Come Avviene la Corrosione

La corrosione è un processo di regressione dei metalli. Questi tendono in pratica a ritornare allo stato iniziale, quello che avevano prima di essere estratti, fusi, laminati… per questo motivo viene denominata anche “anti-metallurgia“.

È un processo naturale e inarrestabile, possiamo rallentarlo (in questo articolo vedremo in quali modi) ma non dobbiamo sottovalutarlo.

Nel caso di “corrosione a secco“ le cause del fenomeno sono l’aria e le sostanze che essa trasporta. Questa tipologia di processo interessa le strutture esterne.

Nel caso di “corrosione a umido” il fenomeno avviene in presenza di un elettrolita, l’acqua nel nostro caso. Questa tipologia di processo avviene all’interno dei serbatoi. Noi ci occuperemo di questa casistica.

La corrosione a umido è un processo elettrochimico che, attraverso lo scambio di elettroni, provoca la dissoluzione dei metalli. Come abbiamo già anticipato, ci si può difendere da questo fenomeno allungando i tempi di decadimento, che possono variare da pochi mesi a qualche decennio.

I tempi di decadimento dipendono soprattutto dalle condizioni di utilizzo, dal tipo di mantenimento, dalla prevenzione e dai controlli su fatti accidentali che possono variare l’assetto dell’apparecchio.

Tipi di Corrosione nel Ferro

Riportiamo alcuni esempi di come la corrosione può manifestarsi, sulle superfici in ferro, senza trattamenti superficiali o con trattamenti superficiali, compresa la zincatura oltre che su materiali “nobili” come il rame o l’inox.

Corrosione Diffusa

La Corrosione Diffusa avviene in assenza di rivestimenti (trattamenti superficiali) come ad esempio: involucri degli scambiatori a fascio tubiero, accumulatori di vapore, vasi d’espansione…

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L’effetto è rallentato nel tempo dal fatto che queste attrezzature lavorano con acqua senza ricambio, a circuito chiuso. L’apporto di ossigeno in questo caso è quindi nullo.

Per la loro conformazione e uniformità, il danno non è direttamente rilevabile visivamente. Per questo molte di queste apparecchiature sono soggette a controlli periodici (decennale e quinquennali). Tali verifiche consentono di stabilire con appositi strumenti (spessimetri), la riduzione di spessore delle superficie dovuta all’effetto della corrosione ed erosione.

Per quanto riguarda i nostri accumulatori di acqua fredda o calda, abbiamo identificato, in linea generale che ove non ci sia la presenza di trattamenti interni le corrosioni possono essere di natura “diffusa”.

Corrosione Localizzata

Abbiamo poi la Corrosione Localizzata che colpisce in punti isolati e progredisce molto più rapidamente. Nei punti dove si innesca può portare velocemente alla perforazione delle superfici. Il seguito, dell’innesco corrosivo, sarà la foratura passante.

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Quello che vedremo all’esterno saranno fori perfettamente circolari come fossero stati eseguiti dalla punta dia trapano.

Osservando le immagini e le foto, si noterà come, anche la presenza di un solo foro all’esterno implichi una serie di corrosioni all’interno. Nel primo caso (ulcere) è ancora possibile intervenire con adeguate protezioni
catodiche.

Si possono verificare altre forme di corrosione anche su materiali nobili o in presenza di trattamenti con smalti inorganici (vetrificazione). Sono cricche o micro-fessurazioni o corrosioni intergranulari. Questa serie di fenomeni incidono negativamente sulla resistenza dei materiali e della loro resistenza meccanica.

Queste forme di corrosione si possono presentare contemporaneamente, per questo motivo, in ambiente umido come certamente è il nostro accumulatore di acqua calda o fredda, se abbandonato a se stesso presenterà: ulcere, pitting, corrosione diffusa, caverne ed ognuna di queste situazioni potrà provocare forature e cedimenti della struttura.

In presenza di trattamenti, possono verificarsi corrosioni del tipo ad ulcere, crateri o punte di spillo per smalti organici a base PTFE.

Corrosione a Cricche Inter/Transcristalline

Avremmo una corrosione del tipo a cricche intercristalline o transcristalline nel caso di smalti a base inorganica: Vetrificati.

Le superfici interne possono essere trattate con Zincatura a caldo, diffuso anche per le tubazioni stesse. Questo tipo di trattamento esercita verso il ferro (supporto) un’azione di protezione catodica.

L’azione è dovuta al deposito di idrossido e carbonato di zinco che si formano in presenza dei sali contenuti nell’elettrolita (acqua). In presenza di acqua calda, la turbolenza, i depositi eccessivi di carbonati, le aree scoperte dal
trattamento e l’innalzamento della temperatura.

Superata la temperatura di 60°C lo zinco tende a invertire la polarità, passando da anodo a catodo tenderà a staccarsi con la formazione di scaglie, lascherà zone scoperte soggette a corrosione perforante.

Corrosione di altri Materiali

Rame

Anche il Rame può essere talvolta soggetto a corrosione. Gli ioni di rame che passano in soluzione, si forma l’ossidulo di rame che si deposita nella parete interna dei tubi degli scambiatori, dando origine a corrosione localizzata “pitting” con successiva perforazione.

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Acciaio Inossidabile

L’Acciaio INOSSIDABILE, grazie alla sua fortunata denominazione, ci porta a credere che possa resistere a tutti i tipi di corrosione. Non è proprio così e vediamo perché: la sua caratteristica è di essere ossidabilissimo, ed è proprio questa sua caratteristica auto-ossidante a rendere la sua superficie resistente alla corrosione.

Questa sua ossidazione a contatto con l’aria, denominata “autopassivazione” crea sulla superficie del metallo una sottile pellicola di ossido che lo protegge dalla corrosione.

Questa proprietà è data dalla presenza nella lega di:

• Cromo (Cr) oltre 10%,
• Nichel (Ni) in % variabile
• Titanio (Ti).

Il materiale deve essere a contatto con l’ambiente ossidante, che faciliti questo processo naturale, nel nostro caso l’aria o l’acqua, avranno questa funzione.

Questa pellicola di ossido può subire danneggiamenti durante le lavorazioni a freddo (stampaggio, tagli…) o a caldo (saldature, taglio…).

Per ovviare a queste alterazioni del metallo, si avrà cura di non inquinarlo con materiali di altra natura che lo danneggino e le saldature verranno eseguite con protezione di gas inerti del bagno di fusione, o con speciali procedimenti.

In ogni caso, tutti i serbatoi a fine lavorazione vengono di norma ripuliti dalle scorie di lavorazione e trattati con bagni chimici che riportano il materiale alle caratteristiche iniziali. Viene effettuato uno grassaggio, un decapaggio e infine la passivazione dell’intero manufatto.

Tuttavia anche l’inox ha dei “nemici” tra questi: i cloruri.

La tensocorrosione da cloruri interessa proprio la serie 300 che più si utilizza per questo tipo di apparecchiature (bollitori e accumulatori). Ci riferiamo più precisamente all’AISI 304 e 316, i più utilizzati nella costruzione di bollitori e serbatoi in genere.

Questo attacco da cloruri, si incrementa a temperature superiori ai 60°C temperatura che possiamo definire come un tormentone e che ci penalizza in tutte le condizioni che continuamente ci ritroviamo a lavorare.

È proporzionale al contenuto in PPM di cloruri nell’acqua. Per meglio dire: all’aumento della temperatura si dovrà porre attenzione ai cloruri presenti.

L’effetto più diffuso, in acque ricche di cloro, è la comparsa sulla superficie di puntinature, “pitting”, si creano vaiolature che poi procedono in modo cavernoso creando forature.

L’inox è soggetto inoltre a tensocorrosione, corrosione sotto sforzo “stress corrosion cracking” l’azione di sollecitazioni meccaniche in ambiente corrosivo creano l’innesco di cricche di tensocorrosione. Sono causate da stiramenti. Appaiono vere e proprie “crepe” anche visibili a vista d’occhio.

Nella zincatura a caldo e nell’acciaio inox abbiamo visto due forme di autopassivazione. Praticamente due metalli, uno di supporto (Fe+Zn) e l’altro formato da una lega (Cr-Ni-Ti-Mo) svolgono la funzione di trattamento superficiale contro la corrosione.