Corrosione dei metalli ferrosi

Corrosione dei metalli ferrosi Corrosione dei metalli ferrosi

Corrosione dei metalli ferrosi

Per corrosione di un metallo si intende la progressiva distruzione del materiale stesso in conseguenza dell'azione derivante dall'ambiente che lo circonda; se la corrosione avviene in presenza di acqua o altro elettrolita essa si definisce “umida”.  
Nell'acciaio il ferro passa in soluzione nell'elettrolita lasciando dei crateri visibili sulla superficie del metallo mentre nella ghisa i prodotti di corrosione della ferrite (ossidi, idrossidi e Sali) non si allontanano e restano frammisti alla grafite. Questo fenomeno viene definito “grafitizzazione” e si verifica, indifferentemente, nella ghisa grigia e in quella sferoidale.  
Il meccanismo di corrosione è semplice e può essere schematizzato definendo “anodo” il polo negativo che cede gli elettroni e catodo il polo positivo che si riduce per effetto della corrosione in presenza di una continuità elettrica tra i due poli costituita dall'elettrolita che favorisce il flusso di elettroni. Quando due metalli diversi sono in contatto tra loro e immersi in un elettrolita danno luogo ad un fenomeno di ossidazione ossia ad una perdita di elettroni da parte dell'anodo ed una acquisizione da parte del catodo.
Generalmente i metalli che hanno una ridotta tendenza a formare ioni positivi e quindi ad ossidarsi, si definiscono “nobili” nei confronti di quelli che hanno una tendenza inversa.
In sintesi la corrosione dei metalli dipende da numerosi fattori legati alla natura chimica dei materiali e all'ambiente nel quale si sviluppa il fenomeno corrosivo e che si possono riassumere in:

Corrosione chimica
Quando il metallo si trova a contatto con acqua e ossigeno che rappresenta l'agente aggressivo principale.

Corrosione batterica
Si sviluppa normalmente in ambienti aerobici ma anche in assenza di ossigeno si può verificare una intensa corrosione provocata da una particolare famiglia di batteri solfato riduttori che favoriscono la liberazione di ioni idrogeno e la successiva riduzione dei solfati a solfuri.

Corrosione galvanica
Dipende dalla nobilità del metallo e dall'aggressività dell'ambiente in cui viene posto il metallo; se si prende in considerazione soltanto la scala di "nobilità" si vede che l'argento e il rame sono metalli molto nobili rispetto al ferro, lo zinco o l'alluminio.
In presenza di diverse soluzioni chimiche i valori di nobilità subiscono variazioni importanti e ciò è dovuto alla capacità di passivazione del metallo in presenza di alcuni tipi di soluzione.
La scala di nobilità consente di comprendere le ragioni della corrosione galvanica che si manifesta tutte le volte che due metalli di natura diversa vengono in contatto in ambiente più o meno aggressivo e la corrosione si concentra sul metallo meno nobile.

Corrosione per correnti disperse  
Assumono importanza particolare perché la corrosione non è provocata da reazioni elettrochimiche ma da differenze di potenziale in corrente continua presenti nel terreno e che portano il metallo investito ad un potenziale superiore a quello dell'ambiente in cui è immerso.  
In questo caso il metallo è spinto a perdere elettroni con conseguente passaggio dallo stato di atomo metallico a ione. Le differenze di potenziale nei terreni sono generalmente definite “campi elettrici dispersi” o correnti vaganti derivanti dalla presenza di impianti di trazione a corrente continua, impianti industriali (dispersori di terra), alimentatori di protezione catodica.  
I fattori che influenzano il potenziale elettrochimico di un metallo immerso in una soluzione (elettrolita) sono riassumibili in :  
  • Natura del metallo (composizione chimica)  
  • Stato superficiale (porosità)  
  • Stato tensionale (deformazioni meccaniche e/o tensioni interne)  
  • Caratteristiche chimiche dell'elettrolita  
  • Temperatura di esercizio  

TABELLA DEI POTENZIALI (Volt) DI ALCUNI METALLI DOPO 5 MINUTI DI IMMERSIONE IN VARI TIPI DI ELETTROLITA  


Si riporta di seguito una classificazione dei terreni in funzione della resistività elettrica e conseguente aggressività :
 
Grado di aggressività del terreno Resistività elettrica x CM
Trascurabile >5.000
Debole 5.000 / 2.000
Media 2.000 / 1.000
Elevata <1.000
(*) La resistività dell'acqua di mare è di 25÷30 W x Cm  


-(Prof. Ing. Ignazio Mantica -Costruzioni Idrauliche – Università di Ancona)
 
Poiché la resistività dei terreni varia con l'umidità e la temperatura, è opportuno accompagnare il valore della resistività con quello dell'umidità e della temperatura del terreno stesso (ad esempio la resistività aumenta notevolmente quando il terreno è gelato)

 -(Prof. Ing. Ignazio Mantica -Costruzioni Idrauliche – Università di Ancona)  
Quanto più è bassa la resistività elettrica dei terreni tanto più alta è la corrente in gioco e quindi più sono intensi i fenomeni corrosivi.  
Quando su una tubazione agisce più di una pila, la loro azione in alcuni casi è concorde e in altri contraria; nei punti in cui si sovrappongono le zone anodiche il fenomeno corrosivo si intensifica, mentre diminuisce dove l'azione delle pile è discorde. Le dimensioni delle pile possono essere dell'ordine delle centinaia di metri e, talvolta, anche dell'ordine dei chilometri. La corrosività relativa di un tracciato viene valutata sulla base della corrosività specifica dei terreni attraversati (resistività, acidità totale, PH etc.) ed è tanto più alta quanto maggiori sono le corrosività specifiche dei vari terreni e le loro variazioni lungo il tracciato.  
Non potendo, ovviamente, esaminare punto per punto il tracciato di una tubazione, si rilevano le caratteristiche dei terreni ad intervalli regolari (ad esempio 500 metri) e dove queste caratteristiche sembrano cambiare; naturalmente lo studio sarà tanto più completo quanto minore è l'intervallo prescelto.
 
Mentre la resistività elettrica di un terreno dà una indicazione di larga massima sulla sua corrosività specifica, può dare invece una indicazione abbastanza attendibile sulla corrosività relativa dei terreni lungo un determinato tracciato.  
Hanno una elevata corrosività specifica i terreni argillosi e quelli contenenti ioni cloro e solforici, come ad esempio i terreni impregnati di acqua di mare. Quando le dimensioni della struttura (ad esempio tubazione) sono tali da metterla in contatto con terreni di natura diversa, essa allora sarà soggetta sia alla corrosività specifica di ciascun terreno che alla corrosività relativa o combinata o da pila geologica dovuta ai differenti tipi di terreno. Ciò dipende dal fatto che un metallo a contatto con un elettrolita (ad esempio una soluzione acquosa) assume, rispetto all'elettrolita stesso, un potenziale elettrico il cui valore dipende dalla natura e dallo stato chimico -fisico sia del metallo che dell'elettrolita (composizione, concentrazione, temperatura, aerazione etc).



- Pila elettrica con due elettrodi dello stesso metallo -

 
Due elettrodi dello stesso metallo immersi in due elettroliti diversi (A) e (B) e separati da un setto poroso assumono quindi potenziali elettrici diversi per cui, collegando i due elettrodi fra di loro, si ha il passaggio di una corrente elettrica da un elettrodo (anodo) all'elettrolita e viceversa sull'altro elettrodo (catodo).
In corrispondenza all'anodo si ha la dissoluzione del metallo, cioè la sua corrosione; le parti di una tubazione poste in terreni aventi caratteristiche chimiche o fisiche divere, si comportano come una pila elettrica (vedi figura) per cui si ha una circolazione di corrente.  
Su tubi metallici dotati di rivestimento protettivo (protezione passiva), le corrosioni si verificano in corrispondenza delle lesioni subite dal rivestimento, hanno una forma più o meno tronco - conica svasata verso l'esterno e sebbene non pregiudichino la resistenza meccanica complessiva della tubazione, provocano forature passanti.  


-Corrosione di origine esterna su tubo rivestito -




 
-Corrosione di origine esterna su tubo nudo -

 

Le corrosioni di origine interna, come ad esempio quelle dovute alla corrosività del fluido convogliato, hanno una forma più o meno tronco-conica svasata verso l'interno.  
 
 
 
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