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Corrosione per Vaiolatura
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Essica Srl
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Corrosione per vaiolatura

La corrosione per vaiolatura, chiamata anche “pitting corrosion”, è una corrosione localizzata che si manifesta superficialmente con piccoli fori, in taluni casi invisibili all’occhio umano, circondati da un alone di color scuro e da una serie di sottostanti cavità che si sviluppano in profondità. Il fenomeno corrosivo viene preceduto da una fase di innesco che lacera la pellicola prottettiva di ossido a causa dello stato superficiale del manufatto e dall’ambiente in cui si trova ad operare.
Le cause di innesco dovute al materiale sono:
  • Rugosità superficiale elevata o presenza di scaglie superficiali.
  • Zone incrudite a causa di deformazioni a freddo con la conseguente formazione di bande ferritiche all’interno di strutture austenitiche.
  • Contaminazioni superficiali ferrose oppure contaminazioni non metalliche come l’inclusione  di solfuri o seleniuri.
  • Formazione di precipitazione di carburi di cromo all’esterno del reticolo cristallino.
Le cause di innesco dovute alle condizioni ambientali si possono riassumere in:
  • Presenza di soluzioni acquose contenenti cloruro di sodio, cloruro rameico, cloruro ferritico o cloruro di calcio.
  • Presenza di soluzioni di ipocloriti o contenenti ioni alogenuri come lo ione cloro o lo ione bromuro.
  • Soluzioni ad elevata conducibilità con ioni attivanti.
  • Acque salmastre e soprattutto stagnanti con zone di bagnasciuga dove si verificano condizioni di aerazione differenziata.
  • Temperatura della soluzione.
Dopo la rottura della pellicola protettiva, per i motivi sopra citati, il punto di innesco diviene anodico rispetto alla restante superficie passiva del metallo che ha invece un comportamento catodico si ha pertanto una circolazione di corrente ove il metallo ossidato passa in soluzione sotto forma di cationi. All’interno del punto di innesco, a causa delle sue dimensioni, si ha un eccesso di carica positiva che viene compensata dall’arrivo di ioni per esempio ioni cloruro provenienti dall’esterno. Tali ioni a causa della loro elevata mobilita migrano all’interno della zona attaccata aumentando l’acidità per idrolisi acida e favorendo la dissoluzione del metallo. I prodotti di corrosione ostacolano l’ingresso dell’ossigeno e quindi impediscono la possibilità di ripassivazione del metallo creando una microcella dove solo lo ione cloruro ha la possibilità di entrarvi. Il processo di corrosione in questo modo si autoalimenta e continua in profondità danneggiando in modo irreparabile il manufatto.
 
Per poter evitare questo fenomeno si deve principalmente seguire queste regole:
  • Durante la progettazione si devono preferire quegli acciai che presentano una pellicola passiva più stabile e resistente. A tale scopo è stato creato un’indice numerico denominato PREN (Pitting Resistance Equivalent Number) calcolato in funzione delle percentuali, espresse in massa, di alcuni elementi presenti negli acciai inossidabili, alle quali vengono associati opportuni valori moltiplicativi determinati empiricamente. Il valore PREN è tanto più elevato quanto maggiore è l’attitudine di un materiale a resistere alla vaiolatura:
    • Per gli acciai inossidabili austenitici: PREN = ( %Cr ) + 3.3 ( %Mo ) + 16 ( %N )
    • Per gli acciai inossidabili ferritici:      PREN = ( %Cr ) + 3.3 ( %Mo )
    • Per gli acciai austero-ferritici:           PREN = ( %Cr ) + 3.3 ( %Mo ) + 30 ( %N )
    Naturalmente questo indice aiuta nella scelta dell’acciaio piu idoneo che in ogni caso deve essere verificato in base alle proprie condizioni di utilizzo in quanto questo indice non considera nè la temperatura del mezzo corrosivo nè la sua concentrazione.
     
    A titolo informativo si elencano il valore di PREN per alcuni tipi di acciai inossidabili:

AISI304L

austenitico 

18

AISI316L 

austenitico

24

AISI316LN 

austenitico 

26

AISI317L 

austenitico 

28

AISI430

ferritico

17

AISI436 

ferritico

18

 
 
  • Durante la realizzazione si devono evitare la formazione di asperità superficiali e zone ove lo strato protettivo è compromesso:
    • Decontaminare le superfici da tracce ferrose.
    • Lucidare in maniera accurata la superficie del manufatto a contatto con il mezzo aggressivo prestando molta attenzione ai cordoni di saldatura e lungo le unioni per sovrapposizione.
    • Rimuovere meccanicamente o mediante paste decapanti lo strato di ossidi metallici che si formano sui cordoni di saldatura e nelle zone termicamente alterate e ripristinare, mediante paste passivanti, lo strato protettivo garantendo durante il processo condizioni ossigenanti favorevoli.
    • Evitare durante i processi di saldatura di riscaldare il manufatto all’interno dell’intervallo critico dove si ha la precipitazione dei carburi di cromo sui contorni dei grani.
  • Durante l’utilizzazione se il fenomeno di corrosione si è innescato bisogna dapprima procedere, se possibile, all’asportazione della zona vaiolata agendo con mezzi meccanici o con sospensioni abrasive tali da far scomparire la zona vaiolata o in ogni caso tali da far aprire il profilo del vaiolo rimuovendo il materiale ossidato che si trova al suo interno. Successivamente procedere alla passivazione della superficie accelerando il processo con opportune paste passivanti.