Gli impianti di processo chimico possono esporre i materiali ad ambienti corrosivi impegnativi. Acidi, alcali, solventi, umidità e variazioni di temperatura possono influire sia sui materiali convenzionali sia sui sistemi compositi. Il materiale plastico rinforzato con fibra di vetro (FRP) viene utilizzato in alcune aree del processo chimico perché la matrice polimerica e la struttura di rinforzo possono essere selezionate e progettate in funzione delle condizioni di esercizio, mentre le fibre di vetro non arrugginiscono.

Questo articolo illustra come l’FRP viene utilizzato negli ambienti di processo chimico, come la scelta della resina sia collegata all’esposizione chimica e quali fattori gli ingegneri considerano normalmente prima di specificare un prodotto FRP. Il contenuto riguarda conoscenze generali del settore e non le prestazioni di una specifica configurazione di prodotto HotFRP.

Esposizione chimica negli impianti di processo

In un impianto chimico, i materiali possono essere esposti ad acidi, soluzioni alcaline, solventi, acqua di processo, detergenti e variazioni di temperatura. Le condizioni possono cambiare da un’area all’altra e comprendere:

  • Ambienti acidi: acido solforico, acido cloridrico, acido fosforico e acidi organici possono essere presenti in diverse applicazioni di processo.
  • Ambienti alcalini: idrossido di sodio, soluzioni di ammoniaca e alcune soluzioni detergenti alcaline sono utilizzati in determinate operazioni.
  • Esposizione a solventi: alcuni solventi possono essere aggressivi nei confronti di determinati sistemi di resina FRP.
  • Variazioni di temperatura: il passaggio da condizioni di processo calde a operazioni di lavaggio o risciacquo più fredde è un ulteriore fattore nella scelta del materiale.

Per questo motivo, un dato di resistenza chimica riferito a una condizione definita non deve essere considerato automaticamente come prova delle prestazioni in una miscela chimica diversa o in un altro intervallo di temperatura. È necessario considerare il profilo complessivo dell’esposizione.

Come la scelta della resina influisce sulla resistenza alla corrosione dell’FRP

Per l’FRP destinato ad ambienti corrosivi, il sistema di resina è una parte importante della progettazione del materiale, poiché costituisce la fase polimerica che circonda le fibre di rinforzo. Le costruzioni FRP destinate alla resistenza alla corrosione possono inoltre includere una superficie o una barriera specificamente progettata per questo scopo. Resina e struttura del laminato lavorano quindi insieme per limitare l’esposizione del rinforzo all’ambiente chimico.

Tra le famiglie di resine comunemente considerate per applicazioni FRP in ambienti corrosivi rientrano:

  • Poliestere isoftalico: utilizzato frequentemente nelle applicazioni FRP generali quando la formulazione scelta è adatta all’ambiente chimico.
  • Vinilestere: spesso preso in considerazione per condizioni chimiche più impegnative, poiché alcune formulazioni di vinilestere offrono una resistenza chimica più ampia rispetto ai sistemi poliestere standard.

Queste categorie non devono essere interpretate come livelli universali di prestazione. La resistenza chimica può variare in funzione della specifica formulazione della resina, della concentrazione della sostanza chimica, della temperatura, delle condizioni di esposizione e della costruzione FRP. La scelta della resina è quindi una decisione legata alle condizioni di esercizio e non una semplice graduatoria tra tipi di resina.

Prodotti FRP tipici negli impianti chimici

I prodotti FRP vengono utilizzati in diverse aree degli impianti di processo chimico quando la corrosione costituisce un fattore importante nella scelta dei materiali. Le applicazioni tipiche comprendono:

  • Grigliati FRP: utilizzati per passerelle, piattaforme e coperture di canalette nelle aree in cui possono essere presenti liquidi chimici o acqua di lavaggio. La struttura a maglia aperta può favorire il drenaggio e ridurre il ristagno dei liquidi.
  • Passerelle portacavi in FRP: utilizzate per sostenere e instradare cavi elettrici nelle aree in cui la resistenza alla corrosione rappresenta un importante criterio di scelta.
  • Scale a gabbia e parapetti in FRP: utilizzati attorno a serbatoi, scrubber e apparecchiature di processo, dove gli elementi di accesso possono essere esposti ad atmosfere corrosive.
  • Profili e supporti strutturali: utilizzati per alcune strutture secondarie, supporti e telai associati alle apparecchiature quando l’esposizione alla corrosione è considerata nella selezione del materiale.

Per informazioni specifiche sui prodotti, consultare le pagine dedicate a grigliati FRP, passerelle portacavi in FRP e scale a gabbia in FRP.

Dati per una singola sostanza chimica e per flussi chimici misti

Le informazioni sulla resistenza chimica sono normalmente associate a condizioni definite relative a materiale, sostanza chimica, concentrazione e temperatura. Un risultato o una classificazione ottenuti per un determinato ambiente chimico non devono essere automaticamente estesi a un flusso di processo contenente più sostanze chimiche o a condizioni operative sostanzialmente diverse.

Limite per i flussi chimici misti: le informazioni sulla resistenza relative a una determinata esposizione chimica, da sole, non dimostrano le prestazioni in un flusso chimico misto, con variazioni di temperatura o in un’altra condizione di esercizio sostanzialmente diversa. Nella scelta del sistema FRP deve essere considerato il profilo reale di esposizione.

Questa distinzione è particolarmente importante quando sono presenti contemporaneamente più sostanze chimiche. Un sistema di resina scelto per una determinata sostanza chimica può presentare un diverso livello di resistenza in un’altra miscela, concentrazione o temperatura.

Principali fattori di scelta per gli ambienti chimici

Per la scelta dell’FRP in un impianto di processo chimico, gli ingegneri considerano generalmente diversi fattori:

  • Ambiente chimico: identificare le sostanze chimiche presenti, i relativi intervalli approssimativi di concentrazione e se l’esposizione è continua, intermittente oppure associata a sversamenti e operazioni di pulizia.
  • Temperatura: considerare il campo di temperatura di esercizio e di pulizia, poiché la resistenza chimica può variare con la temperatura.
  • Resina e costruzione FRP: selezionare un sistema di resina e una costruzione resistente alla corrosione adeguati all’esposizione prevista, senza basarsi esclusivamente sul nome della famiglia di resina.
  • Requisiti meccanici: considerare luce, carico, rigidezza, impatto e altri requisiti strutturali insieme alla resistenza alla corrosione.
  • Installazione e modifiche in cantiere: quando il taglio o la foratura espongono il laminato o gli strati superficiali resistenti alla corrosione, l’area interessata può richiedere una sigillatura o una riparazione adeguata in funzione della specifica costruzione FRP.
  • Economia complessiva del progetto: la scelta del materiale può considerare il costo iniziale, i requisiti costruttivi, l’installazione, la manutenzione e la severità dell’ambiente di esercizio.

Nessuna configurazione FRP singola è adatta a tutti gli ambienti di processo chimico. Un buon punto di partenza consiste nel definire chiaramente l’esposizione chimica, la concentrazione, l’intervallo di temperatura, i requisiti meccanici e la costruzione FRP prevista.

Conclusione

L’FRP viene utilizzato negli impianti di processo chimico per applicazioni quali grigliati, passerelle portacavi, scale, parapetti e alcuni componenti strutturali quando l’esposizione alla corrosione è un fattore importante nella progettazione. La scelta della resina è una parte fondamentale del processo, ma la famiglia della resina, da sola, non definisce le prestazioni del sistema FRP finito.

Una scelta appropriata considera l’intero ambiente di esercizio, compresi il tipo e la concentrazione delle sostanze chimiche, la temperatura, le condizioni di esposizione, i requisiti meccanici e la costruzione FRP. I dati pubblicati di resistenza relativi a una condizione chimica definita non devono essere generalizzati a condizioni di processo sostanzialmente diverse o a miscele chimiche.