I materiali costruttivi con i quali vengono realizzati gli scambiatori di calore, non vengono spesso presi in considerazione, in quanto la semplicità della duty, non ci mette nella condizione di porci problemi. Ferro, rame, acciaio inossidabile, tutto va bene quando i fluidi sono l’acqua, l’aria, o l’olio.
Ci sono però casi specifici nei quali cominciano ad insorgere problemi di compatibilità tra i materiali costituenti le parti dello scambiatore ed i fluidi con i quali esse vengono a contatto:
Solitamente infatti i materiali tipici costituenti gli scambiatori possono essere:
- connessioni, ferro, rame, acciaio inossidabile (aisi 304 o aisi 316)
- piastre, acciaio inossidabile
- tubi, ferro, rame , acciaio inossidabile
- mantello/testate/diaframmi, ferro, acciaio inossidabile
- guarnizioni, gomma nitrilica, epdm
Se però dobbiamo riscaldare l’acqua di una piscina, fortemente clorata, con un’acqua di caldaia particolarmente calda, già potrebbero insorgere dei problemi di corrosione, infatti una concentrazione di cloruri elevata (>150-300 ppm) unita ad una elevata temperatura di parete, rende inutilizzabile l’acciaio inossidabile, come si può verificare dalle tabelle di corrosione dei maggiori produttori, obbligandoci a selezionare leghe alto legate e comunque materiali più nobili.
Se addirittura ci ritroviamo alle prese con acqua di mare, dovremo utilizzare scambiatori di calore a piastre con piastre di scambio in titanio, in quanto la concentrazione di cloruri diviene elevatissima, con fenomeni di pitting e corrosione, oppure nel caso di scambiatori di a fascio tubiero, dovremo utilizzare le parti a contatto in ammiragliato o cupro-nickel.
Il problema diventa ancora più complesso quando ci troviamo a dover raffreddare o riscaldare fluidi di processo contenenti acidi o altri elementi aggressivi, come può capitare quando si devono termostatare o raffreddare soluzioni di acqua ed acido solforico (nelle applicazioni galvaniche ad esempio), a questo punto ci possono venire in aiuto i diagrammi di isocorrosione che permettono di valutare rapidamente il tipo di materiale più corretto da adottare.
Per le guarnizioni il discorso è ancora più complesso, in quanto negli scambiatori a piastre, nei due casi sopra citati, indifferentemente potremo utilizzare nitrile, nitrile HT (alta temperatura), il tutto in funzione delle temperature di utilizzo. Spesso sui processi industriali, i fluidi dai quali andiamo a recuperare calore, contengono effluenti gassosi o liquidi, che sono il mix di code di produzione, contenenti solventi, idrocarburi, sostanze acide o basiche.
Questo porta a dover fare una attenta analisi per poter selezionare il corretto materiale, scendendo a volte a compromessi relativamente alla durata degli stessi, mettendo in preventivo delle manutenzioni programmate (scheduled service), per sostituirle rigenerando lo scambiatore.
Un completo elenco di tabelle di compatibilità è sicuramente un valido supporto in tutti questi casi, magari con l’assistenza di tecnici esperti.
