Migliori materiali per i tubi degli scambiatori di calore a fascio tubiero

I migliori materiali per i tubi negli scambiatori di calore a fascio tubiero dipendono dalla chimica del fluido, dalla temperatura, dalla velocità e dal rischio di incrostazione. Cu-Ni 90/10 e 70/30 eccellono in acqua di mare naturale; l’ottone alluminio (C68700) è indicato per acque più pulite con cloruri; il titanio (Grado 2) offre la massima resistenza a corrosione ed erosione ma con costi più elevati; gli acciai inossidabili 316L/duplex sono adatti a molti servizi petrolchimici; l’ottone ammiragliato (C44300) è ideale per acque a basso contenuto di cloruri e prive di solfuri.

Seguire le linee guida TEMA e AMPP garantisce prestazioni ottimali. Admiralty Industries produce tutte queste leghe secondo standard internazionali e supporta gli ingegneri nella scelta del materiale più adatto alle specifiche applicazioni marine o petrolchimiche.

La rottura dei tubi è una delle cause più comuni di fermo di uno scambiatore di calore. La scelta errata della lega può provocare erosione per impatto, vaiolatura (pitting), corrosione sotto sforzo o biofouling, soprattutto in ambienti marini e petrolchimici dove cloruri, solfuri o ammoniaca sono frequenti. Organismi come TEMA forniscono standard di progettazione, mentre AMPP (ex NACE) e la Copper Development Association (CDA) offrono dati sulla corrosione e indicazioni sull’uso dei materiali.

1. Definire il servizio: raffreddamento vs. condensazione, acqua di mare vs. acqua di processo, pulita vs. con incrostazioni.

2. Verificare la chimica: cloruri, solfuri/H₂S, ammoniaca, sabbia/limi, biocidi (clorazione).

3. Considerare la velocità: rimanere entro la velocità massima di progetto della lega per evitare erosione.

4. Abbinare temperatura e pressione: in particolare per inox e titanio.

5. Bilanciare il costo di ciclo vita: CAPEX vs. margine di corrosione, frequenza di pulizia, fermi impianto.

Ideale per: Raffreddamento con acqua di mare naturale, riscaldatori/condensatori di salamoia per desalinizzazione, HVAC marino, rischio moderato di erosione.

Perché funziona: Il Cu-Ni forma film protettivi in acqua di mare aerata e resiste meglio di ottoni e ottone ammiragliato a erosione/impingement; il 70/30 offre maggiore resistenza meccanica e tolleranza alla velocità rispetto al 90/10.

Attenzione: Inquinamento da solfuri (acque portuali, zone stagnanti) e ammoniaca possono degradare i film protettivi; è fondamentale il controllo di filtrazione e clorazione.

Quando usarlo: Prestazioni comprovate e costo competitivo in acqua di mare senza passare al titanio, specialmente in desalinizzazione MSF/MED e impianti navali.

Ideale per: Acque più pulite con basso contenuto di cloruri e scarsa contaminazione da solfuri/ammoniaca; condensatori di centrali e alcuni raffreddatori industriali.

Perché funziona: L’ottone all’alluminio migliora la resistenza all’impingement e ai cloruri rispetto all’ottone ammiragliato; entrambi sono diffusi in acque non inquinate e con velocità controllate.

Attenzione: Ammoniaca o solfuri possono causare attacchi rapidi; non indicati per acqua di mare inquinata.

Quando usarlo: Qualità dell’acqua nota e controllata (prese fluviali/lacustri, circuiti chiusi) e vantaggi economici rispetto a leghe più costose.

Ideale per: Molti servizi petrolchimici, alcune acque salmastre e applicazioni ad alta temperatura dove le leghe a base rame non sono sufficienti.

Perché funziona: Il 316L può operare in acqua di mare aerata per alcune componenti; duplex e super duplex offrono maggiore resistenza ai cloruri e più elevata resistenza meccanica.

Attenzione: Rischio di corrosione sotto sforzo da cloruri ad alte temperature; serve attenzione a crepe e giunzioni saldate.

Ideale per: Servizi con cloruri altamente aggressivi, acqua di mare calda, alte velocità e impianti che richiedono massima continuità operativa.

Perché funziona: Eccellente resistenza a pitting, corrosione sotto deposito, erosione e biofouling; spesso il più conveniente nel ciclo di vita in condizioni marine severe.

Attenzione: Costo elevato e rischio di grippaggio; importante evitare accoppiamenti galvanici sfavorevoli.

In alcune applicazioni, materiali non metallici (gomma, polimeri, plastiche rinforzate con fibre) sono usati come componenti o rivestimenti per isolare il tubo da fluidi corrosivi, soprattutto quando incrostazioni o chimiche aggressive rendono inadatti i metalli.

• Soluzioni di base: Cu-Ni 90/10 o 70/30; passare al titanio per alte temperature/velocità o acque inquinate.

• Note di progetto: Rispettare i limiti di velocità per evitare erosione; gestire clorazione e filtrazione.

• Scelte tipiche: Cu-Ni 90/10 in sezioni con salamoia deaerata; 316L o leghe superiori in sezioni con acqua di mare aerata; titanio dove il ciclo di vita lo richiede.

• Scelte tipiche: 316L/duplex per molti servizi idrocarburici; Cu-Ni o titanio sul lato acqua di mare dei condensatori; ottone alluminio in acque pulite a basso rischio di contaminanti.

• Velocità del fluido e solidi – L’erosione-corrosione accelera oltre le velocità limite della lega.

• Ossigeno e biocidi – Le leghe a base rame necessitano di film ossidi stabili in acque aerate; la clorazione deve essere controllata.

• Contaminanti (solfuri, ammoniaca) – Anche tracce possono attaccare le leghe di rame; in caso di rischio optare per titanio o inox/duplex.

• Strategia di pulizia – Scegliere metodi compatibili con la lega per evitare danni ai film protettivi o abrasioni.

La scelta del miglior materiale per i tubi di uno scambiatore a fascio tubiero non è solo una decisione progettuale, ma un impegno operativo di lungo periodo. Il giusto compromesso tra resistenza alla corrosione, prestazioni termiche, costi e facilità di manutenzione garantisce affidabilità per decenni.

Che si tratti di Cu-Ni per resistenza all’acqua di mare, ottone alluminio per convenienza in acque pulite, inox/duplex per versatilità petrolchimica o titanio per protezione massima, la chiave è adattare il materiale all’ambiente di esercizio. Collaborare con un fornitore esperto che conosce sia l’ingegneria che l’applicazione consente di ridurre i fermi imprevisti, abbattere i costi di ciclo vita e mantenere l’impianto alla massima efficienza.

Admiralty Industries fornisce tubi in materiali conformi agli standard internazionali, con certificazione completa di laminazione e dimensioni personalizzate. I nostri esperti possono aiutarti a individuare la lega più adatta alla tua applicazione marina, petrolchimica o di raffreddamento industriale, garantendo conformità a TEMA e ASTM.

Contatta il nostro team tecnico per discutere i requisiti del tuo progetto o richiedere un preventivo dettagliato.

Copper Development Association. Seawater System Design: Heat Exchangers and Piping. Copper Development Association Inc., 2017, https://www.copper.org/applications/marine/cuni/applications/seawater_system_design/heat_exchangers_piping/.

Tubular Exchanger Manufacturers Association. TEMA Standards. TEMA, https://tema.org/.

Association for Materials Protection and Performance (AMPP). Multiple Effect Distillation (MED). In Corrosion Management and Control in Desalination, AMPP, Chapter 7, https://content.ampp.org/books/book/19/chapter/2214600/.