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Il settore delle acque potabili 2017-04-06T09:58:19+00:00

Gli inox usati nel ciclo dell’acqua

Fra gli acciai inossidabili quelli della serie austenitica al cromo-nichel, in particolare AISI 304 e 304L (EN 1.4301 e 1.4306), o al cromo nichel-molibdeno, in particolare AISI 316 e 316L (EN 1.4401 e 1.4404), nei formati facilmente reperibili sul mercato, hanno trovato maggiore impiego nel ciclo dell’acqua.

Nella tabella 2, composizione chimica e principali caratteristiche dei tipi più usati:

Tabella 2: composizione chimica percentuale dei tipi di acciai inossidabili comunemente usati nel ciclo dell’acqua.

La scelta dell’uno o dell’altro tipo dipende da vari fattori, da tenere sempre presenti per identificare la giusta lega in base all’applicazione.

I parametri principali sono:
– concentrazione degli aggressive, in particolare di ioni cloro e fluoro;
– temperatura di esercizio;
– velocità del fluido sulle pareti del materiale;
– finitura superficiale;
– collegamento con altri materiali.
In ogni caso,  sull’innesco di fenomeni corrosivi influiscono altri fattori; ad esempio, un’attenta progettazione che elimini possibili pericoli dovuti a depositi aggressivi sarà una garanzia in più per l’efficienza dell’impianto.

Resistenza alla corrosione

Scegliere o meno l’acciaio inox, in generale dipende dalla presenza di ambienti particolarmente aggressivi. Ecco perché occorre disporre di un materiale che assicuri durata nel tempo senza, oltretutto, necessità di dover intervenire con opere di manutenzione, come può invece succedere per acciai al carbonio o altre leghe rivestite. I fattori determinanti per l’innesco di un fenomeno corrosivo, a seconda del materiale e dell’agente aggressivo sono distinguibili in:

per il materiale:
– composizione chimica;
– struttura;
– disegno del particolare;
– modalità di messa in opera;

per l’agente aggressivo:
– composizione chimica;
– concentrazione;
– temperatura;
– velocità relativa rispetto al materiale.

Quando la scelta ricade sull’inox, occorre specificare quale tipo utilizzare; in questo caso, i fattori determinanti divengono, principalmente, concentrazione dell’agente aggressivo (in particolare ioni cloro e ioni fluoro) e temperatura.

Come accennato precedentemente, gli inossidabili della serie austenitica, conosciuta come serie 300, offrono il miglior comportamento nei confronti dei fenomeni corrosivi; in particolare quelli legati al cromo-nichel-molibdeno, in virtù di un film passivo alquanto resistente.

È bene adottare anche delle precauzioni in fase di lavorazione e messa in opera, per ridurre i fenomeni di innesco della corrosione sull’inox.
In primis, bisogna evitare qualsiasi forma di contaminazione, per esempio ferrosa, che potrebbe verificarsi durante lo stoccaggio o per effetto di lavorazioni con utensili precedentemente usati su acciaio al carbonio. Un inox inquinato è sicuramente più suscettibile a inneschi corrosivi.
Le giunzioni saldate con materiale d’apporto devono essere eseguite con elettrodo compatibile con il metallo di base, mentre le unioni meccaniche devono prevedere che i materiali costituenti l’organo di collegamento, ad esempio i bulloni, siano anch’essi in inox o di pari nobiltà (es. monel). In tal modo si eviteranno spiacevoli fenomeni di corrosione dovuta ad accoppiamento galvanico.

La decontaminazione delle superfici può avvenire con prodotti decapanti e passivanti opportunamente calibrati e utilizzati; per la pulizia potranno essere impiegati detergenti non a base clorata. Solitamente l’acqua e sapone o l’acqua addizionata con soda costituiranno degli ottimi prodotti per la pulizia dell’inox. Anche il vapore sarà un ottimo sanificante, controllando in ogni caso la composizione dell’acqua di partenza.

Igienicità, cessioni, decreti e norme

L’igienicità di un materiale, in generale, può essere definita come la combinazione di una serie di aspetti:

1. Resistenza alla corrosione, che si manifesta con:

– inerzia nei confronti delle sostanze con cui il materiale viene in contatto, così da evitare cessioni di suoi elementi costituenti che alterino le proprietà organolettiche o tossicologiche;
– resistenza all’azione di detergenti, solventi, sanificanti, disinfettanti, così da permettere azioni atte a rimuovere anche le più piccole tracce di depositi, sporcizia e inquinamento batterico;

2. assenza di qualsiasi rivestimento protettivo che, quando si scheggia, si usura, si fessura o comunque si deteriora, crea discontinuità superficiali che si trasformano in ricettacoli di germi e sporcizia; tali discontinuità possono causare fenomeni corrosivi o portare allo scoperto un materiale di base che potrebbe essere tossico;

3. superficie compatta priva di porosità: la superficie non deve assorbire particelle di qualsiasi provenienza, che in seguito alterino il prodotto con cui vengono in contatto;

4. elevata resistenza agli urti e alle sollecitazioni meccaniche in genere: sbeccature e cricche diventerebbero terreni fertili per i germi;

5. resistenza agli shock termici: durante il ciclo di utilizzo gli sbalzi di temperatura non devono creare rotture o cricche per i motivi già citati;

6. elevata rimovibilità batterica: nei cicli di pulitura e sanificazione attrezzature e impianti, le cui superfici vengono regolarmente contaminate da colonie di batteri, devono poter ripristinare in toto le loro qualità originarie. La rimovibilità batterica deve anche essere assicurata per tutto il ciclo di vita;

7. bassa ritentività batterica: rimuovere i batteri è possibile, ma se già trovano vita dura nel formarsi vengono migliorate le condizioni di esercizio.

Gli acciai inossidabili, in tutte le loro tipologie, offrono un’ottima risposta a tutte queste richieste; ad esempio, si osservi in figura 1 l’andamento della ritentività batterica in funzione del numero di lavaggi per superfici usate di vari tipi di materiale.

A tal proposito, evidenziamo l’esistenza di una lista positiva degli acciai inossidabili contenuta nel Decreto del 21 marzo 1973, il quale fissa la “Disciplina igienica degli imballaggi, recipienti, utensili destinati a venire in contatto con le sostanze di uso alimentare o con le sostanze di uso personale”. Tale lista annovera, con i relativi aggiornamenti, una trentina di acciai inossidabili, tra cui i più impiegati sono certamente l’AISI 304 e 316 (EN 1.4301 e 1.4401).
Lo stesso decreto riporta all’art. 37 i limiti di migrazione specifica per gli oggetti di acciaio inossidabile destinati al contatto prolungato o breve con sostanze alimentari. Tali limiti sono fissati sulla base di prove convenzionali e comunque sono ben superiori ai valori effettivi che si riscontrano nella pratica; lo scopo principale è, giustamente, la tutela del consumatore.
Il Decreto legislativo n° 108 del 17 Febbraio 1992 ha ribadito l’idoneità dell’inox a venire in contatto con sostanze alimentari; tale decreto è stato emanato in attuazione delle direttive CEE, atte ad uniformare le legislazioni specifiche degli stati membri.
Sia a livello nazionale che europeo, inoltre, sono in corso i lavori per la stesura di documenti relativi ai materiali in contatto con l’acqua destinata al consumo umano.
Per ciò che riguarda il documento nazionale, gli acciai inossidabili compariranno facendo riferimento alla lista positiva contenuta nel sopraccitato D.M. 21/3/73, mentre per ciò che concerne il documento europeo sono in fase di definizione i vari punti toccati e le modalità di stesura dello stesso.
Test di cessione, commissionati dalla Comunità Europea ad alcuni laboratori nazionali, hanno evidenziato risultati estremamente confortanti per l’acciaio inossidabile.
Inoltre è in fase di progetto una norma europea dedicata alle tubazioni ed ai raccordi per il trasporto di liquidi acquosi compresa l’acqua destinata al consumo umano (prEN 10312 “Stainless steel tubes and fittings for the conveyance of aqueous liquids including water for human consumption”).
Infine è da citare la norma ANSI/NSF 61 “Drinking Water System Components – Health Effect, vigente negli Stati Uniti già da tempo, in cui l’acciaio trova ampio spazio come materiale idoneo al contatto con l’acqua potabile.

Il settore delle acque reflue

L’utilizzo di acciaio inossidabile negli impianti di depurazione delle acque reflue è in continua crescita. In varie parti del mondo si è giunti a considerare l’inox come uno dei materiali più idonei a questo tipo di applicazione, proprio grazie alle sue caratteristiche di resistenza alla corrosione, di agevole trasformazione ed installazione. In America, dal 1960 sono stati costruiti circa 1600 impianti di depurazione di acque reflue in cui l’inox ha trovato applicazione (sistemi di areazione, tubazioni di ricircolo dei biogas e di trasferimento fanghi, saracinesche, valvole, griglie, corrimano, etc..). I tipi di acciaio inossidabile generalmente impiegati sono l’AISI 304 (EN 1.4301) e l’AISI 316 (EN 1.4401) eventualmente nelle versioni a basso carbonio (304L, 316L).

Solo in casi estremi (es. elevati tenori di cloruri) si ricorre a leghe più nobili come gli acciai inossidabili duplex (es. 2205 – EN1.4462) o i superaustenitici con elevati tenori di Molibdeno (6%). Vari fattori influiscono sulla scelta del giusto tipo, primo fra tutti il tenore di cloruri presenti nell’acqua; occorre comunque tener presenti le condizioni di velocità del fluido, le lavorazioni di messa in opera, la presenza di depositi etc.

L’acciaio inox si rivela fondamentale anche dal punto di vista economico: i minimi costi di manutenzione consentono risparmi notevoli nell’arco di vita utile dell’impianto. Questo aspetto è tanto più importante se si ricorda che la così detta “Legge Merloni” (legge quadro in materia di lavori pubblici N.109 11 febbraio 1994) pone l’accento anche sulle esigenze di gestione e manutenzione oltre che sui criteri dell’intera progettazione.

Un esempio di LCC (Life Cycle Cost)

Per sottolineare il concetto di “Costo del Ciclo di Vita”, il NiDI (Nickel Development Institute) ha eseguito un calcolo comparato che ha consentito di quantificare, per alcune parti dell’impianto di Canegrate (fig. 10) realizzate in acciaio al carbonio verniciato o zincato, le differenze dalla soluzione in acciaio inossidabile.

I parametri fondamentali per il calcolo e i risultati sono evidenziati nelle tabelle di seguito:

PARAMETRI PER IL CALCOLO

RISULTATI

Il trasporto del gas

 

I tubi metallici flessibili o compensatori di dilatazione, realizzati interamente in acciaio inossidabile austenitico, vengono impiegati in qualsiasi connessione per fluidi (es. gas) dove non possa essere impiegato un tubo metallico rigido per problemi di movimenti, vibrazioni, dilatazioni termiche, difficoltà di accoppiamento e disaccoppiamento.

A volte il loro impiego causa un maggior costo del prodotto iniziale, che viene però rapidamente recuperato dai risparmi ottenuti nel montaggio e nella durata del prodotto installato.

Grazie all’acciaio inossidabile, infatti, la vita attesa in esercizio è tale da ridurre, o anche annullare, l’esigenza di fermate dell’impianto per sostituzioni. Fermate che, nella maggioranza dei casi, costano maggiormente rispetto al valore del prodotto che viene sostituito.

L’impiego di questi prodotti è fondamentale in una strategia di riduzione dei costi d’installazione e manutenzione di un impianto.

Normative specifiche hanno contribuito a migliorare la qualità dei prodotti fabbricati in Europa ed hanno permesso alle società di Engineering e agli utilizzatori di conoscere meglio le prestazioni di questi prodotti.

In particolare con l’avvento del CEN i lavori per la creazione di norme europee specifiche sono stati affidati all’ECISS/TC 29/SC 13. In questi anni sono state redatte anche norme in collaborazione con l’ISO e quindi ISO EN.

Successivamente all’entrata in vigore delle Direttive Europee quali la PED (Pressure Equipment Directive), CPD (Construction Product Directive), IPMA (Industrial Piping Metallic Above ground), UPV (Unfired Pressure Vessel), il comitato ha ricevuto mandato dal CEN di rivedere tutte le norme scritte fino a quel momento per armonizzarle, quando necessario, alle Direttive stesse.

Questo è il lavoro che il Sottocomitato Tecnico sta svolgendo, che sarà seguito dalla redazione di norme per impieghi specifici, su richiesta degli utilizzatori.

Di seguito riportiamo un elenco di norme già vigenti e un elenco di norme in fase di preparazione.

NORME VIGENTI

NORME IN FASE DI PREPARAZIONE