Lo scopo della indagine è stato quello di accertare le cause che hanno determinato la corrosione di tubi di un impianto di uno scambiatore, un evaporatore a tubi allagati, dove nel mantello passa ammoniaca liquida a -40°C e pressione 0,4 bar e nei tubi scorre acqua e cloruro di calcio con una concentrazione del 30% con un delta di temperatura di 5°C.
Al laboratorio sono stati consegnati alcuni spezzoni di tubo diametro 33,7 mm e di spessore 2,5 mm in acciaio al carbonio (Fig. 1).
Il tubo presenta delle corrosioni passanti sulla superficie esterna (Fig. 1 e 2).

A un iniziale esame visivo del tubo si nota che solo alcuni punti della superficie esterna sono caratterizzati da fori nel tubo, mentre la restante superficie non presenta rilevanti fenomeni di corrosione (Fig.3).
La sezione del tubo (Fig. 4), presenta nella superficie interna una estesa corrosione, evidente in Fig. 4 e Fig. 5.
Nella Fig. 5 la freccia gialla indica una dei punti in cui la corrosione è stata passante fino all’esterno del tubo.

L’esame al microscopio a scansione elettronica SEM è stato eseguito sulla superficie interna del tubo in Fig. 6 e Fig. 7 ed evidenzia una corrosione diffusa sulla superfice interna fatta di piccoli crateri all’interno dei quali la corrosione è avanzata fino a forare il tubo.
L’esame dello stesso foro, sul lato esterno del tubo in Fig. 8 conferma come il cratere, sviluppatosi internamente sia poi proseguito verso l’esterno.
Infatti anche la superfice intorno al cratere si presente uniforme e la corrosione localizzata al cratere.

L’esame chimica con EDS della superficie in prossimità del foro (Fig. 9) evidenzia all’interno del foro una concentrazione di cloro molto più elevata che sulla superficie esterna.

Infatti la distribuzione del cloro all’interno del foro, evidenziata dal colore viola della fig. 9 è molto più addensata all’interno del foro.
La distribuzione della concentrazione del ferro invece, uniforme sulla superficie esterna, viene a mancare all’interno del foro per la presenza di ossidi ed altri elementi che si sono concentrati nella cavità.

Nelle fig. 10 è presentata l’esame chimico all’interno del foro, relativa alla posizione 2 dove è confermata la presenza elevata di ossido di ferro e di cloro.

L’esame di una sezione del tubo evidenzia la superfice esterna perfettamente integra, mentre la superficie interna presenta numerose microcavità all’origine della corrosione del tubo.
La struttura del materiale è ferritica, tipica per questo tipo di materiale.

L’analisi del materiale è riportata di seguito ed identifica il materiale come un acciaio al carbonio del tipo P235 ( Carico di snervamento 284 N/mm² e carico di rottura Rm=507 N/mm²).

L’indagine ha evidenziato che la corrosione si è sviluppata all’interno del tubo, sul lato dove è presente il cloruro di calcio.
Le soluzioni di cloruro di calcio possono diventare corrosive se non opportunamente manutenute, in particolare in presenza di aria o in assenza di opportuno inibitori di corrosione o se la soluzione non è tenuta alcalina.
La corrosione è tipo pitting, causata dalla elevata concentrazione di cloro che nel tempo si è sviluppata all’interno dei crateri, presenti sulla superficie interna del tubo.
La corrosione diffusa nei tubi, evidenziata nell’esame del tubo, ha favorito la formazione di piccoli crateri in cui la concentrazione di ioni cloro ha determinato il pitting.
La corrosione è conseguente all’avere portato la temperatura dei tubi a temperatura ambiente per una manutenzione, anche se per solo pochi giorni, senza svuotare i tubi dal cloruro di calcio concentrato, questo determina una corrosione da pitting nell’acciaio al carbonio a temperature superiori a -15°C.