Casi di studio

Formazione dello strato di materiale composito formato da tessuto con fibre di carbonio e resina PRS. Il numero degli strati di tessuto è predeterminato dal nostro programma di calcolo, in funzione dei parametri d’esercizio (pressione e temperatura) e delle caratteristiche geometriche e dimensionali del componente. Gli strati devono essere applicati sempre su materiale fresco o in fase di catalisi. Qualora fosse prevista l’applicazione di uno spessore maggiore di 8 mm, sarà necessario lasciar polimerizzare i primi 8 mm per almeno 12 ore prima di successive applicazioni

Controlli e collaudi:

 Controllo visivo atto a garantire l’assenza di pori, inclusioni o fibre non impregnate

 Controllo degli spessori con calibro o spessimetro magneto-induttivo secondo ISO 12944 e SSPC PA-2.

 Misura della durezza del composito (>30°) mediante durometro Barcol (ASTM D2583) Alla fine dell’ispezione verrà consegnato un report, integrato dalla relazione di calcolo

Figura 4. Fasi di controllo delle superfici sabbiate

Si procede quindi alla creazione di un fascia di non aderenza in corrispondenza delle saldature indebolite, al fine di consentire un più efficace scarico delle tensioni.

Successivamente a questa operazione, le superfici sabbiate vengono ricoperte della resina primer.

La fase successiva consiste nell’applicazione di una strato della resina “PRS” miscelata con materiale inerte, al fine di livellare le irregolarità superficiali, creare uno strato dielettrico che isoli il substrato metallico dalla fibra di carbonio ed offrire un omogeneo strato di adesione e distribuzione dei carichi per la deposizione del composito fibra/resina.

Si può poi procedere, come da requisiti progettuali, all’applicazione dei 32 strati di fibra di carbonio impregnati di resina “PRS” e con l’interposizione di fibra di vetro con il fine di favorire l’impregnazione e l’adesione fra gli strati. Lo spessore nominale del laminato finito sarà di circa 20 mm.

Figura 5. Applicazione del tessuto di fibra di carbonio

Nel corso dell’applicazione vengono costantemente monitorate le condizioni ambientali e valutate la durezza e gli spessori intermedi dell’applicazione, al fine di poter pianificare eventuali azioni correttive. In particolare viene posta particolare cura alla finitura delle zone potenzialmente critiche, quali ad esempio selle, bocchelli e passo uomo, ove eventuali irregolarità o difetti potrebbero comportare dei punti deboli per il rivestimento.

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Figura 6. Aspetto finale del rivestimento “PRS” in corrispondenza di uno stacco sulla generatrice superiore del mantello

Il ciclo di rivestimento prevede infine l’applicazione di uno strato protettivo di resina vinilestere modificata in qualità di smalto trasparente (topcoat), al fine di migliorare la finitura superficiale e garantire la necessaria protezione al composito. A termine dell’applicazione, alla presenza dei responsabili dell’impianto, viene svolto da un ispettore il collaudo finale che, oltre al controllo visivo volto ad accertare l’assenza di difettosità, prevede il controllo degli spessori con strumento magnetico e del grado di reticolazione della resina e viene fornita al Cliente una dettagliata documentazione inerente all’intervento, che comprende le relazioni di calcolo dell’ingegneria, i verbali dei controlli intermedi e del collaudo finale, il report descrittivo dell’intero processo applicativo e la sequenza fotografica delle lavorazioni.

Figura 7. Aspetto finale del rivestimento “PRS” sul mantello del serbatoio 3.2 Impianto petrolchimico

L’intervento descritto è inerente alla riparazione temporanea di una linea DN150 di riciclo di un serbatoio contenente soda, sulla quale si è verificato un trafilamento da uno stacco DN25.

L’intervento pianificato prevede l’eliminazione perdita con sigillatura e fasciatura con il sistema PRS; la fasciatura avrà spessore di almeno 5 mm ed un’estensione longitudinale pari a 4 volte il diametro, con il difetto localizzato in posizione centrale

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Figura 8. Progetto per la realizzazione dell’intervento e situazione prelavori della linea La lavorazione ha previsto la preparazione superficiale ed il contenimento della perdita con una pulizia delle superfici ed applicazione fascetta “Band-it” per il contenimento della perdita.

Fa seguito l’applicazione di stucco epossidico ad alta resistenza sullo stacco DN 25, sulla fascetta Band-it e sul tubo DN150 al fine di sigillare e mettere in sicurezza la perdita e conferire resistenza meccanica a tutto il sistema.

Fig. 9. Applicazione dello stucco ad alta resistenza e dello strato di resina con inerte Il ciclo di lavoro prevede poi la deposizione del primer chimico e dello strato di resina S1 con inerte tixotropizzante e la successiva deposizione di più strati di tessuto in fibra di carbonio impregnati di resina, interposti a strati di fibra di MAT di vetro, sino al raggiungimento dello spessore di fasciatura PRS richiesto.

Lo spessore medio richiesto per garantire una pressione di 20 bar è di 5 mm, con un coefficiente di sicurezza >6 (come richiesto da specifica tecnica).

Ogni 2 strati di fibra di carbonio viene applicata una calza di rinforzo in fibra di vetro, al fine di garantire la massima aderenza tra gli strati applicati, la compattezza delle fibre e l’espulsione di eventuali bolle d’aria ed eccessi di resina.

A lavorazione ultimata vengono effettuati il controllo visivo della riparazione, la verifica dello spessore finale della fasciatura e la misura della durezza del composito con durometro Barcol (>min 30°).

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Figura 10. Aspetto finale della tubazione

3.3 Valvola impianto petrolchimico

Il seguente caso di riferisce alla riparazione temporanea della valvola di comando della linea acqua mare di uno scambiatore, che ha mostrato delle perdite in corrispondenza dell’accoppiamento flangiato.

Figura 11. Aspetto della valvola prima dell’intervento

La tubazione interessata ha un diametro nominale di 250 mm ed una pressione di esercizio di 5 bar.

Rispetto al caso precedente, al quale si può far riferimento per la procedura di lavoro, l’applicazione ha previsto il riempimento dell’accoppiamento flangiato mediante stucco ad alta resistenza al fine di creare un corpo “monolitico” e massimizzare la resistenza meccanica del sistema.

La lunghezza totale del composito è stata di 80 cm, con uno spessore finale di 7 mm.

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Figura 12. A sinistra riempimento dell’accoppiamento flangiato, a destra aspetto finale della riparazione.

4. Conclusioni

Nel corso degli ultimi 15 anni GMA ha avuto modo di applicare il sistema PRS ad una molteplice casistica di problematiche corrosive su componenti di impianto, spesso diagnosticate grazie a CND predittivi ed aiutando i gestori di impianto a ridurre al minimo le perdite di produzione.

Il sistema PRS è oggetto di continui interventi migliorativi e riconoscimenti, fra i quali citiamo:

 Periodica ripetizione dei test meccanici sul sistema

 Progetto di R&S LR47/78 in collaborazione con l’università di Trieste per l’implementazione di un sistema di monitoraggio in opera

 Attestazione di coerenza con i requisiti della circolare ISPESL OO-07/0000821/10

 Valutazione con l’ente certificato TÜV SÜD di Monaco dell’iter per la certificazione ISO/TS 24817

 Ricerca di resine alternative a basso impatto ambientale e alta resistenza termica per la laminazione

In sintesi, i principali vantaggi del sistema G.M.A. PRS, se confrontato con altri sistemi di ripristino uso, sono:

 Affidabilità legata alla qualità dei materiali e all’esperienza del personale

 Rigore e basi teoriche e sperimentali nella progettazione, effettuata ad hoc per ogni intervento

 Sicurezza per gli applicatori e per l’impianto in generale

 Tempi di intervento e realizzazione rapidi su impianto in marcia e senza lavorazioni a caldo

La presenza sul territorio e l’esistenza di contratti quadro di manutenzione pluriennali in vari siti permette agli ispettori GMA di monitorare nel tempo lo stato delle riparazioni fatte con il sistema PRS. Ciò ha consentito di osservare un corretto mantenimento delle riparazioni temporanee per un periodo anche di 5 anni fino alla sostituzione della componente interessata.

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5. Bibliografia

[1] Comel L. Rinforzo strutturale in P.R.S. di un grande serbatoio G.P.L. in seguito a

“warning” da CND. Senza alcuna interruzione dell’operatività. Atti del congresso MCM 2013, Milano

[2] Comel L. Stefanini P. Messa in sicurezza di un grande serbatoio G.P.L. Fluid Trasmissioni di potenza. 2013;6(Novembre):30-32

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