Come proteggere il Bollitore dalla Corrosione

La corrosione dei metalli utilizzati per la costruzione del bollitore per l’acqua è inevitabile. Lo stesso Acciaio Inossidabile, che deve la sua fortuna anche a questa denominazione, a è soggetto a corrosione.

La seguente breve relazione ha lo scopo di informare gli addetti ai lavori e gli utilizzatori su come limitare, questo fenomeno di natura elettro-chimica denominato: CORROSIONE.

Come Proteggere il Bollitore dalla Corrosione

La corrosione del bollitore è un fenomeno di natura elettro-chimica. Interessa soprattutto gli scaldacqua in quanto contenitori di acqua continuamente rinnovata la cui aggressività cresce vistosamente con l’aumento della temperatura (soprattutto sopra la soglia dei 60°C).

La protezione catodica si fonda sul principio che la corrosione di una struttura ha luogo solo nelle zone anodiche, mentre non si verifica nelle zone catodiche.

Riguardo all’acciaio inossidabile, la corrosione può determinarsi da contaminazioni con materiali meno nobili quali il comune acciaio al carbonio.

Anodi Di Magnesio

Per ottenere la protezione catodica anche delle più piccole quanto inevitabili imperfezioni del trattamento interno dei nostri scaldacqua, vengono introdotti in essi uno o più anodi sacrificali di magnesio.

Consumandosi generano una piccola corrente che protegge efficacemente la struttura dalla corrosione, provocando il deposito di sostanze calcare all’interno dei bollitori e più precisamente su quelle piccolissime parti prive di trattamento.

I nostri anodi sono prodotti con una speciale lega di Magnesio tipo AZ 63 atta a garantire innoquità fisiologica.

Sostituire gli anodi  controllando il loro stato di usura almeno annualmente e verificare che il loro posizionamento sia accessibile all’estrazione.

Leggi di più: Anodi di Magnesio e corrosione.

Officine Varisco dispone di un assortimento completo di Anodi di Magnesio a barra per la protezione catodica anticorrosione, per ogni prodotto e ogni situazione tecnica (vedi pagina ricambi).

Trattamenti superficiali contro la corrosione

Abbiamo citato i trattamenti superficiali all’interno dei bollitori.

Per gli scambiatori di calore il problema non si pone in quanto come abbiamo, l’ossigeno presente nell’acqua viene dopo poco disperso terminando l’azione corrosiva.

Diversa è la problematica per l’accumulo o il bollitore per l’acqua calda sanitaria, questo ha continuamente ossigeno dato dal rientregro dell’acqua di consumo che mette a dura prova il trattamento interno.

I trattamenti maggiormente utilizzati sono la “vetrificazione” o impropriamente chiamata anche “smaltatura”.

Questo trattamento è la migliore delle soluzioni in quanto non presenta porosità, è priva di carbonio perciò inorganica ed ha la massima igenicità.

Il suo limite è rappresentato dalle dimensioni dei serbatoi e dalla loro costruzione.

Dovendo essere eseguita a 800°C, i prodotti devono essere infatti introdotti in appositi forni.

Zincatura

Un altro trattamento storicamente utilizzato è la zincatura, ovvero la zincatura a caldo.

Questo trattamento che avviene per immersione in un bagno di zinco fuso a 450°C presenta notevoli vantaggi: si possono trattare serbatoi di maggiori dimensioni (fino a 20000 l).

Lo zinco ha il potere coprente dell’anodo ed in tal caso non serve una protezione aggiuntiva, protegge l’intero involucro perciò anche le pareti esterne, è idoneo allo stoccaggio e all’utilizzo di acqua potabile.

Anche questo trattamento è presente però nei limiti: la temperatura di esercizio alla quale può essere riscaldata l’acqua calda sanitari < 60°C.

Superata tale temperatura, lo zinco subisce un’inversione di potenziale.

Rispetto all’acciaio, la zincatura subisce un’inversione di polarità, cessa il suo comportamento anodico e diviene catodico avviando la corrosione all’acciaio sottostante, l’effetto sarà visibile durante eventuali manutenzioni dall’insorgere di crateri sulle superfici interne.

La smaltatura, è un termine generico utilizzato per i tipi di trattamento all’interno dei bollitori o scaldacqua o accumuli.

Resine termoindurenti

Dopo questa premessa, possiamo presentare il trattamento a base di resine termoindurenti. L’utilizzo è relativamente recente, 30 anni. Nato in alternativa alla zincatura e alla vetrificazione consente di trattare internamente la superficie di bollitori di capacità almeno fino a 5000 l, con serpentine a spirale fisse all’interno dei serbatoi.

La sua provenienza è il teflon utilizzato per le pentole inizialmente ed ancor oggi alcuni la definiscono “teflonatura”. Il termine Teflon però non può essere utilizzato essendo un marchio depositato dalla Dupont.

Altri prodotti da multinazionali sono stati affinati e messi in commercio raggiungendo ottimi risultati e supportando i costruttori sia nella costruzione del serbatoio che nella tecnica di applicazione.

Qualsiasi trattamento per innumerevoli motivi può avere difetti nell’applicazione, pertanto nella copertura parziale delle superfici da proteggere, queste parti di superfici scoperte sono altresì previsti da normative europee.

La stessa vetrificazione a due mani ha presentato porosità, naturalmente riferite a conformazione degli scaldacqua non certo alle provette campione perfettamente preparate.

Qualsiasi trattamento per innumerevoli motivi può avere difetti nell’applicazione, sono altresì previsti da normative le dimensioni delle aree scoperte ammissibili.

Per questo motivo possiamo solo insistere nel raccomandare una adeguata protezione catodica con anodi al Magnesio ed in casi particolarmente difficili, in presenza di acque aggressive, consigliamo l’utilizzo di un anodo a corrente impressa.

La corrosione per concludere è una forma naturale del comportamento degli elementi: tendono a ritornare alle origini, quindi inarrestabile. Possiamo solo limitare i danni e controllare che l’acqua che viene utilizzata sia in equilibrio.

Corrosione nei bollitori, perché avviene?

Passiamo in rassegna diverse cause per la nascita della corrosione:

L’idrolisi avviene utilizzando elettroni meno legati del ferro per rompere il legame dell’acqua, producendo ioni ossidrili e metallici ai quali, mancando la possibilità di rimanere legati alla struttura metallica passano in soluzione.

In caso contrario la corrosione procede spontaneamente, alimentata peraltro dall’ossigeno discolto nell’acqua.

La protezione catodica della struttura metallica deve fare in modo che tale reazione avvenga senza danni della struttura.

Una sovra protezione, per esempio con anodi a corrente impressa, può sviluppare idrogeno e produrre il distacco del trattamento.

Ricordiamo inoltre che l’interruzione della protezione provoca il lento scioglimento del deposito calcareo e quindi l’innesco e/o prosecuzione della corrosione.

Di seguito vi indichiamo alcuni test per chiunque desideri approfondire l’argomento, ricordando che il danno provocato dalla corrosione è stimato in circa il 4% del PIL di una nazione.

Sarebbe sciocco pensare che diminuendo il PIL la corrosione sparisse, converrebbe pensare che adeguate forme di prevenzione lo aumenterebbero.

I fattori della corrosione nei bollitori

I tre elementi che contribuiscono ad innescare e far progredire la corrosione, seguendo una reazione di idrolisi che manda il metallo in soluzione con gli elementi stessi, sono:

• ACQUA: presente allo stato liquido o gassoso (vapore) o come deposito microscopico di condensato;
• OSSIGENO: presente in natura e trasportato dall’acqua all’interno delle nostre apparecchiature;
• ELETTRONI: particelle leggere e negative costituenti il legame metallico (semplificando) dell’atomo del ferro.

Partiamo dalla qualità dell’acqua e dal suo sistema di immissione nei vari apparecchi di riscaldamento. Siano questi accumulatori di acqua calda sanitaria o scambiatori diretti per riscaldamento, l’acqua immessa è satura d’aria e quindi conterrà OSSIGENO.

L’ossigeno disciolto nell’acqua sanitaria è, in condizioni normali, pari a circa 1 mg/litro. Nell’impianto primario a circuito chiuso l’ossigeno verrà eliminato per dispersione.

Invece, nel sistema aperto secondario per l’acqua sanitaria dei servizi, c’è un continuo rinnovo, quindi l’immissione dell’ossigeno sarà costante e rappresenterà la principale causa della corrosione.

L’acqua ha anche una sua “durezza” data dalla quantità di sali minerali in essa disciolti. La durezza provoca le incrostazioni degli accumuli e dei bollitori e rappresenta una difesa contro la corrosione.

Vedremo come l’utilizzo degli anodi di magnesio faciliti le precipitazioni dei carbonati di calcio e magnesio (calcare) che andranno a ricoprire le zone a rischio corrosione. Queste aree possono essere prive di trattamento, o con micro fessurazioni dello stesso.

Il CALCARE ci viene in aiuto ma può avere davvero effetti indesiderati.

Sappiamo infatti come i bicarbonati, a caldo, si decompongano. Questa decomposizione chimica provoca il calcare, ma sviluppa anche anidride carbonica (CO2) che con l’acqua forma acido carbonico. L’acido carbonico corrode il metallo anche a freddo.

L’altra componente sfavorevole è la PRESSIONE dell’acqua all’interno del bollitore. Questa, favorisce la solubilità dell’ossigeno, permettendo velocità di corrosione più elevate.

A questa si aggiungano le sollecitazioni da vibrazioni, dilatazioni dovute all’effetto della pressione. Dilatazione e ritorno dei materiali producono “corrosione per fatica”, conosciuta come “stress corrosion”.

La corrosione avviene con un processo elettro-chimico. La corrente che si sviluppa tra diversi metalli immersi nell’acqua provocano un attacco diffuso o localizzato di tipo perforante, provocando la foratura delle pareti e presentando all’esterno della parete dei piccoli fori perfettamente circolari; come se qualcuno con una punta da trapano avesse forato la superficie dall’esterno.

La morfologia della corrosione

Ecco i casi maggiormente riscontrati di corrosione negli scaldacqua:

Corrosione in assenza di rivestimento “diffusa”

Corrosione in presenza di smalti organici e inorganici quali Vetrificazione o a base PRFE:

• Ulcere
• Crateri
• Caverne
• Punte di spillo
• Cricche

Tenso Corrosione: L’azione contemporanea di una sollecitazione meccanica di trazione e di un attacco chimico anche salino, come il caso esaminato, pertanto a concentrazioni di cloruri: può creare innesco di cricche di tenso-corrosione sulle superfici di acciaio inox.

Pitting: Il fenomeno più conosciuto e riscontrato sugli acciai inox. Si presenta come un danno superficiale derivante da elementi attivanti quali ioni di cloruro o Fluorocloruri. Sulla superficie si creano puntinature diffuse che degenerano in caverne (area anodica) e forature finali.

Gli effetti della Corrosione nel Bollitore – Foto

Purtroppo se non si procede ad evitarla o quantomeno limitarla la corrosione non perdona.

Come se la natura ti applicasse degli interessi su un debito che non paghi, non si ferma e produce danni irreparabili.

Queste sono solo alcune foto che abbiamo collezionato nell’arco di 30 anni. Prodotti ritornati in azienda selezionati, esaminati, di cui abbiamo prodotto relazioni per i clienti con le dovute valutazioni e raccomandazioni.

Abbiamo sensibilizzato anche alcuni nostri fornitori ad essere più attenti nell’applicazione di trattamenti anti-corrosione e gli installatori a prestare una maggiore attenzione al trattamento dell’acqua sanitaria.

Ecco una serie di casi con brevi annotazioni: potrete notare come le foto delle superfici danneggiate dalla corrosione assomiglino molto alle presentazioni grafiche “teoriche”.

Corrosione di un bollitore

Annotazioni: Bollitore da 300 l con trattamento epossidico, a fianco il suo anodo consumato non sostituito.

All’esterno corrosione perforante, all’interno corrosione nelle zone critiche dove per mancanza di protezione catodica non sono presenti precipitazioni calcaree (sedimenti bianchi) prodotte dal funzionamento di un anodo efficiente.

Corrosione di un bollitore con vetrificazione

Annotazioni: Bollitore da 1000 l con trattamento di vetrificazione. Nella prima foto la foratura è sui margini  della saldatura tra fondo e fasciame.

A fianco lo scambiatore dello stesso con crateri e foratura.

In questo caso, oltre al mancato funzionamento dell’anodo si noti anche un difetto esteso di mancanza di trattamento.

Corrosione di un Serbatoio di Accumulo

Annotazioni: Serbatoio di accumulo acqua fredda da  500 l.

Trattamento di zincatura a caldo. Presenta una serie di forature e vaiolatura nella parte del bagnasciuga.

La caratteristica catodica dello zinco, non ha dato i risultati previsti, probabilmente a causa della composizione dell’acqua o presenza di antigelo.

Corrosione di un Serbatoio di Accumulo

Annotazioni: Serbatoio da 2000 l Inox AISI 316 L. Spessore del cilindro 5 mm.

Pur tuttavia un elevato contenuto di cloruri nell’acqua di consumo e utilizzato a temperature elevate della stessa, ha portato fuori soglia di resistenza provocando corrosione.

E’ interessante notare oltre che ai fori, la conformazione cavernosa dell’attacco corrosivo del materiale.

Corrosione di un Serpentino per riscaldamento dell’acqua

Annotazioni: Serpentino per riscaldamento di acqua calda sanitaria, particolare del tubo in rame (CuDHP)ø 18 sp. 1 mm.

In questo caso la foratura è dall’interno ed è ipotizzabile una erosione perforante o dovute al ristagno nella circolazione.

Si noti la formazione di solfato basico di rame (blu).

Danni dovuti alla concentrazione in ioni di solfato. Gli ioni di Solfato e nitrato, favoriscono l’attacco corrosivo.

La presenza di prodotto organino nell’acqua provoca la formazione di ossido di rame con il rischio di un aumento di conducibilità elettrica e quindi la formazione di attacchi corrosivi.

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