Fibra di acciaio inossidabile in ambienti corrosivi: ponti marini, chimici e ponti

Approfondimenti sul settore · 15 giugno 2019
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15 giugno 2019

In un ambiente contenente cloruro il prezzo unitario della fibra non rappresenta mai il costo principale. La domanda è se il rinforzo è ancora presente nel trentennio.

Dove la fibra placcata in rame smette di funzionare

Lo strato di rame sulla fibra di acciaio placcato ha uno spessore di pochi micrometri. Rallenta la corrosione e migliora l'adesione alla matrice cementizia; non fornisce protezione a lungo termine. In interni asciutti, pavimenti ordinari e condizioni esterne miti, dura quanto previsto. Negli ambienti contenenti cloruro, come le coste, i terreni salini, gli impianti chimici e le vie del sale antigelo, il cloruro rompe la pellicola passiva e, una volta danneggiato localmente lo strato di rame, il nucleo di acciaio inizia a scavarsi. La vaiolatura è invisibile e profonda, quindi quando compaiono le macchie di ruggine una sezione sostanziale è già scomparsa. Ecco perché le opere marittime e i serbatoi chimici non utilizzano la fibra ramata.

Scelta tra 304 e 316L

Il grado inossidabile comune è 304, superiore a 2000 MPa di trazione e utilizzabile fino a 650 C, e supera di gran lunga la fibra placcata in nebbia salina: 180 giorni di test lasciano solo una perdita di resistenza del 5,6%, mentre la fibra placcata si è arrugginita molto tempo prima. Il 316L contiene molibdeno e resiste meglio alla vaiolatura del cloruro a un prezzo più elevato. La scelta dipende dalla concentrazione e dalla temperatura del cloruro: l'acqua di mare e l'atmosfera costiera di solito vanno bene con 304; alte temperature e livelli elevati di cloruro, come nei reattori chimici o nella desolforazione dei gas di scarico, richiedono 316L o duplex. Scegliere di più non è uno spreco, ma costa; scegliere un valore inferiore significa scheggiarsi qualche anno dopo.

Cosa significa effettivamente una perdita del 5,6% dopo 180 giorni

Il numero significa solo qualcosa in confronto. La semplice fibra a basso contenuto di carbonio arrugginisce in pochi giorni in una camera di nebbia salina e perde più della metà della sua resistenza in decine di giorni; la fibra placcata sopravvive un mese o due prima che la vaiolatura acceleri; 304 ha ancora il 94,4% della sua forza a 180 giorni. Nello stesso ambiente marino, la fibra inossidabile dura quindi decine di volte di più della fibra placcata. Questo non è un miglioramento marginale, è la differenza tra utilizzabile e non utilizzabile, perché le strutture marine sono progettate per cinquant'anni e nessun rivestimento sopravvive a cinquant'anni di cloruro.

0,16, 0,22 e 0,75 mm: tre diametri, tre usi

A 0,16 e 0,22 mm la fibra è microfilo, utilizzata in pareti sottili, malte di precisione, elementi UHPC e ovunque sia necessaria una fitta rete tridimensionale. Con uno spessore di 0,75 mm è di grado strutturale, utilizzato nelle sovrapposizioni degli impalcati dei ponti e in sostituzione dei rinforzi convenzionali negli elementi marini. Il microfilo conferisce molte più fibre per chilogrammo, quindi a parità di dosaggio forma una rete più fitta e intercetta fessure più fini; la sua limitazione è la bassa capacità per fibra, quindi non può sostituire la barra strutturale più spessa. Decidere prima la larghezza della fessura da controllare, poi il diametro.

Serbatoi per prodotti chimici e acque reflue

La corrosione nei serbatoi chimici proviene da tre direzioni: mezzi acidi, cloruro e ciclo umido e secco. Il ciclo è il più sottovalutato, perché il calcestruzzo sulla linea del liquido viene ripetutamente bagnato e asciugato e si corrode molto più velocemente del calcestruzzo permanentemente sommerso. L'approccio abituale è il cemento fibroso 304 o 316L, con un dosaggio più elevato o un grado più elevato localmente sulla linea del liquido. L'altro dettaglio è la profondità della copertura: la fibra inossidabile non sostituisce la copertura e la fibra esposta in superficie diventa comunque un sito di corrosione, quindi la copertura specificata deve essere soddisfatta completamente.

Sovrapposizioni del ponte del ponte di attraversamento del mare

Le sovrapposizioni degli impalcati dei ponti sulle traversate marittime rappresentano un'applicazione di alto valore. Il rivestimento è sottile, solitamente da 60 a 80 mm, sopporta il carico di fatica del veicolo ed è immerso nel cloruro marino, tre condizioni contemporaneamente in cui la fibra placcata non può sopravvivere. La pratica utilizza microfilo inossidabile o fibra 304 dall'1% al 2% in volume, spesso con barra rivestita in polimero o resina epossidica. Costa di più in anticipo, ma a fronte di una riparazione importante ogni cinque anni il costo dell’intera vita è inferiore. Questo è il motivo per cui i tender marini spesso richiedono la fibra inossidabile e rifiutano un sostituto placcato.

Il conto dei costi inossidabile: quando paga e quando spreca denaro

La fibra di acciaio inossidabile costa da sei a dieci volte quanto costa il filo trafilato a freddo placcato in rame, quindi non è mai la scelta migliore, è l'unica scelta. Se sia giustificato dipende da tre condizioni contemporaneamente: una durata prevista superiore a 15 anni, esposizione a cloruri o acidi e un luogo che non può essere riparato o è molto costoso da riparare. Lasciane perdere uno e il denaro sarà sprecato. È chiaramente vantaggioso nella zona di marea di una piattaforma offshore, nel rivestimento del serbatoio di decapaggio di un impianto chimico, nell'area attorno al giunto di dilatazione dell'impalcato di un ponte e nel serbatoio di aerazione di un impianto di trattamento delle acque reflue. Chiaramente non paga su un pavimento interno, in un seminterrato asciutto o su un grembiule che può essere rattoppato a piacimento, dove è sufficiente il filo ramato più un inibitore della corrosione. Nella scelta del grado, il 304 offre prestazioni affidabili al di sotto di 200 ppm di cloruro, il 316L trasporta molibdeno e mantiene circa 1000 ppm e l'immersione in acqua di mare o il sale antighiaccio richiedono 316L; 446 è un grado ferritico resistente al calore, buono fino a 1400 gradi Celsius ma non al cloruro, quindi non metterlo nel posto sbagliato. Una voce di costo viene regolarmente trascurata: il dosaggio dell'acciaio inossidabile non può semplicemente copiare il valore dell'acciaio al carbonio, perché l'intervallo di trazione è diverso e lo stesso obiettivo di resistenza alla flessione potrebbe richiedere una frazione di volume diversa, che rientra nel preventivo. Confrontare l'area dei punti di ruggine dopo 180 giorni di nebbia salina è il metodo più diretto, quindi chiedi ai fornitori i dati in condizioni di test identiche invece di confrontare i nomi delle qualità.

Quando vale la pena pagare di più

La decisione si riduce a tre questioni. C'è cloruro nell'ambiente, proveniente dall'acqua di mare, dal terreno salino o dal sale antigelo. L'elemento è a pareti sottili o si trova in una zona umida e secca. La vita del progetto va oltre i trent'anni. Due risposte sì rendono l'acciaio inossidabile la scelta ragionevole; un sì consente un approccio parziale, inossidabile nei punti critici e placcato altrove; tre nessuna risposta e la fibra placcata è del tutto adeguata. Per qualità, diametri e temperature nominali, la sezione inossidabile della pagina del prodotto in fibra di acciaio elenca le gamme 304 e microfili con diametro, lunghezza e resistenza, che possono essere utilizzate direttamente come dati di selezione.

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Microfilo ramato, tipo con estremità a gancio trafilato a freddo, incollato in fila, tipo rettificato, acciaio inossidabile 304 / 310S / 446 e fibra resistente al calore trafilata a fusione, fibra sintetica speciale UHPC, diametro da 0,2 a 1,0 mm, lunghezza da 6 a 60 mm, resistenza alla trazione da 700 a 2850 MPa, copertura del contenuto da 0,5% a 2% di volume e da 30 a 268 kg/m³. La produzione può essere organizzata in conformità con ASTM A820 o EN 14889-1 e possono essere forniti rapporti di ispezione dei lotti. Sono supportati tre tipi di imballaggio: cartoni, sacchi da tonnellate e sfusi. I termini commerciali sono facoltativi EXW/FOB/CIF/DDP.

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