Cos'è la corrosione?

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La corrosione è solitamente indicata come la degradazione del metallo mediante reazione chimica o elettrochimica con il suo ambiente, vedi Figura 1. Se considerata in senso lato, la corrosione può essere considerata come la tendenza del metallo a tornare al suo stato naturale simile all'ossido da cui è stato originariamente fuso. Solo i metalli preziosi, come l'oro e il platino, si trovano in natura allo stato metallico.

Figura 1 – Variabili ambientali che influenzano la resistenza alla corrosione di metalli e leghe

Alcuni metalli producono uno strato di ossido protettivo stretto sulla superficie, che ostacola l'ulteriore corrosione. Se lo strato superficiale è rotto è autorigenerante. Questi metalli sono passivati. In condizioni atmosferiche i prodotti di corrosione dello zinco e dell'alluminio formano uno strato abbastanza compatto e viene impedita un'ulteriore corrosione.

Allo stesso modo, sulla superficie dell'acciaio inossidabile si forma uno strato compatto di ossido di ferro e cromo e sulla superficie del titanio si forma uno strato di ossido di titanio. Lo strato protettivo di questi metalli spiega la loro buona resistenza alla corrosione. La ruggine, invece, è un prodotto di corrosione non protettivo dell'acciaio. La ruggine è porosa, non saldamente aderente e non impedisce la corrosione continua, vedi figura 2.

Figura 2 – Esempi di prodotti di corrosione

Tipi di corrosione

Generalmente, la corrosione metallica comporta la perdita di metallo in un punto su una superficie esposta. La corrosione si presenta in varie forme che vanno da attacchi uniformi su tutta la superficie a forti attacchi locali.

Le condizioni chimico-fisiche dell'ambiente determinano sia il tipo che la velocità degli attacchi di corrosione. Le condizioni determinano anche il tipo di prodotti di corrosione che si formano e le misure di controllo che devono essere prese. In molti casi è impossibile o piuttosto costoso arrestare completamente il processo di corrosione; tuttavia, di solito è possibile controllare il processo a livelli accettabili.

Nelle pagine seguenti esamineremo le diverse forme di corrosione per darvi un'idea delle loro caratteristiche.


Corrosione uniforme

La corrosione uniforme o generale è caratterizzata da attacchi corrosivi che procedono uniformemente su tutta la superficie o su gran parte dell'area totale. L'assottigliamento generale continua fino a quando il metallo non viene scomposto. La corrosione uniforme è il tipo di corrosione in cui viene sprecata la maggior quantità di metallo.

Esempi di metalli soggetti a corrosione uniforme:

  • Acciaio in acqua gassata
  • Acciaio inossidabile in acidi riducenti (come EN 1.4301 (AISI 304) in acido solforico)
Corrosione uniforme

Corrosione per vaiolatura

La corrosione per vaiolatura è una forma localizzata di attacchi corrosivi. La corrosione per vaiolatura forma fori o cavità sulla superficie metallica. Perfora il metallo mentre la corrosione totale, misurata dalla perdita di peso, potrebbe essere piuttosto minima. Il tasso di penetrazione può essere da 10 a 100 volte quello della corrosione generale a seconda dell'aggressività del liquido. La vaiolatura si verifica più facilmente in un ambiente stagnante.

Esempio di metallo soggetto a corrosione per vaiolatura:

  • Acciaio inossidabile in acqua di mare
Corrosione per vaiolatura

Corrosione interstiziale

La corrosione interstiziale, come la corrosione per vaiolatura, è una forma localizzata di attacco di corrosione. Tuttavia, la corrosione interstiziale inizia più facilmente rispetto alla vaiolatura. La corrosione interstiziale si verifica in corrispondenza di aperture strette o spazi tra due superfici metalliche o tra metalli e superfici non metalliche ed è solitamente associata a una condizione di ristagno nella fessura. Le fessure, come quelle che si trovano nei giunti delle flange o nelle connessioni filettate, sono quindi spesso i punti più critici per la corrosione.

Esempio di metallo soggetto a corrosione interstiziale:

  • Acciaio inossidabile in acqua di mare
Corrosione interstiziale

Corrosione intergranulare

Come suggerisce il nome, la corrosione intergranulare si verifica ai bordi dei grani. La corrosione intergranulare è anche chiamata corrosione intercristallita. Tipicamente, questo tipo di corrosione si verifica quando il carburo di cromo precipita ai bordi dei grani durante il processo di saldatura o in connessione con un trattamento termico insufficiente. Una regione ristretta attorno al bordo grano può quindi impoverirsi di cromo e diventare meno resistente alla corrosione rispetto al resto del materiale. Questo è un peccato perché il cromo svolge un ruolo importante nella resistenza alla corrosione.

Esempi di metalli soggetti a corrosione intergranulare:

  • Acciaio inossidabile – che non è sufficientemente saldato o trattato termicamente
  • Acciaio inossidabile EN 1.4401 (AISI 316) in acido nitrico concentrato
Corrosione intergranulare

Corrosione selettiva

La corrosione selettiva è un tipo di corrosione che attacca un singolo elemento di una lega e dissolve l'elemento nella struttura della lega. Di conseguenza, la struttura della lega è indebolita.

Esempi di corrosione selettiva:

  • La dezincificazione dell'ottone non stabilizzato, per cui viene prodotta una struttura di rame indebolita e porosa
  • Grafitizzazione della ghisa grigia, per cui viene lasciato un fragile scheletro di grafite a causa della dissoluzione del ferro
Corrosione selettiva

Corrosione da erosione

La corrosione da erosione è un processo che coinvolge corrosione ed erosione. La velocità di attacco della corrosione è accelerata dal movimento relativo di un liquido corrosivo e di una superficie metallica. L'attacco è localizzato in aree con alta velocità o flusso turbolento. Gli attacchi di corrosione da erosione sono caratterizzati da scanalature con andamento direzionale.

Esempi di metalli soggetti a corrosione da erosione:

  • Bronzo in acqua di mare
  • Rame in acqua
Corrosione da erosione

Corrosione da cavitazione

Un liquido pompato ad alta velocità riduce la pressione. Quando la pressione scende al di sotto della pressione del vapore liquido, si formano bolle di vapore (il liquido bolle). Nelle zone in cui si formano le bolle di vapore, il liquido bolle. Quando la pressione aumenta di nuovo, le bolle di vapore collassano e producono intense onde d'urto. Di conseguenza, il collasso delle bolle di vapore rimuove il metallo o l'ossido dalla superficie.

Esempi di metalli soggetti a cavitazione:

  • Ghisa in acqua ad alta temperatura
  • Bronzo in acqua di mare
Corrosione da cavitazione

Tensocorrosione (SCC)

La tensocorrosione (SCC) si riferisce all'influenza combinata della sollecitazione di trazione (applicata o interna) e dell'ambiente corrosivo. Il materiale può rompersi senza alcuna deformazione significativa o evidente deterioramento del materiale. Spesso la corrosione per vaiolatura è associata a fenomeni di tensocorrosione.

Esempi di metalli soggetti a tensocorrosione:

  • Acciaio inossidabile EN 1.4401 (AISI 316) in cloruri
  • Ottone in ammoniaca
Tensocorrosione

Fatica da corrosione

La fatica meccanica pura si verifica quando un materiale sottoposto a un carico ciclico molto al di sotto della resistenza alla trazione massima può cedere. Se il metallo viene contemporaneamente esposto ad un ambiente corrosivo, la rottura può avvenire ad una sollecitazione ancora minore e dopo un tempo più breve. Contrariamente a una pura fatica meccanica, non vi è alcun limite di fatica nella fatica assistita da corrosione.

Esempio di metalli soggetti a fatica da corrosione:

  • Strutture in alluminio in atmosfera corrosiva
Fatica da corrosione

Corrosione galvanica

Quando un elettrolita corrosivo e due materiali metallici sono a contatto (cella galvanica), la corrosione aumenta sul materiale meno nobile (l'anodo) e diminuisce sul più nobile (il catodo). L'aumento della corrosione è chiamato corrosione galvanica. La tendenza di un metallo o di una lega a corrodersi in una cella galvanica è determinata dalla sua posizione nella serie galvanica. La serie galvanica indica la relativa nobiltà di diversi metalli e leghe in un dato ambiente (es. acqua di mare).

Quanto più distanti sono i metalli nella serie galvanica, tanto maggiore sarà l'effetto di corrosione galvanica. I metalli o le leghe all'estremità superiore sono nobili, mentre quelli all'estremità inferiore sono meno nobili.

Esempi di metallo soggetto a corrosione galvanica:

  • Acciaio a contatto con 1.4401
  • Alluminio a contatto con il rame

I principi della corrosione galvanica sono utilizzati nella protezione catodica. La protezione catodica è un mezzo per ridurre o prevenire la corrosione di una superficie metallica mediante l'uso di anodi sacrificali (zinco o alluminio) o correnti impresse.

Corrosione galvanica
Serie galvanica per metalli e leghe in acqua di mare

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