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4 Tipi di corrosione

In tutti i processi di corrosione elettrolitica, il processo anodico è sempre una dissoluzione del metallo (ossidazione). Il processo catodico (riduzione) può invece essere causato da svariate reazioni. Il tipo di corrosione viene spesso denominato in funzione dell’agente riducente o dell’agente ossidante.

4.1 Corrosione ad alta temperatura

La corrosione ad alta temperatura dei metalli avviene in combinazione con gas secchi, senza il coinvolgimento di un elettrolita. Le corrispondenti reazioni di ossidazione e riduzione avvengono a temperature di ca. 400 °C e oltre.

Nell’ossidazione dei metalli con gas quali l’ossigeno, sulle superfici metalliche si formano strati di ossido metallico più o meno stabili. Un esempio di corrosione ad alta temperatura è l’incrostazione delle superfici metalliche durante la lavorazione dei metalli.

Poiché tutti i casi di corrosione sono dovuti a cause elettrochimiche, la corrosione ad alta temperatura non viene ulteriormente descritta nel presente documento.

4.2 Corrosione da ossigeno

La corrosione da ossigeno è il tipo di corrosione più frequente a causa della presenza di ossigeno nell’aria e dei suoi valori di potenziale sempre fortemente positivi. Nella corrosione da ossigeno, il processo catodico consiste nella riduzione dell’ossigeno a ioni di ossigeno. La corrosione da ossigeno si verifica già a diverse concentrazioni di elettroliti che formano un elemento di concentrazione, ad esempio in una goccia d’acqua su una superficie di ferro.

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Corrosione da ossigeno sul ferro sotto una goccia d’acqua.

Il processo catodico si svolge quindi nella zona periferica della goccia d’acqua dove la concentrazione di ossigeno è più elevata. Nella zona centrale avviene la dissoluzione del metallo (processo anodico) che innesca ulteriori reazioni e porta infine alla formazione della ruggine.

La corrosione da ossigeno si verifica soprattutto in elettroliti neutri o alcalini con valore di pH > 7. Negli elettroliti acidi (pH < 7), la corrosione da ossigeno è sostituita dalla corrosione da idrogeno a causa della predominanza di quest’ultimo nell’elettrolita. Tutti i metalli il cui potenziale è inferiore a quello dell’ossigeno possono essere attaccati dalla corrosione da ossigeno.

4.2.1 Immagine del danno

La seguente immagine del danno mostra la corrosione da ossigeno su un tubo in acciaio.

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Immagine del danno dovuto a corrosione da ossigeno all’interno di un tubo in acciaio.

4.3 Corrosione da idrogeno

La corrosione da idrogeno avviene in soluzioni fortemente acide, anche in completa assenza di ossigeno. Tali soluzioni hanno bassi valori di pH e presentano elevate concentrazioni di idrogeno.

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Corrosione da idrogeno su ferro in una soluzione acquosa fortemente acida.

Nella corrosione da idrogeno, il processo catodico consiste nella riduzione degli ioni di idrogeno H+ in idrogeno gassoso H2. Il processo anodico consiste, come in tutti i tipi di corrosione, nella dissoluzione del metallo attraverso il rilascio di elettroni dal reticolo metallico e nella formazione di ioni metallici. I processi anodici e catodici avvengono sull’intera superficie metallica in punti e momenti diversi. Nella corrosione da idrogeno non è possibile individuare l’anodo e il catodo.

I metalli comuni immersi in soluzioni acquose fortemente acide sono esposti alla corrosione sia da idrogeno sia da ossigeno, mentre i metalli nobili subiscono la corrosione da idrogeno solo in soluzioni acquose con bassi valori di pH. Ciò conferma l’esperienza che gli acidi hanno un effetto più aggressivo rispetto a quello degli alcali.

4.3.1 Immagine del danno

La seguente immagine del danno mostra una corrosione da idrogeno avanzata su un tubo in acciaio causata dall’acido solforico.

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Immagine del danno dovuto a corrosione da idrogeno su un tubo di acciaio causata da acido solforico.

4.4 Corrosione bimetallica

La corrosione bimetallica si verifica quando metalli con potenziali elettrochimici diversi formano un elemento galvanico cortocircuitato in presenza di una soluzione acquosa, per cui il metallo meno nobile viene attaccato in modo corrosivo.

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Corrosione bimetallica.

L’immagine mostra la riduzione dell’idrogeno come processo catodico ma è possibile anche la riduzione dell’ossigeno.

I fattori d’influenza seguenti incrementano la corrosione bimetallica:

  • Marcata differenza di potenziale dei metalli

  • Elevata conducibilità dei metalli e dell’elettrolita

  • Elevata conducibilità della superficie di contatto tra i metalli

Da quanto sopra si possono derivare relative misure per ridurre la corrosione bimetallica, ad esempio evitare le installazioni miste o l’isolamento elettrico dei metalli.

Nell’impianto di acqua potabile, il contatto metallico tra i componenti delle condutture in materiali metallici diversi e l’acqua potabile e/o lʼacqua di condensa che funge da elettrolita crea un elemento di corrosione nei punti di contatto. Vi è un flusso di corrente di corrosione.

4.4.1 Immagine del danno

La seguente immagine del danno mostra la corrosione bimetallica su una tubazione. La corrosione bimetallica è stata causata da braccialetti inadeguati.

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Immagine del danno dovuto a corrosione bimetallica su un tubo metallico causata da braccialetti inadeguati.

4.4.2 Evitare la corrosione bimetallica

La corrosione bimetallica può essere evitata in vari modi con accorgimenti strutturali, da un lato riducendo al minimo la differenza di potenziale elettrochimico dei materiali, dall’altro prevenendo le correnti di corrosione.

La tabella seguente mostra in modo schematico come evitare la corrosione bimetallica:

Immagine

Descrizione

La corrente di corrosione viene impedita da un elemento costruttivo a isolamento elettrico, ad esempio la bussola a colletto 90056 o il raccordo isolante Optipress-Aquaplus 81042.

Un rivestimento o uno strato passivo su una superficie metallica impedisce la formazione di corrente di corrosione, ad esempio la fascia 83204 o l’acciaio inossidabile come materiale.

La struttura è realizzata con metalli con potenziale elettrochimico approssimativamente uguale oppure si evitano le cosiddette installazioni miste.

La struttura è realizzata in modo tale che un eventuale elettrolita possa entrare in contatto con un solo metallo.

Evitare la corrosione bimetallica (fonte: Informationsstelle Edelstahl Rostfrei, Düsseldorf, foglio d’istruzioni 829).

4.5 Corrosione superficiale

La corrosione superficiale determina un’erosione superficiale che si verifica pressoché alla stessa velocità sull’intera superficie interessata del componente corroso. Le aree con erosione superficiale sono facilmente riconoscibili dalla decolorazione. La corrosione superficiale può comportare una significativa riduzione del peso del componente.

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Corrosione superficiale.

4.5.1 Immagine del danno

L’immagine del danno sotto riportata mostra la corrosione superficiale di un tubo in acciaio al carbonio. Il tubo è stato utilizzato in un impianto di acqua potabile. L’ossigeno presente nell’acqua potabile ha causato la corrosione da ossigeno, con conseguente erosione superficiale del metallo all’interno del tubo.

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Immagine del danno dovuto a corrosione superficiale su un tubo in acciaio al carbonio. Immagine sopra: vista del tubo con i prodotti della corrosione. Immagine sotto: il tubo ripulito dai prodotti della corrosione.

4.6 Corrosione per vaiolatura

La corrosione per vaiolatura (perforazione) è una corrosione locale, spesso solo puntiforme, sul componente. Tra i punti con corrosione per vaiolatura possono esserci aree prive di corrosione. La corrosione per vaiolatura può estendersi fino a quando il componente interessato perde la sua funzione, ad esempio sotto forma di una crepa in una tubazione.

4.6.1 Corrosione per vaiolatura in acciai inossidabili (indice PRE)

La corrosione per vaiolatura in acciai inossidabili è causata principalmente da composti alogeni (composti di cloro, bromo e iodio). Come elemento di lega di acciai inossidabili, il molibdeno aumenta la resistenza alla corrosione per vaiolatura.

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Corrosione per vaiolatura in acciaio inossidabile (immagine: Boniardi, Metallurgia degli acciai).

Il potenziale di corrosione per vaiolatura è una misura per la resistenza di un acciaio inossidabile alla corrosione per vaiolatura ed è espresso come somma effettiva o indice PRE (PRE: pitting resistance equivalent). Con il molibdeno come elemento di lega, la resistenza alla corrosione per vaiolatura può essere migliorata in modo mirato. L’indice PRE viene calcolato con la seguente formula:

Indice PRE = %Cr + 3.3 × %Mo

Simboli della formula

Unità

Descrizione

Indice PRE

Potenziale di corrosione per vaiolatura

%Cr

Percentuale di lega del cromo

%Mo

Percentuale di lega del molibdeno

Un indice PRE elevato indica unʼelevata resistenza alla corrosione per vaiolatura. I tipi di acciaio inossidabile utilizzati nei prodotti della Nussbaum hanno indici PRE superiori rispetto a quelli richiesti dalle relative norme.

Tipi di acciaio inossidabile

Indice PRE

Indice PRE (valore normale)

1.4521

24.1

23.0

1.4401/04

23.1

Indici PRE dei tipi di acciaio inossidabile della Nussbaum.

4.6.2 Immagine del danno

La seguente immagine del danno mostra una corrosione per vaiolatura avanzata che ha causato la rottura di una tubazione.

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Immagine del danno dovuto a corrosione per vaiolatura.

4.6.3 Evitare la corrosione per vaiolatura

Per l’isolamento termico delle tubazioni occorre utilizzare materiali privi di alogeni.

Per impermeabilizzare i collegamenti filettati in acciaio inossidabile è necessario utilizzare canapa priva di cloro o altri sigillanti privi di cloruro. I sigillanti per filettature in materiale sintetico quali il politetrafluoroetilene (PTFE) devono essere certificati dal DVGW.

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Nastro ermetico per filettature in PTFE privo di cloro 83180 con certificazione DVGW.

4.7 Tensocorrosione

La tensocorrosione indica la fessurazione del metallo dovuta alla corrosione e all’allungamento del metallo per effetto delle sollecitazioni di trazione.

La tensocorrosione dei metalli, in particolare di acciai austenitici al Cr-Ni, è spesso causata da soluzioni saline contenenti cloruro o composti di cloro umidi. Le cricche sono spesso fortemente ramificate e si sviluppano perpendicolarmente alla direzione della sollecitazione di trazione sul componente. Questo tipo di corrosione si verifica piuttosto raramente negli acciai cromati ferritici.

La tensocorrosione può comparire nei fitting in ottone che vengono in contatto con ammoniaca o ammonio.

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Tensocorrosione.

Le sollecitazioni di trazione necessarie per innescare la tensocorrosione possono essere presenti su un componente sotto forma di tensioni residue fin dall’inizio, come risultato del processo di produzione e lavorazione. Possono tuttavia essere causate anche da un montaggio conforme alle disposizioni o da sollecitazioni durante il funzionamento, ad esempio il prolungamento di un rubinetto è da considerarsi un’applicazione particolarmente critica da questo punto di vista poiché, in questo caso, vengono introdotte sollecitazioni di trazione a causa dell’espansione che si verifica durante l’avvitamento. I fattori determinanti in tal senso sono il grado di deformazione durante il montaggio e la durezza del componente che è una misura indiretta della deformabilità plastica. L’ottone deve essere sottoposto a stress termico per le applicazioni critiche. Oltre alle sollecitazioni meccaniche, la contemporanea esposizione a determinati agenti corrosivi specifici (ad esempio ammoniaca, ossido di zolfo) favorisce la tensocorrosione. Il bronzo è più resistente alla tensocorrosione rispetto all’ottone.

4.7.1 Immagini del danno

La seguente immagine del danno mostra la fase iniziale della tensocorrosione su un manicotto a scorrimento.

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Immagine del danno dovuto a tensocorrosione su un manicotto a scorrimento.

La seguente immagine del danno mostra un raccordo filettato in ottone da 1¼ × 1 pollici danneggiato da tensocorrosione.

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Immagine del danno dovuto a tensocorrosione su un raccordo filettato.

4.8 Corrosione da erosione (corrosione indotta dal flusso)

Con corrosione da erosione si intende il verificarsi simultaneo di corrosione ed erosione, ovvero la combinazione di decomposizione e asportazione della superficie metallica. Le cause della corrosione da erosione nelle tubazioni sono, ad esempio, le velocità di flusso eccessive e i componenti abrasivi (sabbia) presenti nel medio.

Se in una tubazione si verifica una corrosione da erosione, questa può portare alla corrosione per vaiolatura in altri punti della tubazione. Ad esempio, ioni di rame provenienti da tubi in rame possono essere trasportati dall’acqua potabile e successivamente depositarsi sull’acciaio zincato dove causano corrosione per vaiolatura.

4.8.1 Immagine del danno

La seguente immagine del danno mostra una corrosione da erosione su una curva causata da velocità di flusso eccessive.

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Immagine del danno dovuto a corrosione da erosione.

4.9 Corrosione per cavitazione

La corrosione per cavitazione definisce il verificarsi congiunto di corrosione e cavitazione, ovvero la combinazione di decomposizione e scanalatura della superficie del componente a causa della pressione delle bolle di gas implodenti disciolte nel medio.

La corrosione per cavitazione può verificarsi nelle tubazioni a causa di flussi turbolenti del medio. I flussi turbolenti possono essere causati da velocità di flusso eccessive e/o da improvvisi cambiamenti nella direzione di flusso. Ciò provoca differenze di pressione locali che portano all’evaporazione del medio. Di conseguenza si formano molte bolle di gas di dimensioni minime (cavitazione) che aderiscono alla superficie del componente e implodono. L’implosione di una bolla di gas produce un’impennata di pressione che genera un getto di liquido verso il componente causando l’asportazione della superficie del componente (corrosione).

4.9.1 Immagine del danno

La seguente immagine del danno mostra la corrosione per cavitazione su un riduttore di pressione.

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Immagine del danno dovuto a corrosione per cavitazione.

4.10 Corrosione selettiva

La corrosione selettiva è la corrosione di una lega in cui gli elementi formano un elemento di corrosione a causa dei diversi potenziali elettrochimici, con l’acqua che in molti casi costituisce l’elettrolita. L’elemento della lega meno nobile si corrode lungo le aree strutturali del materiale. L’elemento più nobile della lega permane nel materiale in uno stato poroso. Un esempio di corrosione selettiva è rappresentato dalla dezincificazione dell’ottone.

4.10.1 Dezincificazione

Un esempio di corrosione selettiva è la dezincificazione di componenti di condutture in ottone. Nella dezincificazione, lo zinco viene dissolto dalla lega di ottone per corrosione, lasciando il rame poroso. Le croste di sale sulla parte esterna delle rubinetterie in ottone indicano una possibile dezincificazione che può verificarsi soprattutto nelle condutture dell’acqua calda.

4.10.2 Diagramma di Turner

La composizione dell’acqua influisce sulla dezincificazione dell’ottone. Una maggiore durezza dell’acqua e un minore tenore di cloruro ostacolano la dezincificazione. La correlazione tra dezincificazione, durezza dell’acqua e tenore di cloruro è riscontrabile nel diagramma di Turner.

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Diagramma di Turner relativo alla dezincificazione dell’ottone.

4.10.3 Immagine del danno

La seguente immagine del danno mostra la dezincificazione sul filetto di una testa della valvola. La resistenza del componente è stata ridotta dalla progressiva dezincificazione a tal punto che il componente non riusciva più a sopportare le forze del raccordo.

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Immagine del danno dovuto a dezincificazione sul filetto di una testa della valvola.

4.11 Corrosione intercristallina

La corrosione intercristallina è la corrosione all’interno o adiacente ai bordi dei grani di una lega metallica.

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Corrosione intercristallina (immagine: Bickle et al., Installationstechnik).

La corrosione intercristallina viene favorita da una struttura a grana grossa e da elevate proporzioni degli elementi di lega arsenico e fosforo nel materiale nonché da temperature elevate. Anche l’ammoniaca presente nell’acqua e negli elementi di sfiato può causare la corrosione intercristallina.

Nelle leghe di ottone, la corrosione intercristallina si verifica quando sono presenti precipitati ai bordi dei grani. La dezincificazione dell’ottone è dovuta sia alla corrosione per vaiolatura sia alla corrosione intercristallina.

4.11.1 Immagine del danno

La seguente immagine del danno mostra la corrosione intercristallina su un componente in ottone.

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Immagine del danno dovuto a corrosione intercristallina su un componente in ottone.

Se sul componente agiscono sollecitazioni di trazione meccaniche, in combinazione con la corrosione intercristallina possono verificarsi cricche da stress, come risulta nell’immagine seguente:

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Immagine del danno dovuto a corrosione intercristallina con fessurazione su un componente in ottone.

4.12 Corrosione per correnti esterne

La corrosione per correnti esterne è una corrosione elettrochimica dovuta a correnti appunto esterne (denominate anche «correnti vaganti» o «correnti vagabonde») che possono verificarsi quando le correnti elettriche vengono condotte nel terreno attraverso una messa a terra e vengono deviate con isolamenti e resistenze. Queste possono essere correnti continue o alternate – ma solo le correnti continue sono rilevanti come causa di corrosione.

Se una corrente continua attraversa una parte metallica in un ambiente umido si può innescare una reazione anodica parziale del metallo con l’ossigeno – e la parte metallica si corrode.

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Principio della corrosione per correnti esterne (immagine: Blickle, Installationstechnik).

L’isolamento elettrico nell’immagine serve a mostrare la deviazione della corrente esterna dalla tubazione in un ambiente a bassa impedenza dove successivamente si può verificare la corrosione dei punti di uscita.

4.12.1 Evitare la corrosione per correnti esterne

Una possibile causa di corrosione per correnti esterne nell’impianto idrosanitario è rappresentata dagli allacciamenti elettrici dell’abitazione. A seconda del sistema di rete e delle utenze, le correnti esterne possono verificarsi nelle tubazioni, negli impianti di ventilazione e di riscaldamento, negli impianti parafulmine e negli elementi metallici della struttura. In presenza di umidità possono manifestarsi fenomeni di corrosione.

Nei sistemi di rete TN, i conduttori attivi della rete elettrica sono collegati al potenziale di terra attraverso il punto stella del trasformatore, mentre le utenze elettriche sono collegate a questo punto in due modi diversi:

  • Nella rete TN-C (dal francese «terre neutre combiné»), il collegamento avviene tramite il conduttore PEN che combina la funzione del conduttore di protezione (PE) e del conduttore di neutro (N).

  • Nella rete TN-S (dal francese «terre neutre séparé»), il conduttore di neutro e il conduttore di protezione sono posati separatamente.

La combinazione dei due sistemi di rete è denominata rete TN-C-S.

4.12.1.1 Sistema di rete TN-C

Il sistema TN-C prevede un conduttore PEN comune nei collegamenti tra la scatola dell’allacciamento domestico e le sottodistribuzioni. Un conduttore di protezione (PE) separato è spesso presente solo nel circuito elettrico verso l’utenza.

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Sistema di rete TN-C.
4.12.1.2 Sistema di rete TN-S

Il sistema di rete TN-S prevede la suddivisione del conduttore PEN in conduttore di protezione e conduttore di neutro, creata in corrispondenza dell’allacciamento elettrico dell’abitazione.

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Sistema di rete TN-S.
4.12.1.3 Messa a terra di impianti elettrici

La messa a terra di impianti elettrici allʼinterno di edifici è costituita da un dispositivo di protezione elettrica che, in caso di guasto, blocca l’alimentazione di tensione a parti prive di corrente.

La messa a terra attraverso la rete di approvvigionamento di acqua potabile è sconsigliata per i seguenti motivi:

  • Le correnti esterne provenienti da impianti elettrici possono attraversare la rete di approvvigionamento di acqua potabile e causare corrosione per correnti esterne.

  • In caso di sostituzione o riparazione di tubazioni (metalliche), la messa a terra può essere interrotta.

Quando si effettua la messa a terra attraverso l’allacciamento domestico dell’acqua, la fonte di corrente esterna può trovarsi lontano dall’edificio. Ciò può complicare notevolmente lʼindividuazione di fonti di correnti esterne per impedire che si verifichino. Occorre inoltre tener conto del fatto che il numero di fonti di correnti esterne è in aumento a causa del crescente utilizzo di dispositivi elettrici, con utenze non lineari che diventano sempre più importanti come fonti di interferenza.

In alternativa si può effettuare la messa a terra con:

  • Dispersori di terra nelle fondazioni

  • Nastri di messa a terra

  • Picchetti di terra o dispersori di profondità

  • Altri elementi costruttivi conficcati nel terreno

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A sinistra: messa a terra della fondazione. A destra: messa a terra non corretta con ponticello a filo al (vecchio) raccordo per l’acqua (immagine: Promemoria suissetec «Messa a terra tramite le condotte di allacciamento dell’immobile all’acqua»).

1

Raccordo per l’acqua all’abitazione

2

Dispersore di terra nella fondazione (parte dell’armatura del muro)

3

Conduttore di protezione di impianti elettrici

4

Nastro di messa a terra

5

Cavo o ponticello a filo

La messa a terra di impianti elettrici deve essere effettuata e verificata da elettricisti specializzati.