• inox autenitico
• problemi metallurgici alta temperatura
• progettazione piping
• stainless steel
• stress relaxation cracking

Il presente lavoro di tesi, svolto in collaborazione con la società Technip Italy S.p.A., descrive le principali fasi di progettazione di una linea piping di un impianto industriale petrolchimico, con particolare attenzione rivolta ai problemi metallurgici degli acciai inox austenitici stabilizzati. La tubazione, operante ad alta temperatura (650°C) e di ingenti dimensioni, deve trasportare fluido di processo da un forno ad un reattore e rispettare le specifiche richieste dalla normativa americana ASME B31.3 in materia di “process piping”.
Nonostante la realizzazione di tubazioni di questo genere sia oggigiorno oggetto di routine per l’industria petrolchimica, rimane ancora un problema irrisolto per le società di ingegneria: il fenomeno dello stress relaxation cracking (SRC).
Viste le complesse problematiche metallurgiche connesse, la trattazione si articola in due parti:
- Parte I: progettazione della tubazione;
- Parte II: analisi dello SRC.
La progettazione (Parte I) si articola nelle seguenti fasi: design della linea (selezione del materiale da impiegare, del diametro, dello spessore e del layout), esecuzione delle verifiche (di stress analysis, delle perdite di carico e termiche), specificazione dei componenti, fabbricazione e controlli non distruttivi (NDE).
La Parte II prende in esame gli aspetti metallurgici connessi con la progettazione e rappresenta lo stato dell’arte in tema di SRC. Infatti, per tubazioni di questo genere, è necessario impiegare stainless steel austenitici stabilizzati ad alte prestazioni (o in alternativa
superleghe di nichel), come, nel presente caso, il 347H. Gli austenitici, però, possono subire impreviste degradazioni metallurgiche, fino al raggiungimento di improvvise rotture. Per tubazioni operanti nelle condizioni suesposte, le rotture sono spesso associate allo SRC, problema di notevole difficoltà di comprensione e di identificazione.
Dopo un’esposizione del fenomeno dello SRC, supportata da una vasta ricerca bibliografica, si propone un’innovativa tecnica di esecuzione delle saldature da eseguire nella linea piping progettata che minimizza il rischio ingegneristico.

This thesis work, developed in collaboration with Technip Italy S.p.A., describes the main steps of the design of a piping line for a petrochemical industrial plant with particular focus on metallurgical problems of stabilized austenitic stainless steel. The pipes and the components that constitute the piping line are of large dimensions and work at high temperature (1200 °F). The pipe are designed to transport the process steam from a heater to a reactor and must respect the American Regulatory Code of process piping ASME B31.3.
Although the design of this type of piping line is accustomed nowadays for the petrochemical industry, engineering companies still face the problem of the stress relaxation cracking (SRC).
Considering the high complexity of metallurgical problems connected with the piping line, this dissertation is divided into two parts:
- Part I: piping line design;
- Part II: analysis of the SRC.
The Part I analyses the piping line components selection (material selection, diameter selection, thickness selection, definition of the layout), the verifications (stress analysis, pressure drop and heat conservation), the piping classes, fabrication and Non Destructive Evaluation (NDE).
The Part II focuses on metallurgical issues connected with the design of the piping line and represents the knowledge in terms of SRC. For pipe lines which operate at high temperatures (as in this case) stainless steels (or nickel alloy) are required. The 347H was used in this study. However the use of these alloys may lead to unforeseen metallurgical degradation, up to catastrophic cracks, often related to the SRC.
After exposure of the phenomenon, supported by an extensive literature research, an innovative technique to perform welds in piping line and to minimize the risk engineering is proposed to complete the design of the piping line.