Popcorning e separazione dello strato interno – penetrazione del condensato Il fenomeno chiamato popcorning consiste nella penetrazione del condensato (acqua) nella parete dello strato interno del tubo. Questo fenomeno si verifica sempre quando i tubi lavorano a bassa temperatura con un’elevata frazione di condensato nel vapore (vapore umido), oppure quando il vapore viene raffreddato senza svuotare il tubo. Poiché la comparsa dell’effetto popcorning dipende principalmente dal modo di utilizzo del tubo, il tubo dovrebbe essere svuotato dal vapore dopo l’uso per evitare l’accumulo di condensato. Il condensato penetra in profondità nel materiale elastomerico, riempiendo le sue microporosità. Quando il flusso di vapore viene riattivato, il condensato che riempie i pori viene riscaldato e si trasforma in vapore. La trasformazione in vapore provoca un rapido aumento di volume (da un volume di condensato si genera un volume di vapore molte volte superiore) e un’espulsione “esplosiva” del condensato dal materiale, che lacera lo strato interno e provoca danni con un aspetto simile alla superficie del popcorn o del cavolfiore. Un meccanismo simile si verifica nel caso della separazione (distacco) dello strato interno, che può portare al blocco del flusso attraverso il tubo. Non si dovrebbe permettere che il condensato di vapore raffreddato rimanga nel tubo in gomma, occorre svuotarlo dopo l’uso (“DRAIN AFTER USE” – raccomandazione spesso fornita dai produttori di tubi per vapore). Corrosione del rinforzo in acciaio – penetrazione del condensato e dei gas La corrosione del rinforzo in fili d’acciaio può avvenire sia tramite l’esposizione della treccia dovuta a fessurazioni dello strato esterno sia tramite la penetrazione del condensato nelle microporosità dello strato interno. Inoltre, i gas contenuti nel vapore provenienti dall’aria disciolta nell’acqua (ossigeno e anidride carbonica) penetrano anch’essi nel materiale del tubo e costituiscono un forte fattore di corrosione, che ad alte temperature può progredire molto rapidamente. Per questo motivo, i fili di rinforzo dovrebbero essere protetti, ad esempio, tramite rivestimento in ottone. D’altra parte, una corretta preparazione chimica dell’acqua di caldaia, da cui viene generato il vapore, e la sua deaerazione (rimozione dell’aria) sono molto importanti. Effetto termoplastico – acqua calda e vapore saturo L’effetto termoplastico consiste nella plastificazione e perdita delle proprietà meccaniche del materiale della parete del tubo a seguito del riscaldamento dovuto al trasferimento di calore del vapore o dell’acqua calda alla parete del tubo. I tubi in gomma per vapore sono destinati a lavorare con vapore saturo. Il vapore saturo è un mezzo specifico in cui, alla stessa temperatura e pressione, possono coesistere entrambe le fasi: gassosa (vapore) e liquida (condensato). Il vapore saturo, scorrendo attraverso il tubo o la tubazione, cede calore alla superficie interna più fredda della parete del tubo e si condensa sotto forma di gocce o di un sottile strato di condensato, che separa il vapore caldo dalla parete del tubo. Inoltre, di solito nell’acqua utilizzata per generare il vapore è disciolta dell’aria, che durante il riscaldamento si libera e crea uno strato molto sottile tra il vapore e il condensato. Questi due strati (aria e condensato), con bassa conducibilità termica, isolano il vapore caldo dalla superficie interna in gomma della parete del tubo (figura A). Nel caso dell’acqua calda, questi strati isolanti sono assenti e la temperatura della gomma sulla superficie interna della parete del tubo, così come su tutta la sezione della parete e sulla superficie esterna del tubo, può essere significativamente più alta, anche quando il tubo lavora con acqua calda a temperatura inferiore rispetto al vapore saturo (figura B). Il risultato è un forte indebolimento della resistenza alla pressione del tubo, nonché una rapida, ampia e permanente deformazione della gomma sotto le fascette di raccordo del tubo. I tubi in gomma per vapore possono essere utilizzati per acqua calda a una temperatura massima di circa 90 ÷ 100ºC – salvo diversa conferma del produttore. Surriscaldamento, ossidazione e fessurazione dello strato interno – vapore secco, vapore surriscaldato L’ossidazione è l’invecchiamento del materiale del tubo causato dall’ossigeno contenuto nel vapore. Alle alte temperature avviene rapidamente, causando l’indurimento della gomma dello strato interno e la sua fessurazione. In particolare, in condizioni di vapore secco o surriscaldato, manca il sottile strato di condensato liquido a diretto contatto con la parete del tubo che ne abbassa la temperatura (figura C), e la gomma dello strato interno è esposta direttamente al vapore caldo, secco e gassoso, causando “cottura”, indurimento e fessurazione. Alcuni tipi di tubi sono idonei per un uso temporaneo in condizioni di vapore surriscaldato (fino a 18 bar, fino a 232ºC), tuttavia un uso prolungato in tali condizioni riduce significativamente la durata del tubo. Il vapore surriscaldato, secco, danneggia rapidamente il tubo anche a temperature inferiori rispetto alle temperature massime di esercizio del tubo. Pertanto:

1. Non si devono utilizzare tubi in gomma standard per vapore saturo in condizioni di vapore surriscaldato o secco. Tali condizioni possono essere ammesse solo temporaneamente, se previsto nella descrizione del tubo.
2. Si deve evitare il passaggio spontaneo nell’impianto da vapore saturo a vapore surriscaldato tramite cambi improvvisi, ad esempio aumento della sezione (diametro) dell’impianto o apertura della valvola, che comportano una caduta di pressione.

Per il vapore surriscaldato si possono utilizzare tubi metallici o tubi in PTFE – entro i limiti dei loro parametri di esercizio.