LA PROTEZIONE CATODICA 1/maggio 2017
Corrosione e protezione catodica. Un’introduzione di Fabio Brugnetti e Marco Cattalini Ogni struttura metallica immersa in un elettrolita, sia esso terreno, acqua dolce, acqua di mare o calcestruzzo, è naturalmente soggetta a degradazione attraverso il fenomeno che tutti conosciamo come corrosione. In aree costiere e nei settori portuale e navale i fenomeni corrosivi sono accentuati dalla elevata aggressività dell’ambiente marino. Ogni realtà industriale che utilizzi acqua per esigenze di processo o di scambio termico deve tenere in conto la corrosione.
La protezione catodica - 1/maggio 2017
Il trasporto del gas, dell’acqua, i sistemi di teleriscaldamento, tutte le realtà di trasporto che utilizzino linee interrate o immerse sono ugualmente soggette a fenomeni corrosivi. Non sono immuni ai problemi della corrosione anche opere di ingegneria civile che impieghino calcestruzzo armato come possono essere, ponti, viadotti, opere di contenimento. Nel settore industriale, dell’energia e della distribuzione tale fenomeno comporta enormi costi di manutenzione dovuti a perdite sulle linee, fermi impianto, sostituzione di componenti senza contare le problematiche legate alla sicurezza delle persone e dell’ambiente. Oltre a comportare costi per centinaia di migliaia di euro l’anno, alla corrosione sono associate conseguenze che possono in taluni casi essere disastrose, basti pensare agli effetti di una fuga di gas da una linea di trasporto o al cedimento strutturale di opere in calcestruzzo armato. Risulta quindi di fondamentale importanza diffondere in ogni campo la cultura della protezione dalla corrosione al fine di riuscire, negli ambiti più diversi, a prevenire o a limitare entro parametri accettabili tale fenomeno. In che cosa consiste quindi il fenomeno corrosivo? La corrosione a umido di metalli è un fenomeno elettrochimico innescato dall’interazione chimico-fisica del materiale metallico con l’ambiente circostante. Sulla struttura che subisce il processo di corrosione generalizzata si possono identificare delle aree microscopiche che non si corrodono comportandosi come i catodi di una ipotetica cella elettrolitica e delle altre aree una parte che invece si corrodono mostrando quindi un comportamento anodico. Ciò che circonda la struttura, terreno o acqua, funge da mezzo di trasporto per le particelle ioniche generate dalle reazioni elettrochimiche ed è detto elettrolita. Attraverso il metallo si muoveranno invece gli elettroni permettendo la chiusura del circuito elettrico e l’instaurarsi della reazione. Affinché il processo di deterioramento dei tubi si inneschi, dovranno essere presenti contemporaneamente tutti e 4 gli elementi citati: • ANODO • CATODO • ELETTROLITA • COLLEGAMENTO METALLICO
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L’Associazione per Protezione dalle Corrosioni Elettrolitiche APCE opera dal 1981, attraverso corsi di formazione, collaborazioni con varie università italiane, divulgazione tecnico scientifica, per porsi come interlocutore attivo con le diverse realtà produttive. A tal scopo APCE vuole,attraverso una serie di approfondimenti, affrontare le varie tematiche della corrosione in modo il più possibile semplice e intuitivo.
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La protezione catodica - 1/maggio 2017
Come contrastare il fenomeno corrosivo? Per fermare o rallentare il processo di logoramento sarà necessario eliminare almeno uno dei quattro componenti. Esistono differenti approcci al problema. Un primo metodo prevede l’isolamento della struttura dell’elettrolita con l’ausilio di rivestimenti plastici o con apposite vernici prima della posa in opera nel terreno o in acqua marina. Il processo isola il materiale dall’ambiente, bloccando il trasporto ionico e di conseguenza il fenomeno elettrochimico. Nel caso di strutture con potenziale elettrico tra loro differente, come nel caso di un accoppiamento tra un acciaio alto-resistente con un acciaio al carbonio o tra due tratti di tubazione che presentino diverse caratteristiche elettrochimiche dovute all’ambiente, al tipo di rivestimento o ad altri fenomeni di polarizzazione, potrebbero instaurarsi dei particolari fenomeni corrosivi dovuti ad accoppiamento galvanico. Oltre allo studio preliminare in fase di progettazione sulla scelta dei materiali d’uso esiste la possibilità di interrompere collegamento metallico con l’utilizzo di giunti o flange isolanti. Un altro approccio al problema prevede invece di lavorare su anodo e catodo attraverso processi di selezione dei materiali e con la protezione catodica. La protezione catodica (PC) è una tecnica elettrochimica che riduce la velocità di corrosione di una superficie metallica rendendola il catodo di una cella elettrolitica. All’interno del sistema dei quattro elementi viene introdotto un nuovo anodo che polarizzando le superfici, trasforma in catodo della cella elettrolitica tutta la superficie da proteggere. Il sistema può essere realizzato con l’utilizzo di anodi galvanici (anodo sacrificale) o con impianti a correnti impresse. In pratica il sistema di PC eroga una quantità controllata di corrente continua dal proprio anodo fino alla superficie della struttura protetta, che funge da catodo del sistema, attraverso l’elettrolita. La corrente in ingresso nella struttura ne polarizza la superficie eliminando di fatto le zone anodiche ed impedendo che i processi corrosivi possano manifestarsi. Attraverso l’uso di sonde e celle di riferimento per la misura dei potenziali elettrochimici, i sistemi di PC permettono inoltre di monitorare in tempo reale i potenziali di corrosione delle strutture permettendo agli operatori o a sistemi automatici di intervenire modificando la quantità di corrente di protezione erogata a seconda della necessità. La protezione catodica è applicabile ad ogni struttura metallica interrata o immersa come tubazioni in acciaio, serbatoi e strutture di rinforzo del cemento armato.
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Utilizzata in sinergia con le altre strategie di selezione dei materiali e rivestimenti plastici, la PC permette di prevenire il processo di corrosione. Alla luce di quanto sin qui esaminato sia sul fronte normativo che tecnico, è possibile affermare che la protezione catodica è una tecnica di prevenzione e controllo della corrosione con alto grado di affidabilità. Per mantenere alti standard operativi è comunque indispensabile attivare metodi e tecnologie di monitoraggio e verifica periodica e operare i sistemi con personale qualificato e certificato.
Gli autori Fabio Brugnetti è Responsabile Tecnico APCE fabio.brugnetti@apce.it Marco Cattalini è Cathodic Protection Specialist presso CorE marco.cattalini@coreconsultancy.it
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