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Prove di corrosione ASTM

Principali prove di corrosione su specifiche ASTM.

Specifica
Titolo
A 262
Raccomandazioni pratiche per la determinazione della predisposizione degli acciai inossidabili alla corrosione intergranulare.
A 708
Raccomandazioni pratiche per la determinazione della predisposizione alla corrosione intergranulare degli acciai inossidabili austenitici severamente sensibilizzati.
B 117
Prova nebbia salina.
B 287
Prova in acido acetico e nebbia salina.
C 692
Valutazione degli effetti del “Wicking-type thermal insulation” nella corrosione sotto tensione sugli acciai inossidabili.
D 2251
Prova di corrosione su metalli con solventi alogenati e loro soluzioni.
G 1
Metodi raccomandati per la separazione, la pulizia e la valutazione dei campioni nelle prove di corrosione.
G 3
Metodi raccomandati per le convenzioni applicabili alle misurazioni elettrochimiche nelle prove di corrosione.
G 4
Metodi raccomandati per lo svolgimento di prove di corrosione negli impianti.
G 5
Metodi raccomandati per sistemi di riferimento standard per effettuare misurazioni di polarizzazione anodica potenziostatica e potenziodinamica.
G 15
Definizione dei termini relativi alla corrosione ed alle prove di corrosione.
G 16
Metodi raccomandati per l’applicazione delle statiche alle analisi dei dati di corrosione.
G 28
Determinazione della predisposizione alla corrosione intergranulare delle leghe ad alto tenore di nickel e delle leghe ad alto tenore di cromo.
G 30
Metodi raccomandati per la preparazione e l’uso dei componenti a  U per prove di corrosione sotto tensione.
G 31
Metodi raccomandati per prove di corrosione per immersione dei metalli.
G 35
Metodi raccomandati per la determinazione delle suscettibilità degli acciai inossidabili e leghe al Nickel- Cromo- Ferro alla fessurazione dovuta alla corrosione sotto tensioni negli acidi politionici.
G 36
Metodi raccomandati per l’esecuzione delle prove di fessurazione per corrosione sotto tensione in una soluzione bollente di cloruro di Magnesio.
G 38
Metodi raccomandati per la preparazione e l’uso dei campioni ad anello C nella prova di fessurazione per corrosione sotto tensione.
G 39
Preparazione ed uso dei campioni per prove di corrosione sotto tensione su barra piegata.
G 40
 Terminologia relativa all’erosione ed all’usura.
G 41
Metodi raccomandati per determinare la suscettibilità a rottura dei metalli esposti, sotto tensione, in ambiente fortemente salino.
G 44
Metodi raccomandati per la prova di corrosione sotto tensione per immersione alternata in soluzione di cloruro di Sodio al 3,5%.
G 46
Metodi raccomandati per l’esame e valutazione della corrosione da pittino.
G 48
Prova di resistenza alla corrosione per pitting e interstiziale di acciai inossidabili e relative leghe per mezzo di soluzione di cloruro ferrico.
G 49
Metodi raccomandati per la preparazione e l’uso dei campioni nella prova di corrosione sotto tensione.
G 50
Metodi raccomandati per la conduzione della prova di corrosione atmosferica sui metalli.
G 52
Metodi raccomandati per la conduzione di prove di esposizione superficiale all’acqua di mare su metalli e leghe.
G 54
Metodi raccomandati per prova di ossidazione statica semplice.
G 58
Metodi raccomandati per la preparazione dei campioni nella prova di corrosione sotto tensione per saldatura.
G 59
Metodi raccomandati per effettuare misure di resistenza di polarizzazione potenziodinamica.
G 61
Metodi raccomandati per effettuare misure cliniche di polarizzazione potenziodinamica per corrosione localizzata.
G 68
Metodi raccomandati per prove di corrosione dei metalli e leghe con solido liquido.
G 71
Metodi raccomandati per effettuare e valutare le prove di corrosione galvanica in elettroliti.
G 78
Guida alla prova di corrosione interstiziale di leghe inossidabile a base di ferro e a base di nickel in acqua di mare e in altre soluzioni acquose contenenti cloruri.
G 79
Metodi raccomandati di valutazione di valutazione dei metalli esposti in ambienti carburati.
G 82
Guida per lo sviluppo e l’uso dalle serie galvaniche per predire il comportamento alla corrosione galvanica.
G 84
Metodi raccomandati per la misura del tempo di umidificazione su superfici esposte in condizioni di umidità come nella prova di corrosione atmosferica.
G 85
Metodi raccomandati per prova  in nebbia salina modificata.
G 87
Metodi raccomandati per eseguire prove di condensa di SO2.
G 102
Procedura per il calcolo dei tassi di corrosione e relative informazioni da misure elettrochimiche.
G 104
Metodo di prova per valutare la corrosione galvanica causata dall’atmosfera.
G 108
Metodo di prova per la riattivazione elettrochimica (EPR) per rilevare la sensibilizzazione di acciai inossidabili tipo AISI  304 e 304L.
G 109
Metodo di prova per determinare l’effetto di miscele chimiche sulla corrosione di armature per strutture di calcestruzzo armato esposte in ambienti di cloro.
G 111
Guida alle prove di resistenza alla corrosione in ambienti ad alta temperatura, alta pressione o entrambi.
G 123
Metodo di prova per valutare la rottura per tenso-corrosione di leghe inossidabili con differenti contenuti di nickel in soluzioni di cloruro di sodio bollenti acidificate.

Ambienti corrosivi

Indicazioni di massima sul comportamento degli acciai inossidabili a contatto con varie sostanze organiche o inorganiche.


Leggenda:

* In condizioni ottimali di impiego non presentano fenomeni di corrosione.

** A contatto con le sostanze considerate presentano fenomeni corrosivi piú o meno accentuati che vanno verificati in base alle condizioni di impiego.

*** Si sconsiglia l’uso con le sostanze considerate in quanto presentano fenomeni accentuati di corrosione.

Note: Le concentrazioni indicate fanno riferimento alla massa della sostanza, allo stato puro, diluita in acqua mentre quando si indica una concentrazione del 100% si intende la sostanza allo stato puro con la presenza di piccolissime percentuali di acqua a meno che non sia esplicitamente indicato secco. La temperatura, se non indicata, si riferisce a quella ambiente pari a 20°C.


Sostanze
Martensitici al Cr come:
AISI410
Ferritici al Cr come:
AISI430
Austenitici al Cr-Ni come:
AISI302 AISI304 AISI305
Austenitici al Cr-Ni-Mo come:
AISI316
Acetilene
*
*
*
*
Aceto
*
*
*
*
Aceto (vapori)
  
**
**
*
Acetone 100% a 100°C
*
*
*
*
Acido acetico fino a 25%
***
**
*
*
Acido borico 5%
*
*
*
*
Acido butirrico 5%
*
*
*
*
Acido cianidrico 100%
***
***
**
**
Acido citrico 5%
   
*
*
*
Acido cloridrico
***
***
***
***
Acido cromico 5%
 
**
*
*
Acido fluoridrico
***
***
***
***
Acido fosforico 5%
*
*
*
*
Acido lattico 5%
***
**
*
*
Acido linoleico 100% a 100°C
**
**
**
*
Acido malico 10-40% fino a 50°C
     
 
*
*
Acido muriatico
***
***
***
***
Acido nitrico fino a 15% a 80°C
**
*
*
*
Acido oleico 100%
*
*
*
*
Acido ossalico 5%
**
*
*
*
Acido solforico 5% bollente
   
***
***
***
Acido solforoso100%
***
***
**
**
Acido stearico 100% fino a 100°C
*
*
*
*
Acido tartarico 10% a 100°C
     
*
*
*
Acqua dolce
*
*
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*
Acqua ossigenata
     
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*
*
Alcool etilico
*
*
*
*
Alcool metilico 100%
 
*
*
*
Alluminio fuso
***
***
***
***
Ammoniaca 100%
*
*
*
*
Anidride acetica 100%
***
***
*
*
Anidride carbonica 100%
*
*
*
*
Anidride solforosa 80%
***
***
***
**
Anilina 100%
*
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*
*
Benzina
*
*
*
*
Bicarbonato di sodio
*
*
*
*
Birra
   
*
*
Bisolfato di sodio 15% a 85°C
***
***
***
***
Bisolfuro di carbonio 100%
*
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*
*
Butano
*
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*
*
Caffè bollente
 
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*
*
Candeggina stura
***
***
***
**
Carbonato di sodio 5% fino a 65°C
*
*
*
*
Citrato di sodio a freddo e a caldo
   
*
*
Cloroformio 100%
**
**
*
*
Cloruro di ammonio 1%
*
*
*
*
Cloruro ferrico 5-50%
***
***
***
***
Cloruro ferroso 10-20%
***
***
***
***
Cloruro di magnesio fino a 20%
***
**
*
*
Cloruro mercurio 10%
***
***
***
***
Cloruro nickel 10-30%
***
***
***
 
Cloruro di potassio 1-5%
*
*
*
*
Cloruro di sodio 5% (non agitato)
**
**
*
*
Cloruro di zinco 10%
   
**
*
Coca cola (sciroppo puro)
 
*
*
*
Etere 100%
**
**
*
*
Formaldeide 100%
*
*
*
*
Fosfato d’ammonio 10%
 
**
**
**
Fosfato di sodio
**
**
**
**
Gelatina
*
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*
*
Glicerina
*
*
*
*
Glicole etilico 100%
*
*
*
*
Glucosio
*
*
*
*
Idrossido d’ammonio fino al 40%
*
*
*
*
Idrossido di calcio fino a 10%  fino a 100°C
**
**
**
**
Idrossido di magnesio 10% fino a 100°C
**
**
**
**
Idrossido di potassio fino a 50%
**
**
**
**
Idrossido di sodio fino a 20%
*
*
*
*
Ipoclorito di calcio 100%
***
***
***
***
Ipoclorito di sodio 100%
***
***
***
 
Latte (fresco o acido)
**
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*
Lievito
   
*
*
Maionese
   
*
*
Melassa
*
*
*
*
Mostarda
   
*
*
Nitrato d’ammonio 10-50%
**
*
*
*
Nitrato di sodio 10-40%
**
**
*
*
Olii minerali a caldo e a freddo
 
*(1)
*(1)
*(1)
Olii vegetali a caldo e a freddo
 
*(1)
*(1)
*(1)
Paraffina a caldo e a freddo
*
*
*
*
Perossido di idrogeno 10%
**
**
*
*
Perossido di sodio 10% fino 100°C
   
**
**
Piombo fuso
***
***
**
**
Propano
*
*
*
*
Sapone
 
*
*
*
Sciroppo do zucchero
*
*
*
*
Siero di latte
**
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*
*
Solfato di alluminio 10%
***
**
*
*
Solfato d’ammonio 10%
***
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**
**
Solfato ferrico 10%
**
*
*
*
Solfato ferroso 10-35%
**
**
**
**
Solfato di magnesio 15-40%
***
*
*
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Solfato di nickel 30%
   
*
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Solfato di potassio 15% fino a 100°C
*
*
*
*
Solfato di rame 12%
**
**
**
*
Solfato di sodio 15%
**
**
*
*
Solfato di zinco 12%
**
**
*
*
Solfuro di sodio 10%
***
***
**
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Succhi di arancia concentrati
   
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Succhi di limone concentrati
   
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Tetracloruro di carbonio 10%
***
***
***
 
Vernici
*
*
*
*
Vino
   
*
*
Whisky
   
*
*
Zinco fuso
***
***
***
***
Zolfo fuso
**
**
*
*
Leggenda
(1): In presenza di acido solforico può essere attaccato.

Corrosione da idrogeno

La corrosione da idrogeno, chiamata anche danneggiamento da idrogeno è una corrosione localizzata che si manifesta quando l’idrogeno, allo stato atomico, penetra all’interno del metallo esercitando azioni chimiche e meccaniche tali da danneggiare in modo irreversibile la struttura del metallo.
 
Le cause ambientali che favoriscono la formazione di idrogeno sono molteplici tra le quali segnaliamo:
  • Presenza di idrogeno per reazioni elettrochimiche come nelle operazioni di decapaggio acido o di lucidatura elettrochimica troppo prolungata.
  • Dissociazione di idrogeno molecolare a causa delle alte temperature:
    • Durante le operazioni di saldatura in presenza di alti tassi di umidità o di giunzioni non perfettamente asciutte (H2O -> 2H2 + O2).
    • Contato con sostanze contenenti idrogeno come nell’industria dell’ammoniaca ( 2NH3 -> N2 + 3H2 ) oppure nell’industria petrolchimica ( reforming CH4 + H2O -> 3H2 + CO ).

La presenza di idrogeno atomico adsorbito dalla superficie del metallo genera una serie di fenomeni corrosivi che in base a svariati motivi possono essere di natura chimica o meccanica tra i quali i più importanti e frequenti sono:

  • Rigonfiamento (blistering) Quando l’idrogeno penetrato nel metallo raggiunge per diffusione una cavità che può essere una soffiatura o una inclusione oppure una semplice imperfezione di saldatura passa allo stato molecolare non essendo presenti nella cavità ioni in grado di contrastarlo. L’accumulo di idrogeno, che non riesce a migrare per diffusione verso l’esterno, e il continuo processo di ricombinazione provoca un rigonfiamento del difetto a causa delle elevatissime pressioni che si vengono a creare. Il continuo afflusso di idrogeno atomico all’interno della cavità favorito dalla continua ricombinazione 2H -> H2 mantiene una concentrazione che favorisce ed alimenta il processo diffusivo portando alla frattura.
  • Decarburazione L’idrogeno che penetra in un acciaio può reagire con la cementite (la cementite è un composto di ferro e carbonio, di formula Fe3C, che contiene una percentuale di carbonio pari a 6,68%) formando metano e ferro decarburato con la reazione esotermica Fe3C + 4H -> 3Fe + CH4. Il ferro con questa reazione occupa un volume inferiore a quello originariamente occupato dalla cementite e quindi oltre a creare delle porosità ove il metano si accumula crea anche delle pressioni elevatissime in quanto il metano non può migrare per diffusione verso l’esterno rimanendo imprigionato.
  • Infragilimento (embrittlement) L’idrogeno atomico a causa delle sue ridotte dimensioni può, in taluni casi, insinuarsi all’interno del reticolo cristallino principale deformandolo e creando delle tensioni interne che aumentano la durezza del materiale diminuendo la sua elasticità e quindi rendendolo meno flessibile e piu fragile. Ne consegue che in presenza di sollecitazioni meccaniche esterne il metallo è meno resistente specialmente alle sollecitazioni a fatica di quanto non lo fosse prima dell’intervento dell’idrogeno.

Per evitare di incorrere nella corrosione da idrogeno, nel caso si operi in ambienti tali da provocarla, è opportuno scegliere quegli acciai che assolvono ad almeno una di queste condizioni:

  • Impiegare acciai poco permeabili all’idrogeno atomico come gli acciai austenitici oppure acciai contenenti elementi ad effetto carburizzante come il Titanio.
  • Controllare che durante i processi di saldatura non ci sia presenza di acqua o sostanze che per dissociazione creino idrogeno.
  • Evitare la presenza di idrogeno atomico in superficie accelerando, se possibile, il processo di ricombinazione operando a temperature sufficientemente elevate per esempio in presenza di acqua a temperature superiori ad almeno 80°C.
  • Durante i processi di decapaggio usare prodotti contenenti i cosiddetti “inibitori da decapaggio” che controllano ed impediscono l’adsorbimento dell’idrogeno da parte del metallo.

Corrosione sotto tensione

La corrosione sotto tensione, chiamata anche stress corrosion cracking ovvero SCC è una corrosione localizzata che si manifesta quando, in particolari condizioni ambientali, il materiale è sottoposto all’azione combinata di una sollecitazione meccanica, in particolare a trazione, e un ambiente corrosivo anche di blanda azione corrosiva che, in assenza dello stato di tensione, avrebbe dato luogo ad un diverso tipo di attacco. Le cricche solitamente ramificate anche all’interno del materiale hanno un andamento quasi perpendicolare alla direzione della sollecitazione a trazione e si dicono ad andamento:

  • Transgranulare quando le cricche attraversano la struttura dei grani.
  • Intergranulare quando le cricche si propagano lungo i bordi dei grani.

Sostanze che possono indurre fenomeni di corrosione sotto tensione negli acciai inossidabili austenitici sollecitati a trazione.

Sostanza
Acciai inossidabili austenitici
Sostanza
Acciai inossidabili austenitici

Cr-Ni
AISI302 AISI303 AISI-304 AISI305 AISI321 AISI347

Cr-Ni-Mo
AISI316 AISI317
Cr-Ni come
AISI302 AISI303 AISI-304 AISI305 AISI321 AISI347
Cr-Ni-Mo
AISI316 AISI317
Acidi naftenici
*
 
Cloruro di litio
*
*
Acido cianidico
*
 
Cloruro di magnesio
*
*
Acidi fosforico
 
*
Cloruro di manganese
*
*
Acido glutamnico
*
*
Cloruro di nickel
*
 
Acido levunilico
*
*
Cloruro di potassio
*
*
Acido politionico
*
 
Cloruro di sodio
*
*
Acido solforico
*
*
Cloruro di zinco
*
*
Acido solforoso
 
*
Diclorofenolo
*
*
Bicloruro di mercurio
*
*
Esacloroetano
*
*
Bifostfato di ammonio
*
*
Floruro di sodio
*
 
Bisolfato di sodio
*
*
Glicerina
*
 
Bromuro di calcio
*
*
Idrato di potassio
*
*
Bromuro di piombo
*
 
Idrogeno
*
 
Carbonato di sodio
*
*
Lisciva al solfato
*
 
Cloro
*
*
Mercurio
*
 
Cloroformio
*
*
Pentacloroetano
*
*
Cloruro di alluminio
*
*
Soda caustica
*
*
Cloruro di ammonio
*
*
Solfato di alluminio
*
 
Cloruro di bario
*
*
Solfato di sodio
*
 
Cloruro di calcio
*
*
Tetracloruro di carbonio
*
*
Cloruro di etilene
*
*
Vapore di benzina
*
*
Cloruro ferroso
*
*
Vapore geotermale
*
*
 
Legenda
 * : indica che il fenomeno corrosivo può essere indotto in acciai inossidabili di questo tipo.
 

Lo stato di sollecitazione meccanica a trazione che alimenta questo fenomeno corrosivo oltre ad essere originato dalla funzione stessa a cui deve essere sottoposto il manufatto può essere indotto da altri fattori esterni non previsti come:

  • Forzamenti durante le fasi di montaggio come nel caso di unione tramite flange che potrebbero non essere perfettamente combacianti tra loro.
  • Chiodature, rivettature o mandrinature possono generare stati di tensione localizzati nelle piastre di unione.
  • Escursioni termiche dovute a raffreddamenti e riscaldamenti che inducono dilatazioni non previste e quindi non meccanicamente compensate.
  • Sollecitazioni interne residue, ovviamente a trazione, causate da lavorazioni per deformazione plastica oppure generate da operazioni di saldatura ove il ritiro dei materiali durante il raffreddamento viene ostacolato da elementi esterni generando tensioni lungo la saldatura.

Per evitare il fenomeno della corrosione sotto tensione si devono seguire alcuni accorgimenti sia nelle fasi di progettazione del manufatto sia nelle fasi di realizzazione:

  •  Durante la progettazione:
    • Prevedere l’insorgere di sollecitazioni a trazione causate da dilatazioni termiche, durante le fasi di riscaldamento o di raffreddamento.  
    • Impiegare acciai inossidabili austenitici al Cr-Ni-Mo che maggiormente resistono ai fenomeni di corrosione sotto tensione come AISI316 o AISI317.
  • Durante la realizzazione:
    • Assemblare accuratamente gli organi meccanici evitando stati di sollecitazione a trazione causati da errori di allineamento o di serraggio.
    • Creare mediante operazioni di pallinatura o rullatura stati di tensione superficiali a compressione tali da compensare, anche parzialmente, le sollecitazioni a trazione che si potrebbero venire a creare.
    • Rimuovere con appropriati trattamenti termici, evitando di sensibilizzare il materiale, gli stati di tensione creati durante le operazioni di deformazione plastica a freddo.
    • Eseguire le saldature con una sequenza appropriata in modo da evitare tensioni a trazione dovuti al ritiro del cordone di saldatura durante il suo raffreddamento. Nel caso di saldature con varie passate si deve evitare che i cordoni di saldatura sottostanti siano ad una temperatura troppo bassa generando ritiri contrastanti e di diversa entità.

Corrosione interstiziale

La corrosione interstiziale, chiamata anche “crevice corrosion”,  si manifesta in presenza di soluzioni contenenti ioni riducenti, come lo ione cloro, all’interno di interstizi creati dal contatto superficiale tra diversi manufatti, anche organici, in maniera tale che il fluido all’interno dell’interstizio non venga ricambiato con quello esterno.
Inizialmente la soluzione all’interno dell’interstizio è uguale a quella esterna ad esso e la corrente anodica passiva viene bilanciata dalla riduzione catodica dell’ossigeno. A causa delle dimensioni dell’interstizio e della lentezza dei moti diffusivi l’ossigeno all’interno dell’interstizio viene consumato e non viene completamente rimpiazzato da quello esterno. Quando tutto l’ossigeno all’interno dell’interstizio è consumato, il metallo è ancora passivo, ma la corrente di  passività all’interno dell’interstizio si trova ad essere bilanciata dalla riduzione dell’ossigeno esterno e quindi si ha una separazione tra area anodica e area catodica. La corrente di passività continua a trasferire ioni metallici attraverso il film passivo ma mentre all’esterno il fenomeno è bilanciato dall’ossido riduzione, all’interno dell’interstizio si assiste all’idrolisi degli ioni metallici e alla migrazione dall’esterno di ioni cloro che generano acidità portando il pH a valori sempre piu bassi. Quando il pH, a causa dell’idrolisi acida dei ioni cloruro, raggiunge una soglia critica, che dipende dalle caratteristiche intrinseche del materiale, si ha la rottura del film passivo e inizia la fase di corrosione in profondità con una velocità controllata dalle cadute ohmiche tra area anodica (interno all’ interstizio) e area catodica (all’esterno all’interstizio).
Per poter evitare e combattere questo fenomeno si devono principalmente seguire queste regole:
  • Durante la progettazione si devono favorire geometrie di accoppiamento prive di interstizi:
    • Saldare tubi e flange con saldature di testa e non per sovrapposizione e nel caso questo non sia possibile effettuare la saldatura da ambo i lati.
    • Le guarnizioni devono venire dimensionate in modo che risultino a filo delle superfici e mai incassate.
    • Scegliere flange di accoppiamento di opportuno spessore in modo tale che non si creino interstizi tra le superfici accoppiate a causa della flessione indotta.
       
  • Durante la realizzazione si deve curare il montaggio evitando la creazione di interstizi:
    • Levigare accuratamente le saldature in modo da evitare la presenza di cavità o fessure.
    • Usare guarnizioni o paste di accoppiamento morbide in modo che le superfici accoppiate aderiscano perfettamente tra loro.
    • Pulire con accuratezza le superfici al di sotto delle guarnizioni prima dell’accoppiamento.
       
  • Durante l’utilizzazione si deve eseguire una pulizia accurata evitando la formazione di depositi:
    • Pulire accuratamente i depositi di materiali inerti che si potrebbero formare durante le lavorazioni; specialmente negli angoli e sotto le guarnizioni delle flange di ispezione.
    • Non usare prodotti per la pulizia a base di cloro o ioni riducenti e nel caso questo non sia possibile evitare che ristagnino o rimangano per troppo tempo a contatto con la superficie.
    • Segnalare eventuali fenomeni di corrosione che potrebbero essere evidenziati durante le fasi di pulizia.
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