Forme di corrosione

CORROSIONE CORROSIONE

UNIFORME DISUNIFORME

• l’uniformità di attacco richiede: sia nell’ambiente che nel materiale

UNIFORMITÀ DI COMPOSIZIONE

per quanto riguarda la presenza di film superficiali

CONDIZIONI UNIFORMI

L’entità del danneggiamento si può esprimere come VELOCITÀ DI PERDITA DI MASSA PER

:

UNITÀ DI SUPERFICIE ESPOSTA ALL’AMBIENTE AGGRESSIVO

ΔW = perdita di massa (mg) che si verifica nel tempo

t (day) su una superficie metallica esposta S (dm )

è quindi proporzionale alla quantità di massa metallica persa nel tempo.

La velocità di perdita di massa v risulta immediatamente significativa quando si vuole conoscere

m

la quantità di metallo che va ad inquinare in un certo periodo di tempo un determinato ambiente.

Talvolta però può essere più intuitivo esprimere la velocità di corrosione come PERDITA DI

(assottigliamento):

SPESSORE DEL COMPONENTE

(mm/anno) • ΔW = perdita di massa [mg]

• ρ = densità del metallo

• S = superficie esposta

tiene conto del fatto che in • t = tempo [ore]

velocità di un anno ci sono 8760 ore.

penetrazione

dell’attacco direttamente legata a quella di perdita di massa

attraverso la densità del materiale metallico ρ.

CONVERSIONE DIRETTA:

equivalenza approssimata per i metalli pesanti di maggior uso (ferro, rame, zinco)

PERICOLOSITÀ DELLA CORROSIONE GENERALIZZATA

se la si misura in termini di perdita di materiale, è senza dubbio quella che causa la

.

MAGGIOR QUANTITÀ DI PRODOTTI DI CORROSIONE

normalmente non è pericolosa: non causa grossi danni perché è molto MENO INSIDIOSA

della corrosione localizzata, in quanto:

• presenta in genere una minor velocità di perdita di spessore

• la sua evoluzione è costante nel tempo:

l’entità del danno è spesso ben visibile ed è possibile intervenire in tempo per operare un

intervento di manutenzione o sostituzione del componente.

può essere pericolosa quando la parte danneggiata è coperta e non visibile: in questi

casi, infatti, per l’ il

INNESCO DI CORROSIONE PER AREAZIONE DIFFERENZIALE

danneggiamento si localizza e intensifica nella parte coperta e non visibile del componente.

esempio 1: porzione di un pilone

piantato sul fondale marino

esempio 2: staffa inserita nella muratura

Nell’interstizio entra comunque l’umidità (e quindi acqua) e il

ferro si corrode.

ma gli ossidi di ferro hanno un volume specifico

maggiore di quello del metallo e quindi, quando si

formano, creano autotensioni all’interfaccia.

il pezzo si rompe.

Negli ambienti naturali, molto spesso la corrosione è controllata dalla reazione di riduzione

dell’ossigeno e la i praticamente coincide con la corrente limite di diffusione dell’ossigeno,

CORR

in prima approssimazione indipendentemente dal tipo di metallo.

CONVERSIONE PER L’ACCIAIO: • la velocità di corrosione i aumenta all’aumentare

CORR

della velocità di moto relativo dell’acqua per il

maggiore apporto di ossigeno sulla superficie.

andamento comunque asintotico in relazione al

raggiungimento della corrente limite di diffusione i L

• la velocità i diminuisce al di sopra di 70°C per

CORR

la diminuzione di solubilità dell’ossigeno in acqua.

L'assottigliamento del materiale si produce con una velocità in genere prevedibile se sono note le

condizioni ambientali.

Esempio: la corrosione degli acciai al carbonio esposti all'atmosfera ha luogo con

velocità variabili da qualche µm/anno a qualche centinaia di µm/anno a seconda

dell'umidità, della temperatura, della presenza di cloruri e di inquinanti.

CORROSIONE LOCALIZZATA

• l’attacco si concentra solo su alcune regioni del materiale metallico e può presentarsi con

morfologie molto particolari e differenziate a seconda del diverso meccanismo dell’attacco

corrosivo.

può procedere come fenditure o cricche normali alla superficie del materiale

(intercristalline o transcristalline)

può dar luogo a cavità che, in relazione alla forma assunta, sono dette ,

CRATERI

, :

ULCERE PUNTE DI SPILLO ULCERE

CRATERI TRANSGRANULARE

PUNTA DI

(pitting) CRICCA

SPILLO INTERGRANULARE

PENETRANTE

•

• si distinguono CORROSIONE: PITTING

• INTERSTIZIALE CAVERNIZZANTE

• GALVANICA

• A FATICA

• cricche finissime

TENSOCORROSIONE

• l’area anodica è molto piccola rispetto alle aree catodiche

la perdita di materiale si verifica su aree ristrette

• dall’esterno non si riesce a valutare l’entità del danno

• la quantità di materiale perso è minimo rispetto al danno che può creare

(es. perdita di mg, ma buchi di mm)

• l’entità del danneggiamento è proporzionale alla quantità di metallo rimossa e quindi

NON

si preferisce parlare di: velocità di penetrazione dell’attacco

INTENSITÀ DI ATTACCO = nel punto di massimo attacco

i valori della velocità e dell’intensità di attacco coincidono nel caso di CORROSIONE

, mentre tendono a divergere per corrosione via via più localizzate.

UNIFORME

il loro rapporto può quindi essere considerato un indice della localizzazione stessa

dell’attacco corrosivo.

I meccanismi di attacco localizzato sono particolarmente pericolosi:

possono portare in breve tempo a:

• perdità di funzionalità di componente/apparecchiatura

• vero e proprio cedimento strutturale in presenza anche di sollecitazioni meccaniche

si produce un attacco preferenziale a particolari costituenti

CORROSIONE SELETTIVA strutturali nel materiale

CRISTALLOGRAFICA

INTERGRANULARE

CORROSIONE

SELETTIVA INTERDENDRITICA

DEALLIGAZIONE

CORROSIONE PER PITTING (o VAIOLATURA)

• forma di corrosione localizzata con effetto perforante che colpisce i materiali a

comportamento attivo-passivo (es. acciai inox in ambienti naturali, Al, Ni, Cu, Cr, Ti)

quando il potenziale che assumono (per effetto della reazione catodica) non è tale da

assicurare la formazione di uno strato continuo e protettivo sulla superficie metallica.

ovvero quando il film di passività si lacera localmente per qualsiasi motivo e si

espone il metallo sottostante direttamente all’ambiente aggressivo.

• è un tipo di corrosione che produce (pit) di diametro in genere inferiore a qualche mm

CAVITÀ e in numero variabile da poche unità a molte

ULCERE centinaia per metro quadrato.

CRATERI

CAVERNE

CAMOLATURE

PUNTE DI SPILLO

• si verifica in genere in ambienti almeno blandamente ossidanti (quindi devono

contenere O ) e contenenti ioni specifici come i cloruri

2

in ambienti fortemente ossidanti (anche qui favorito per la

presenza di ioni depassivanti)

l’acqua di mare e le salamoie risultano ambienti particolarmente favorevoli al pitting.

• si parla di “ ”

INTENSITÀ DELLA PARTE CORROSA

= profondità massima raggiunta all’interno del materiale, che può essere analizzata

soltanto andando a guardare in sezione trasversale una quantità di materiale sufficiente.

LA PERICOLOSITÀ DELL’ATTACCO VAIOLANTE È DOVUTA A DIVERSI FATTORI:

a) nonostante la perdita di materiale metallico rappresenti una % trascurabile del peso totale del

materiale stesso, la profondità della cavità può arrivare ad interessare in poco tempo l’intero

spessore della parete metallica (v dell’ordine di alcuni mm/anno).

CORR

Per questo motivo spesso la corrosione per pitting causa:

• la foratura di tubazioni o di apparecchiature con danni notevoli, quali miscelamento di

fluidi all’interno di scambiatori di calore oppure rilascio nell’ambiente esterno di

materiale tossico o infiammabile nel caso di reattori chimici o di serbatoi.

l’innesco della corrosione ha natura statistica, che conduce a una sua localizzazione non sempre

b) identificabile a priori.

la presenza delle cavità in genere è mascherata da depositi di varia natura

c) spesso sfugge ad un’attenta ispezione fino al momento in cui produce danni irreparabili.

MECCANISMO DELLA CORROSIONE PER PITTING

L’innesco e lo sviluppo di ogni singolo pit produce una circolazione di corrente tra 2 zone distinte

della superficie del metallo:

• la zona dove ha luogo l’attacco, che tende ad assumere la forma di una cavità (zona anodica)

• la zona circostante dove si ha riduzione di O e di altre specie ossidanti presenti nell’ambiente

2

(zona catodica)

questa da’ origine a una serie di reazioni e a modificazioni chimiche che

CIRCOLAZIONE

contribuiscono a stimolare ulteriormente l’attacco delle zone che già di corrodono e a

proteggere quelle catodiche circostanti.

questo fa sì che la corrosione per pitting si produca con velocità crescente e non tende ad

espandersi alla superficie del materiale, ma a penetrare al suo interno

( )

MECCANISMO AUTOCATALITICO DEL PITTING

Consiste in una fase di innesco e una fase di propagazione:

1. FASE DI INNESCO può verificarsi in corrispondenza dei punti dove il film passivo è più

debole o discontinuo, come in corrispondenza di:

nelle che possono risultare impoverite di elementi passivanti o

ZONE DI SALDATURA

ricoperte da ossidi non protettivi.

nelle dove si verificano modificazioni strutturali

ZONE INCRUDITE

in corrispondenza di inclusioni superficiali o bande di scorrimento affioranti sulla superficie

(es. acciai contenenti S o Se sono molto meno resistenti).

in corrispondenza di difetti del materiale (irregolarità/graffiature meccaniche) o bordi di grano

in corrispondenza di :

VARIAZIONI LOCALI DELL’AGGRESSIVITÀ AMBIENTALE

> aumenti locali della temperatura

> aumenti locali di concentrazione di specie aggressive

Laddove il film si lacera, il materiale viene esposto

all’ambiente aggressivo (anche blandamente ossidante). OSSIDO

L’area scoperta diventa anodica rispetto alla regione circostante

ed è come se si innescasse una coppia galvanica. l’area scoperta diventa

Si hanno grandi densità di corrente anodica perché basta una anodica rispetto alla regione

piccola corrente catodica per darmi un’elevatissima densità di circostante (si forma un buco)

corrente anodica (S /S >>1).

c a

Ha luogo dopo un periodo di permanenza del materiale nell&