Studio dell’ossidazione a caldo di materiali altolegati per caldaie industriali

  • M. Rizzi
  • E. Guerrini
  • S. P. Trasatti

Abstract

Al fine di migliorare la durabilità di caldaie ad elevata efficienza per la produzione di energia, alimentate dai
più diversi combustibili, è essenziale sviluppare ed applicare materiali per alte temperature con caratteristiche di
resistenza a corrosione che ne garantiscano una “life time” elevata anche nelle condizioni di servizio più severe.
Scopo di questo studio è quello di investigare il comportamento a corrosione, con particolare attenzione ai
meccanismi di ossidazione a caldo, di alcuni acciai inossidabili tipicamente impiegati quali materiali per la
costruzione di caldaie industriali: 347HFG, 310N, 304HCu e la lega 617. Gli acciai oggetto dello studio sono stati
forniti nella forma di tubi senza saldatura. Il cuore della sperimentazione è rappresentato da una campagna di
prove di ossidazione a caldo in un intervallo di temperature tra i 700° e i 900°C e per tempi variabili dalle poche
ore ai giorni, in flusso continuo di ossigeno puro. Le ossidazioni sono state eseguite sia in continuo con l’ausilio
di una termobilancia, sia in discontinuo in convenzionali forni tubolari. Mentre le prime fornivano informazioni
di tipo cinetico, queste ultime avevano lo scopo di preparare campioni per le successive prove di
caratterizzazione. L’esame al SEM degli ossidi cresciuti sulla superficie dei campioni trattati termicamente per
una settimana evidenziano in tutti i casi una morfologia a tre strati. L’analisi EDS riconduce a CrOx, spinello Fe-
Cr e FeOx. Lo spessore medio del film di ossidazione non supera mai i 10-15 ?m Le caratteristiche elettrochimiche
della superficie dei campioni “as received” e dopo ossidazione termica per tempi variabili (da 1 a 7 giorni) sono
state valutate mediante l’ottimizzazione di esperimenti di polarizzazione anodica a 25 °C in una soluzione
elettrolitica H2SO4 3M + NaCl 0,7M. Il trattamento termico non modifica in modo sostanziale le caratteristiche
elettrochimiche dei singoli acciai inossidabili rispetto alla condizione “as received”. Lo stato di passività
iniziale è mantenuto, sebbene siano richieste correnti più elevate per garantirlo. Anche dopo ossidazione
termica, le caratteristiche dell’ossido superficiale sembrano simili, esibendo in tutti casi analoghi stati di
passivazione secondaria. Sono in corso analisi XPS per indagarne la natura.

Published
2013-06-03
Section
Memorie