 6: Selezione del grado di acciaio inossidabile - Sezione pre-trattamento (Zona 2)
| Attrezzatura | Grado consigliato | Numero UNS | Principale preoccupazione per la corrosione | Grado alternativo |
Contenitori per filtri a cartuccia
| 316L
| S31603
| Temp. ambiente; 316L adeguato; controllare la dose di Cl
| 904L per dosaggio-Cl elevato
|
Serbatoio di flocculazione (se rivestito in SS-)
| 316L
| S31603
| Il coagulante FeCl3 è leggermente corrosivo; 316LVa bene
| 2205 per serbatoi di grandi dimensioni
|
Linea dosaggio acido (H2SO4)
| 316L o 904L
| S31603 / N08904
| H2SO4 sta riducendo l'acido; 316L OK a bassa temperatura; 904L preferito per acido concentrato
| 316L adeguato per H2SO4 diluito
|
Linea ipoclorito di sodio (NaOCl).
| 904L o 2205
| N08904 / S32205
| NaOCl (1-3 ppm equivalenti di Cl2) provoca vaiolatura nel 316L al di sopra dei 30°C; 904L minimo
| 2205 preferito per 3+ ppm Cl2
|
Linea di dosaggio anti-incrostante
| 316L
| S31603
| Blando; 316L adeguato
| 904L per inibitore di incrostazioni con Cl-
|
Degasatore (rimozione CO2)
| 316L
| S31603
| Bassa temperatura; 316LOK; La CO2 non è un fattore di corrosione
| 904L per degasatore ad alta-temperatura
|
SWRO Alta-Sezione di pressione (Zona 3) - La zona critica
La sezione ad alta-pressione (HP) SWRO è il cuore di qualsiasi impianto SWRO e la zona-a più alto rischio di corrosione dell'acciaio inossidabile. L'acqua di mare entra a ~25°C ed esce dal flusso concentrato a 40-50°C e ad una pressione di 55-80 bar. La concentrazione di cloruro nel concentrato (flusso di scarto) raggiunge 25.000-35.000 ppm Cl-. La combinazione di alta pressione, temperatura elevata ed elevata concentrazione di cloruro è estremamente aggressiva.
Tabella 7: Selezione del grado di acciaio inossidabile - Sezione ad alta pressione- SWRO (zona 3)
| Attrezzatura | Grado consigliato | Numero UNS | Parametri critici di progettazione | Grado alternativo |
Collettore pompa HP
| 2507 Super Duplex o 2205
| S32750 / S32205
| pressione 55-80 bar; 25-40°C; flusso concentrato; velocità massima (3-5 m/s)
| 2205 accettabile per < 70 bar; 2507 richiesto per 70-80 bar
|
Tubazioni ad alta-pressione (a monte delle membrane)
| 2205 Duplex (S32205)
| S32205
| 55-80 bar; 25-40°C; acqua di mare + residuo di clorazione
| 2507 per la sezione concentrati ad alto-Cl
|
Tubazioni per concentrati (post-membrana, alto-Cl)
| 2507 Super duplex
| S32750
| 35.000-40.000 ppm Cl-; 35-50°C; alta pressione (55-65 bar)
| 2205 accettabile per < 30.000 ppm Cl- e < 35°C
|
Recipiente a pressione (alloggiamenti a membrana)
| 316L o 2205 (interni)
| S31603 / S32205
| Superficie interna bagnata; acqua prodotta (< 500 ppm Cl-); 316L OK here
| 2205 per alimentazione ad alta-salinità
|
Dispositivo di recupero energetico (ERI/PTEC)
| Duplex 2205 o 2507
| S32205 / S32750
| Alta velocità; particelle abrasive; clorazione; 55-80 bar
| 2507 preferito per il servizio erosivo
|
Tubazioni interstadio (pompa booster)
| 2205 Duplex
| S32205
| Media pressione (35-55 bar); 25-35C
| 316L OK per stadi a bassa-pressione
|
Linee di campionamento
| 316L
| S31603
| Bassa pressione; temperatura ambiente; solo campionamento
| 904L per campioni clorurati
|
Sezione di dissalazione termica (zona 5) - MSF e MED
La sezione termica degli impianti MSF e MED è l'ambiente più esigente in termini di corrosione in qualsiasi impianto di desalinizzazione. Le temperature della salamoia raggiungono i 90-120°C (salamoia superiore MSF) e 70-90°C (MED). Le concentrazioni di cloruro raggiungono 50.000-70.000 ppm nel concentrato. A queste temperature e concentrazioni di cloruro, nessun acciaio inossidabile austenitico (304L, 316L, 904L) è affidabile per un servizio a lungo termine. Il titanio grado 2 è lo standard per i tubi di scambio termico negli impianti MSF/MED.
Tabella 8: Selezione del grado di acciaio inossidabile/titanio - sezione di dissalazione termica (zona 5)
| Attrezzatura | Grado consigliato | Grado alternativo | Perché non l'acciaio inossidabile |
Riscaldatore salamoia evaporatore MSF (involucro)
| Acciaio al carbonio (rivestito-in resina epossidica o rivestito in gomma-)
| -
| Salamoia ad alta temperatura (120°C); CS adeguato con rivestimento
|
Tubi di scambio termico MSF (primario)
| Titanio grado 2 (UNS R50400)
| Rame-nichel 90/10 (per livelli di temperatura più bassi)
| Nessuna SS sopravvive a lungo termine in acqua di mare a 90-120°C
|
Tubi di scambio termico MSF (fasi successive)
| Titanio Grado 2 o CuNi 90/10
| 316L (solo per stadi inferiori a 60°C, ultimi 2-3 stadi)
| Il 316L si deteriora in < 3 anni a temperature superiori a 70°C in acqua di mare
|
Tubi evaporatori MED (effetti 1-3)
| Titanio grado 2
| -
| Gli effetti 1-3 vengono eseguiti a 70-90°C; nessuna SS adeguata
|
Tubi evaporatori MED (effetti 4+)
| CuNi 90/10 o 316L
| Titanio grado 2 per l'ultimo effetto
| Temperatura più bassa (50-70°C); 316L leggermente OK
|
Spazio di testa del vapore (MSF/MED)
| 316L o 2205 (per zone con gas non-condensabili)
| Titanio grado 2
| Vapore ad alta temperatura + non-condensabili; 316L per il guscio del condensatore
|
Corpo pompa ricircolo salamoia
| CD4MCu (duplex cast) o 316L (rivestito)
| Titanio Grado 2 (per salamoia calda)
| Salamoia calda (80-120°C); 316L fallisce; CuNi inadeguato
|
Vassoi per distillati di MSF
| 316L
| 2205 Duplex (per alta velocità)
| 60-90°C; 316L adeguato; 2205 per tratti ad alta velocità
|
Confronto dei costi e ciclo di vita
L'acciaio inossidabile costa di più rispetto all'acciaio al carbonio o all'acciaio al carbonio rivestito, ma il costo totale del ciclo di vita (LCC) favorisce fortemente l'acciaio inossidabile nelle applicazioni di desalinizzazione. Questa sezione quantifica gli aspetti economici.
Tabella 9: Confronto dei costi del ciclo di vita - Acciai inossidabili e alternative nel servizio dell'acqua di mare
| Materiale/grado | Densità (g/cm3) | Indice di costo relativo (Base=CS) | Progettare la vita nell'acqua di mare (anni) | Indice dei costi annualizzati | Costo di manutenzione (all'anno) |
Acciaio al carbonio (non rivestito)
| 7.85
| 1.0x
| 1-3
| ALTO (sostituzione ogni 2 anni)
| Alto (tasso di corrosione 0,3-1,0 mm/anno)
|
Acciaio al carbonio (rivestito in gomma-)
| 7.85
| 1.5-2.0x
| 10-15
| Moderare
| Basso (ispezionare il rivestimento ogni 5 anni)
|
Acciaio inossidabile 316L
| 7.98
| 3.5-4.5x
| 20-30
| Basso
| Molto basso
|
2205 Acciaio inossidabile duplex
| 7.80
| 5.0-7.0x
| 25-35
| Basso
| Molto basso
|
Acciaio inossidabile super duplex 2507
| 7.80
| 8.0-12.0x
| 30-40
| Basso
| Trascurabile
|
Titanio grado 2
| 4.51
| 15.0-25.0x
| 30-50+
| Basso (nonostante l'alto anticipo)
| Trascurabile (zero corrosione attiva)
|
CuNi 90/10
| 8.94
| 4.0-6.0x
| 15-25
| Moderare
| Basso (biofouling minore)
|
Standard di produzione e materiali per la desalinizzazione dell'acciaio inossidabile
Tabella 11: Standard di produzione e materiali per la desalinizzazione dell'acciaio inossidabile
| Standard | Nome e cognome | Si applica a | Requisiti chiave | Quando richiesto |
ASTM A240/A240M
| Specifiche standard per piastre, fogli e nastri in acciaio inossidabile al cromo e al cromo-nichel
| Lamiere e piastre per recipienti a pressione
| Limiti chimici, proprietà meccaniche, durezza, rapporto di prova del mulino
| Obbligatorio per tutte le lamiere e piastre in acciaio inossidabile
|
ASTM A789/A789M
| Specifiche standard per tubi in acciaio inossidabile ferritico/austenitico senza saldatura e saldati
| Tubi duplex e super duplex senza saldatura
| Chimica, proprietà meccaniche, test HIC (per ambienti acidi)
| Obbligatorio per tutti i tubi duplex
|
ASTM A790/A790M
| Specifiche standard per tubi in acciaio inossidabile ferritico/austenitico senza saldatura e saldati
| Tubo duplex senza saldatura
| Uguale all'A789; più tolleranze dimensionali, prova idrostatica
| Obbligatorio per tutti i tubi duplex
|
ASTM A268/A268M
| Specifiche standard per tubi in acciaio inossidabile ferritico senza saldatura e saldati
| Tubo ferritico SS (non utilizzato nella desalinizzazione)
| -
| Non applicabile
|
ASME BPVC Sezione II Parte A
| Codice ASME per caldaie e recipienti a pressione, Sezione II, Parte A (Materiali ferrosi)
| Materiali per recipienti con marchio ASME-
| Qualificazione dei materiali, trattamenti termici, collaudi
| Per recipienti a pressione con marchio ASME
|
EN10028-7
| Prodotti piatti per scopi a pressione - Parte 7: Acciai inossidabili
| Piastra e lamiera per attrezzature a pressione (UE)
| Uguale a ASTM A240
| Progetti UE; IT-paesi standard
|
ISO21457
| Industrie del petrolio e del gas naturale - Materiali per sistemi di iniezione di acqua di mare
| Sistemi di tubazioni per l'acqua di mare (generale)
| PREN minimo; requisiti dei test di corrosione
| Petrolio e gas internazionali; riferimento alla desalinizzazione
|
DNVGL-RP-B101
| Pratica raccomandata per le leghe resistenti alla corrosione in acqua di mare
| Tubazioni e scambiatori di calore dell'acqua di mare
| PREN, Mo%, N%; limiti di temperatura; requisiti di prova
| Progetti nordici; Navi classificate DNV-
|
NACE MR0175/ISO 15156
| Materiali per ambienti contenenti H2S-
| Desalinizzazione con servizio acido (raro)
| Requisiti materiali per il servizio H2S
| Solo se è presente H2S (co-produzione di giacimenti petroliferi e acqua)
|
Domande frequenti
D: Qual è il tipo di acciaio inossidabile più comune utilizzato negli impianti di desalinizzazione?
R: L'acciaio inossidabile 316L (UNS S31603) è il grado più utilizzato negli impianti di desalinizzazione, coprendo circa il 60-70% di tutto l'utilizzo dell'acciaio inossidabile (aspirazione, serbatoi di pre-trattamento, tubazioni dell'acqua prodotta e sezioni a bassa-pressione). Per le sezioni SWRO ad alta pressione e le sezioni termiche, gli standard sono rispettivamente il 2205 duplex e il titanio grado 2.
D: L'acciaio inossidabile 316L può essere utilizzato nell'acqua di mare?
R: Sì, ma solo in condizioni specifiche: temperatura ambiente (sotto 30-40°C), bassa velocità del flusso (sotto 2 m/s), nessuna clorazione o clorazione bassa (sotto 1 ppm) e nessuna sotto-condizioni di deposito. In pratica, il 316L è adeguato per la presa di acqua di mare grezza (Zona 1) e per le sezioni di acqua prodotta (Zona 4). NON è adeguato per il pretrattamento clorurato (Zona 2), le sezioni SWRO HP (Zona 3) o le sezioni termiche (Zona 5).
D: Cos'è il PREN e perché è importante per la desalinizzazione?
A: PREN (numero equivalente di resistenza alla vaiolatura)=%Cr + 3.3 x %Mo + 16 x %N. Prevede la concentrazione di cloruro e la temperatura alla quale inizierà la vaiolatura. In acqua di mare (~20.000 ppm Cl-), si consiglia un PREN di almeno 30 per il funzionamento continuo. 316L (PREN ~24-30) è marginale; 2205 (PREN ~30-35) è adeguato; Per le zone più aggressive è preferibile il 2507 (PREN ~40-43).
D: Perché il titanio viene utilizzato negli impianti di desalinizzazione MSF/MED?
R: Il titanio grado 2 (UNS R50400) è immune alla vaiolatura e alla corrosione interstiziale nell'acqua di mare a tutte le temperature fino a 260°C. Alla temperatura massima della salamoia degli impianti MSF (90-120°C) e degli impianti MED (70-90°C), nessun tipo di acciaio inossidabile può sopravvivere a lungo termine. Il titanio non ha corrosione attiva nell'acqua di mare: la pellicola di ossido di titanio (TiO2) è completamente stabile e autoriparante se danneggiata. L'unica limitazione è il costo (8-15 volte rispetto al 316L) e la sensibilità alla corrosione interstiziale in condizioni stagnanti a temperature elevate.
D: Qual è la differenza tra l'acciaio inossidabile 2205 duplex e 2507 super duplex?
R: Le differenze principali sono: (1) 2507 ha una maggiore quantità di cromo (24-26% contro 22-23%), una maggiore quantità di molibdeno (3-5% contro 3,0-3,5%), una maggiore quantità di azoto (0,20-0,30% contro 0,14-0,20%); (2) 2507 ha un PREN più elevato (40-43 vs 30-35); (3) il 2507 ha una resistenza alla trazione maggiore (800 MPa contro 620 MPa per il 2205); (4) 2507 è utilizzato per le zone più esigenti (collettori di pompe SWRO HP, tubazioni per concentrati a 40°C+); 2205 viene utilizzato per tubazioni generali SWRO HP.
D: In che modo la clorazione influisce sulla selezione dell'acciaio inossidabile?
R: La clorazione (dosaggio di NaOCl) è la variabile operativa più significativa nella selezione dell'acciaio inossidabile per la desalinizzazione. Il cloro aumenta il potenziale di ossidazione dell'acqua di mare, che accelera la vaiolatura. 316L vaiolatura si verifica a 1 ppm di Cl2 a 30°C e a 0,3 ppm di Cl2 a 50°C. Per acqua di mare clorata continuamente (2-3 ppm), utilizzare minimo 904L (PREN 35-40). Per la clorazione shock (5-10 ppm), utilizzare 2205 duplex o superiore.
D: Quali sono le cause della corrosione da sotto-depositi negli impianti di desalinizzazione e come viene prevenuta?
R: La corrosione da sotto-depositi (UDC) si verifica quando sedimenti, incrostazioni o biofilm si accumulano sulla parete del tubo, creando una cella di aerazione differenziale (la zona impoverita di ossigeno-sotto il deposito si corrode mentre la superficie circostante è protetta). Nella desalinizzazione, l'UDC è la modalità di guasto principale per il 316L nelle sezioni di aspirazione e pre-trattamento. Prevenzione: (1) mantenere la velocità del flusso superiore a 1,5 m/s per prevenire la sedimentazione dei sedimenti; (2) specificare tubazioni a foro liscio- (tubi sanitari anziché tubi saldati con nervatura interna); (3) utilizzare 904L o 2205 in aree soggette ad accumulo di depositi (curve, tratti morti, sezioni a bassa-velocità).
D: Qual è la durata prevista dell'acciaio inossidabile nelle applicazioni di desalinizzazione?
R: 316L: 20-30 anni nelle Zone 1-2; 2205 duplex: 25-35 anni in Zona 3; 2507 super duplex: 30-40 anni in Zona 3; Titanio grado 2: 30-50+ anni nella Zona 5. La durata effettiva dipende da: temperatura, concentrazione di cloruro, velocità del flusso, regime di clorazione e qualità di fabbricazione.
