Inibitori della corrosione per caldaie: tipologie, dosaggio e monitoraggio

Tipi comuni di inibitori della corrosione per caldaie e quando utilizzarli

Diverse sostanze chimiche inibitorie affrontano diversi meccanismi di corrosione. Scegli in base al tipo di caldaia (a vapore o ad acqua calda chiusa), alla chimica dell'acqua, alla metallurgia e ai limiti di scarico/normativi.

Scavenger di ossigeno (ad es. solfito di sodio, alternative all'idrazina)

Scopo: rimuovere l'ossigeno disciolto per prevenire vaiolature e corrosione sottodeposito. Tipico per il trattamento dell'acqua di alimentazione nei sistemi a vapore e per il trucco deaerato dove rimane ossigeno residuo.

Ammine filmanti (ammine volatili)

Scopo: Formare una sottile pellicola idrofobica sulle superfici metalliche lato condensa e vapore per proteggere le linee della condensa, gli scaricatori di condensa e gli scambiatori di calore. Utilizzato in sistemi in cui la corrosione da condensa (corrosione da neutralizzazione) è comune.

Costruttori di fosfato/alcalinità

Scopo: Mantenere l'alcalinità dell'acqua e formare strati protettivi di fosfato sull'acciaio nelle caldaie a bassa pressione o nei sistemi di reintegro dell'acqua. Deve essere controllato per evitare carryover e deposizione.

Nitrito/Molibdato per sistemi a circuito chiuso

Scopo: Fornire inibizione della corrosione per i metalli ferrosi nei sistemi chiusi di acqua calda (ad esempio idronici). Nitrito tipicamente utilizzato per sistemi chiusi ossigenati; il molibdato può essere scelto dove il nitrito è incompatibile.

Disperdenti polimerici e inibitori della soglia

Scopo: mantenere dispersi gli ossidi di ferro e i precipitati di durezza in modo che non formino siti di corrosione densi e sottodepositati. Spesso usato in combinazione con altri inibitori.

Come selezionare il giusto programma inibitore

La selezione richiede il bilanciamento della metallurgia del sistema, della qualità dell'acqua di alimentazione, della pressione/temperatura operativa, dei vincoli ambientali e della compatibilità con le sostanze chimiche esistenti.

• Identificare i meccanismi di corrosione dominanti (vaiolatura da ossigeno, corrosione uniforme generale, corrosione interstiziale, corrosione da condensa).
• Mappare i materiali del sistema (acciaio al carbonio, leghe di rame, gradi inossidabili) e dare priorità alla protezione delle parti più vulnerabili.
• Rivedi i limiti normativi per gli effluenti (fosfato, nitrito, molibdato) e scegli la chimica che soddisfa le restrizioni sullo scarico.
• Verificare la compatibilità chimica con i biocidi esistenti, gli inibitori delle incrostazioni e i prodotti chimici ammorbidenti/rigeneranti.
• Eseguire un test di compatibilità e prestazioni in laboratorio su piccola scala (coupon o cilindro rotante) prima dell'adozione su vasta scala.

Principi di dosaggio ed esempio di calcolo

Gli obiettivi di dosaggio sono normalmente espressi in mg/l (ppm) di inibitore attivo. Opzioni di strategia di dosaggio: alimentazione continua (preferita per sistemi a stato stazionario) o dosaggio a iniezione periodica (utilizzato per la manutenzione o l'avvio).

Fasi pratiche di dosaggio

• Stabilire la concentrazione residua target per l'inibitore (ad esempio, 150-300 ppm per alcune ammine filmanti o 200 ppm attivi per uno specifico scavenger di ossigeno: seguire le indicazioni del produttore).
• Misurare accuratamente il volume del sistema (litri o galloni), comprese le tubazioni e i percorsi di ritorno della condensa.
• Scegliere i punti di alimentazione in cui le sostanze chimiche si mescoleranno rapidamente (linea di reintegro/acqua di alimentazione, ritorno della condensa per le ammine filmanti).
• Utilizzare una pompa dosatrice dimensionata per mantenere la concentrazione target in base ai tassi di reintegro e allo scarico.

Esempio di calcolo (cifra per cifra)

Supponiamo che il volume del sistema = 10.000 L e l'inibitore target = 200 mg/L (ppm) attivo. Calcolo:

Passaggio 1: moltiplicare il volume per la concentrazione target: 10.000 × 200 = 2.000.000 (unità: mg).
Passaggio 2: Converti mg in grammi: 2.000.000 ÷ 1.000 = 2.000 g.
Passaggio 3: Converti grammi in chilogrammi: 2.000 ÷ 1.000 = 2 kg.
Massa richiesta di inibitore attivo = 2 kg per raggiungere 200 mg/L in 10.000 L.

Monitoraggio e controlli analitici

Implementare un programma di monitoraggio che verifichi la presenza dell'inibitore e le condizioni del sistema: non fare affidamento solo sui tempi di funzionamento della pompa.

Misurazioni di routine essenziali

• Residuo dell'inibitore (kit di test specifici del produttore o analisi di laboratorio) — frequenza: da giornaliera a settimanale a seconda della criticità.
• pH dell'acqua di alimentazione, dell'acqua della caldaia e della condensa: controlla l'alcalinità e aiuta a rilevare attacchi acidi o sovralimentazione.
• Ossigeno disciolto (DO) al makeup e post-disaeratore: conferma l'efficacia dello scavenger di ossigeno.
• Concentrazioni di ferro (Fe) e rame (Cu) in ppm o ppb: livelli in aumento indicano attività di corrosione.
• Solidi totali disciolti (TDS)/verifica del controllo di conducibilità e spurgo.
• Ispezione visiva di trappole, filtri e punti di campionamento; test periodici di esposizione dei coupon metallici per la velocità di corrosione (mm/anno).

Punti di iniezione, attrezzature e strategie di controllo

La corretta posizione di iniezione determina le prestazioni. Per prodotti chimici volatili, iniettare nell'acqua di alimentazione o nel ritorno di vapore/condensa; per gli inibitori sfusi iniettarli nell'acqua di alimentazione o nel pozzo caldo.

• Serbatoio/disaeratore dell'acqua di alimentazione: ottimo per gli assorbitori di ossigeno e i prodotti chimici sfusi per l'alcalinità.
• Hotwell/ritorno condensa: preferibile per filmare le ammine per proteggere le linee della condensa e gli scambiatori di calore.
• Linea di alimentazione della caldaia a valle del disaeratore: garantisce la miscelazione con l'acqua sfusa prima della trasformazione in vapore.
• Utilizzare pompe dosatrici non corrosive e conformi a NSF/ASME e valvole di ritegno per contropressione; installare porte di campionamento a monte e a valle dei punti di iniezione.

Risoluzione dei problemi comuni

La rapida identificazione dei problemi di alimentazione o compatibilità riduce i tempi di inattività. Utilizzare i sintomi dei dati misurati per isolare i problemi.

Sintomo: ferro persistentemente alto nell'acqua della caldaia

• Possibili cause: sottodosaggio, zone morte con ingresso di ossigeno, scarsa disaerazione. Azioni: verificare il residuo, aumentare il getto di depuratore DO, ispezionare il disaeratore e il ritorno della condensa per eventuali perdite d'aria.

Sintomo: formazione di schiuma o residui

• Possibili cause: eccessivo fosfato o sostanze organiche; precipitati difficili da sciogliere; ammine condensabili che causano carryover. Azioni: eseguire controlli di silice e fosfati, ridurre la concentrazione di fosfati, confermare il controllo dello spurgo della caldaia.

Sintomo: corrosione da condensa

• Possibili cause: basso pH della condensa, trascinamento acido, assenza di ammina filmante. Azioni: misurare il pH della condensa, prendere in considerazione un neutralizzatore di condensa o un'iniezione di ammina filmante nel ritorno della condensa.

Considerazioni su compatibilità, sicurezza e ambiente

Prestare attenzione alle interazioni multi-chimiche, alla sicurezza del personale e ai limiti di scarico delle acque reflue.

• Compatibilità: non mescolare mai sostanze chimiche sconosciute senza test di laboratorio. I nitriti possono reagire con alcune ammine e sostanze organiche. La sovralimentazione di fosfato causa deposizione: equilibrio con il disperdente.
• Sicurezza: molti assorbitori di ossigeno e prodotti concentrati di ammina sono pericolosi: utilizzare DPI, contenitori per lo stoccaggio e piani di risposta alle fuoriuscite adeguati.
• Normativa: controllare i limiti di scarico locali per fosfati, molibdato e nitriti. Laddove lo scarico è limitato, optare per prodotti chimici a basso impatto o trattamenti in loco prima dello scarico.

Conservazione dei registri e KPI

Mantieni un registro semplice che collega i record dei mangimi chimici ai risultati di monitoraggio e agli eventi di manutenzione. I KPI utili includono il tasso di corrosione (mm/anno), l'andamento del Fe in ppm, il residuo dell'inibitore e la frequenza di spurgo.

Lista di controllo dell'implementazione pratica

• Controllare i volumi d'acqua del sistema, la metallurgia e la chimica di composizione.
• Scegliere una famiglia di inibitori adatta al meccanismo di corrosione primaria.
• Esegui un tagliando da banco o un test di laboratorio per conferma prima dell'implementazione a livello di stabilimento.
• Installa misuratori, porte di campionamento e chiare SOP per l'alimentazione e il monitoraggio.
• Registra i risultati e regola le velocità di alimentazione in base ai residui misurati e alle tendenze del ferro.

Seguendo questi passaggi pratici si ridurranno i tassi di corrosione, si ridurranno gli interventi di manutenzione non programmata e si prolungherà la durata dei componenti. Se lo desideri, posso produrre un foglio di lavoro per il dosaggio stampabile o una SOP di esempio per il controllo degli inibitori dell'alimentazione continua su misura per il volume del tuo sistema e il tasso di dosaggio.