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Perché alcune leghe si corrodono più facilmente nel cloruro? Qual è la scienza dietro a ciò?
Nel mondo della corrosione dei metalli, la corrosione puntiforme è una forma di corrosione estremamente localizzata che spesso crea piccoli fori casuali sulla superficie del metallo. La forza motrice dietro questo fenomeno deriva dalla distruzione della pellicola passiva che protegge la superficie metallica. Questa piccola area diventa l'anodo e subisce reazioni di ossidazione, mentre altre aree diventano il catodo e subiscono reazioni di riduzione, con conseguente reazione della batteria molto localizzata. Ciò fa sì che la corrosione penetri in profondità nel metallo, mentre la diffusione degli ioni viene limitata.
Secondo Frankel (1998), lo sviluppo della corrosione puntiforme può essere suddiviso in tre fasi consecutive: prima la distruzione della pellicola protettiva, seguita dalla crescita di punti instabili e, infine, la formazione di grandi cavità stabili.
Nell'ambiente naturale, il cloruro e altri anioni reattivi come il solfato o lo ioduro possono accelerare questo processo. Molte leghe, come l'acciaio inossidabile e le leghe di nichel, pur offrendo una buona resistenza alla corrosione in condizioni normali, possono rompersi in presenza di cloruri, dando luogo a una corrosione puntiforme precoce.
Meccanismi di corrosione
La formazione delle vaiolature può essere vista come un processo in due fasi: nucleazione e crescita. La protezione tra il substrato metallico e il liquido corrosivo è solitamente efficace nel prevenire la corrosione dovuta alla presenza di uno strato di ossido. Tuttavia, quando la pellicola protettiva viene danneggiata localmente, questa zona diventa un anodo e la superficie metallica circostante diventa un catodo. Il metallo nella zona dell'anodo inizia a ossidarsi, formando delle fossette.
La crescita dell'incisione è considerata un processo autocatalitico. La separazione dell'anodo e del catodo crea un gradiente di potenziale che spinge gli anioni reattivi (come il cloruro) nelle cavità, che secondo l'American Metals Society sono la causa principale dello sviluppo delle cavità.
Il cloruro e il ruolo dei fattori ambientali
I cloruri sono tra i principali responsabili della corrosione puntiforme in varie leghe. Quando i metalli (come l'acciaio inossidabile) sono esposti ad ambienti contenenti cloruro, questi anioni possono penetrare nella pellicola protettiva e indebolirne l'effetto protettivo. Inoltre, quando nell'ambiente è presente acqua con poco ossigeno disciolto o cloruri attivi nell'acquacoltura, il rischio di corrosione puntiforme aumenta notevolmente.
Ad esempio, l'acciaio al carbonio non forma una pellicola di ossido passivo in un ambiente con un valore di pH inferiore a 10 e l'aggiunta di cloruri causerà una corrosione uniforme, ma questa situazione scompare con un valore di pH superiore a 10.
Come prevenire la corrosione
I conservanti industriali comunemente utilizzati, come cromati e nitriti, possono ripristinare efficacemente la passività delle superfici metalliche e ridurre il rischio di corrosione puntiforme. Controllando il rapporto dei componenti chimici è possibile migliorare anche la resistenza alla corrosione della lega. Tuttavia, in assenza dei necessari inibitori della corrosione, potrebbero formarsi anodi locali, aggravando i guasti dovuti alla corrosione.
Lezioni dai progetti fallitiNei progetti di ingegneria, le conseguenze della corrosione puntiforme possono essere estremamente gravi. Nel 1992, una perdita di benzina distrusse diversi chilometri di strade a Guadalajara, in Messico. La causa di questa tragedia è stata un singolo punto di corrosione nella tubazione metallica. Si può affermare che comprendere e prevenire la corrosione puntiforme dei metalli sia la chiave per prevenire potenziali disastri.
In un ambiente industriale sempre più complesso, come possiamo prevenire e controllare efficacemente il problema della facile corrosione delle leghe nei cloruri?
