Carlo Mapelli: il futuro delle valvole industriali

Carlo Mapelli – membro del Comitato Scientifico di IVS 2017, docente Politecnico di Milano e Presidente di AIM (Associazione Italiana Metallurgia), approfondisce in questa intervista l’uso di nuove tecnologie applicate al mondo delle valvole.

1. Quali saranno, secondo le sue conoscenze e la sua esperienza, le tendenze dei materiali e gli sviluppi nella progettazione delle valvole industriali nel prossimo futuro?

L’attenzione si concentrerà sull’aumento di tenacità e resistenza alla corrosione per migliorare la sicurezza degli impianti e delle attrezzature, mentre l’aumento della resistenza permetterà di diminuire il peso dell’apparecchiatura e facilitarne la movimentazione. L’incremento in termini di resistenza alla corrosione e tenacità sarà ottenuta con l’uso intensivo di super-duplex, delle superleghe a base di nichel e tipi di acciaio inossidabile Maraging. Questi sono conosciuti anche come acciai inossidabili PH che uniscono l’elevata resistenza tipica degli acciai inossidabili martensitici ad una migliorata resistenza alla corrosione derivante dalla bassa concentrazione di carbonio. Uno sviluppo interessante nel prossimo futuro può essere visto anche nella possibile introduzione di acciai austenitici al manganese e alluminio, esenti da cromo, caratterizzati da una riduzione di peso, una migliorata resistenza alla corrosione e da una combinazione di resistenza e duttilità notevolmente elevata: la prima applicazione di questo materiale potrebbe essere rappresentata dai componenti che hanno subito fenomeni di usura.

2. Come vede lo sviluppo degli standard sui materiali nelle diverse parti del mondo?

In alcuni casi particolari la crescita del numero degli standard sui materiali è dovuta all’aumento dell’aggressione ambientale e della corrosione che caratterizza i nuovi settori d estrazione dii gas e petrolio sia negli impianti  on-shore che off-shore, poiché questi ultimi possono essere sottoposti a condizioni di lavoro considerate atipiche fino ad alcuni anni fa. D’altra parte, questa tendenza all’incremento delle norme tecniche può portare ad azioni che non favoriscono una competizione corretta e trasparente in grado di  premiare l’effettiva qualità e affidabilità.

3. Che dire delle nuove tecnologie di produzione?

A mio avviso, l’introduzione di nuove tecnologie interesserà principalmente l’uso di acciai e leghe caratterizzati da una migliore omogeneità in termini di composizione chimica. In questo modo molti prodotti forgiati non saranno fabbricati da lingotti tradizionali, ma da prodotti rifusi o dalle nuove macchine di colata continua in grado di produrre diametri di varie misure. Inoltre, la procedura di forgiatura sarà modificata per ottenere prodotti caratterizzati da microstrutture più affidabili. Non credo che le tecnologie emergenti potranno sostituire in breve tempo le tecnologie della fonderia e della fucinatura, in quanto le nuove tecnologie sono più costose e non possono garantire la stessa affidabilità meccanica dei processi tradizionali e consolidati.

4. Se consideriamo, ad esempio, i recenti sviluppi offerti dalle stampanti 3D, come vede questo nuovo approccio applicato alle valvole? Sarà utilizzato principalmente a livello di prototipi?

Secondo me, la stampa di oggetti metallici tridimensionali o la cosiddetta produzione additiva, avrà un ruolo importante nelle applicazioni di prototipazione o per i componenti che non devono possedere una tenacità significativa, in quanto la microstruttura finale ottenuta è il risultato di un processo di solidificazione e quindi non può offrire la stessa affidabilità meccanica di una microstruttura forgiata o laminata. Non dobbiamo dimenticare che lo sforzo notevole impiegato durante la deformazione plastica dei metalli mira a cancellare la microstruttura derivata dal processo di solidificazione perché non abbastanza affidabile al fine di  assicurare un comportamento adeguato dei componenti.

5. Non pensa che così tanti standard di materiali simili, a volte in conflitto l’uno con l’altro, possano creare fraintendimenti e confusione nel mercato, obbligando gli utenti e le società di ingegneria ad attenersi a specifiche “de-facto” riducendo uno dei principali vantaggi offerti dai codici “reali” utilizzati e accettati a livello internazionale?

Tale tendenza nasconde spesso qualche posizione protezionistica delle diverse società e dei governi e comporta una maggiore confusione che si riflette nella difficoltà di standardizzare i prodotti. L’omogeneità tra i diversi standard tecnici è necessaria per evitare confusione e per spingere le società di ingegneria a considerare attentamente le esigenze e necessità reali dei clienti e i requisiti di sicurezza.

6. Considerando i costi totali di proprietà, qual è la sua opinione sul compito specifico di selezione dei materiali corretti e quali sono i fattori principali per tutta l’industria degli stake-holders?

La scelta dei materiali rappresenta il punto di partenza fondamentale una volta che le prestazioni meccaniche sono state definite dagli ingegneri. In realtà, il materiale rappresenta l’elemento base per soddisfare i requisiti strutturali e la durata delle valvole. Quindi, la competitività del prodotto richiede di ottenere il giusto equilibrio tra le proprietà meccaniche e il costo del materiale. In realtà, il costo del materiale e del suo trattamento tecnologico sono un elemento importante del costo complessivo delle merci e quindi la selezione efficiente del materiale è un fattore chiave per la competitività dei prodotti, non solo in termini dei costi di produzione, ma anche per i costi di manutenzione relativi e la durata di vita tecnica. Le società di ingegneria e tutti gli utenti finali sono particolarmente attenti a questi aspetti.

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