Sul territorio nazionale sono presenti attrezzature a pressione fabbricate da svariati decenni e tuttora in buono stato di conservazione ed efficienza rispetto alle condizioni di esercizio. Si presenta il caso di una condotta forzata a servizio di un impianto idroelettrico e costruita nel corso degli anni ’40 del secolo scorso. Tale tubazione possiede diametro pari a 2 m, lunghezza di 390 m e salto utile di circa 100 m. La fabbricazione è avvenuta per chiodatura a caldo di lamiere in acciaio al carbonio e contestuale cerchiatura con profili normalizzati. Lo Studio Scano è intervenuto per valutare l’idoneità al servizio (Fitness-For-Service) della condotta e la sua vita residua, con particolare riferimento ai fenomeni di corrosione interna sviluppati nel corso degli anni di servizio.

L’analisi ha avuto come punto di partenza una estesa campagna di Controlli Non-Distruttivi volti alla stima della perdita di metallo generalizzata e localizzata:

• Esame visivo esterno delle membrature
• Esame di screening con onde guidate a corto-raggio
• Rilievi geometrici dei componenti della condotta ad integrazione dei disegni costruttivi originari
• Rilievi spessimetrici con sonda piana ultrasonora
• Rilievi di profondità dei difetti nelle zone soggette a corrosione localizzata tramite pit-gauge digitale centesimale

Nel complesso sono stati effettuati più di 5000 rilievi di spessore che hanno permesso di determinare il rate di corrosione previsto sulla base degli ultimi controlli effettuati sulla condotta nel 1985. Le zone a corrosione localizzata (LTA) sono state inoltre rilevate in termini di estensione e profondità massima dei difetti ai fini dell’analisi FFS.

L’analisi di integrità strutturale è stata eseguita in accordo alla Part 4 del codice API 579-1 con assessment Level 2 e con stress-analysis della condotta in condizioni ultime di spessore a 10 anni dalla data dei controlli. Il calcolo ha valutato gli sforzi circonferenziali indotti dalla pressione interna (hoop stress), quelli longitudinali dovuti ai carichi sostenuti (pesi propri della condotta e del fluido contenuto, pressione interna della colonna di liquido), a quelli termici (variazioni di temperatura stagionale) e a quelli occasionali (sisma e colpo d’ariete).

La condotta, in prossimità alla connessione con le turbine, presenta inoltre dei giunti a tee fabbricati di geometria tronco-conica. Non essendo disponibili gli Stress-Intensification-Factor normalizzati per tali giunzioni, essi sono stati ottenuti tramite analisi FEM lineare elastica e quindi inseriti nella stress-analysis globale.

L’analisi del piping è stata di tipo elastico non-lineare per la valutazione degli sforzi indotti da pressione, sostenuti e termici e dinamica nel transitorio per la stima degli sforzi longitudinali indotti dal colpo d’ariete. Questi ultimi sono stati stimati attraverso la legge di Jukoswki in funzione della variazione di velocità del fluido alla chiusura delle valvole di intercettazione di valle e della velocità del suono nel liquido. Tutte le verifiche sono state rispettate nelle ipotesi ultime di spessore a 10 anni dalla data del controllo. Si riportano di seguito gli code-stress ratio per la verifica degli sforzi circonferenziali e longitudinali da colpo d’ariete in tali condizioni.

Un’analisi FEM di dettaglio tipo “explicit dynamics” è stata inoltre effettuata per valutare la stabilità complessiva della sezione di condotta maggiormente corrosa in caso di azione dinamica impulsiva dovuta al colpo d’ariete. Il materiale da costruzione è stato caratterizzato in campo plastico in termine di legge di incrudimento e criterio di cedimento ed è stata condotta un’analisi impulsiva nel transitorio del passaggio della sovrapressione indotta dal colpo d’ariete.

Le zone a basso spessore (LTA) sono state infine valutate in accordo alla Part 5 del codice API 579-1 con analisi Level 1/2. La vita residua, stimata sulla base del rate di corrosione, è risultata di molto superiore a 10 anni.