La corrosione

La corrosione è un fenomeno elettrochimico complesso che si manifesta in svariate modalità ed è influenzata da molteplici fattori. Le diverse marche di acciaio inossidabile sono state elaborate in funzione delle esigenze di resistenza meccanica ed alla corrosione nelle specifiche applicazioni, e non è inusuale che le due caratteristiche siano in conflitto tra loro. La scelta dell'acciaio più idoneo all'impiego risulterà quindi un compromesso che dovrà armonizzarsi anche con altre non meno importanti esigenze (attitudine alla messa in opera, disponibilità sul mercato, costo, eccetera).

Le tabelle di corrosione concepite da molti centri di ricerca dei produttori di acciaio inossidabile o da istituti scientifici sono il frutto di complessi test di laboratorio realizzati con rigorosi criteri di esecuzione, che non possono tenere conto di tutte le variabili che interagiscono nelle applicazioni reali. Il valore di queste tabelle è pertanto indicativo; la scelta dell'acciaio "migliore" è quasi sempre suffragata dall'esperienza maturata dall'impresa; talvolta il supporto dei servizi di assistenza tecnica dei fornitori può supplire alla mancanza di conoscenza di un determinato prodotto per una certa applicazione.
Istituti scientifici e centri di ricerca delle acciaierie devono comunque essere il punto di riferimento per i casi più estremi, essendo in grado di realizzare dei test "su misura" che tengono conto di tutte le variabili in gioco.

La resistenza alla corrosione di ogni marca di acciaio inossidabile dipende da alcuni fattori intrinsechi, ma è influenzata anche dal grado di aggressività del mezzo corrosivo e da numerosi fattori esterni:

Fattori intrinsechi (caratteristiche dell'acciaio)
- composizione
- elaborazione
- stato metallurgico
- ... ... ...

La concentrazione, la temperatura, il grado di acidità (ph), il tempo di contatto sono alcuni dei parametri controllati nell'esecuzione dei test di laboratorio.

Variabili esterne

Nelle applicazioni pratiche vi sono numerose variabili "esterne" delle quali la sperimentazione scientifica non può tenere conto.
La forma del manufatto (rischio di ristagno), l'ambiente fisico, la possibilità di effettuare periodiche manutenzioni, il costo del ciclo di vita (LCC) sono esempi dei fattori che possono influenzare la scelta dell'acciaio inox da impiegare.
Il numero di composti che possono venire a contatto con gli acciai inossidabili e sui quali e stata realizzata una sperimentazione è molto elevato (parecchie centinaia), ed i risultati dei test sono riferiti a differenti valori di concentrazione e di temperatura.
Le tabelle di corrosione che ne derivano costituiscono una consistente base di dati che, come detto, è indicativa in quanto difficilmente ha un riscontro rigoroso nelle condizioni operative pratiche.
Per applicazioni molto severe si ribadisce la necessità di consultare il proprio fornitore o direttamente un produttore di acciaio inossidabile.

Tipi di corrosione

Corrosione generalizzata

Detta anche “corrosione uniforme”, interessa quasi interamente la superficie del manufatto ma, quando non è fondamentale l’aspetto estetico, non ne pregiudica la funzionalità. E’ un fenomeno inevitabile in ambienti molto aggressivi, ed è tenuto “sotto controllo” prevedendo degli adeguati dimensionamenti in fase di progettazione di una struttura o di una parte di un impianto. Il calcolo della perdita in peso dovuta a questo tipo di corrosione, permette di tollerare il fenomeno di degrado in funzione della durata di vita prevista per il manufatto.

Corrosione interstiziale

I punti di ristagno sono fortemente a rischio per l’innesco di un fenomeno corrosivo. Gli interstizi (piccoli spazi vuoti tra due corpi) favoriscono la permanenza di una sostanza aggressiva in un microambiente caratterizzato da intensi fenomeni elettrochimici che portano al degrado del metallo.

Corrosione galvanica

Ogni metallo (ed ogni lega metallica) è caratterizzato da un proprio potenziale elettrochimico, cioè dalla maggiore o minore attitudine a cedere delle particelle quando, in un ambiente elettroconduttore, viene messo a contatto con un diverso metallo (o con una diversa lega).
Quando si accostano due metalli con differente potenziale elettrochimico, il metallo meno nobile inizia a corrodersi.

Tensocorrosione

La corrosione sotto tensione si verifica quando un manufatto metallico soggetto a fenomeni corrosivi dovuti ad un ambiente aggressivo è sottoposto simultaneamente a sollecitazioni meccaniche.

Corrosione intergranulare

Si manifesta quando un pezzo in acciaio inox permane a lungo in determinati intervalli di temperatura, e conseguentemente si ha una precipitazione di carburi di cromo al margine del grano cristallino.
La matrice del metallo si impoverisce in cromo, e si innescano facilmente fenomeni corrosivi.

Corrosione puntiforme

E' il tipo di corrosione più subdolo, in quanto inizialmente si manifesta unicamente con la comparsa di piccolissime “puntinature” (spesso visibili solo a distanza ravvicinata).
Le dimensioni iniziali delle cavità sono fortemente ridotte (poche decine di micron); sotto la superficie del metallo, analogamente a quanto avviene nel legno ad opera dei tarli, la cavità si ingrandisce, e viene compromessa la funzionalità del pezzo o dell’intera struttura.

La vaiolatura è l'evento corrosivo più diffuso negli acciai inossidabili.

Per cercare di prevenire il fenomeno della corrosione puntiforme, è stato creato un indice che permette di valutare la resistenza dei diversi tipi di acciaio inossidabile, orientando la scelta della lega più idonea in funzione dell'aggressività dell'ambiente nel quale sarà messo in opera il manufatto.

Detto indice è noto come PREN (Pitting Resistance Equivalent Number)

L'elemento chimico fondamentale che consente agli acciai inossidabili di resistere alla corrosione è il Cromo. Importantissimo è il Molibdeno, soprattutto in ambienti clorurati. Anche l’Azoto, associato al Molibdeno, rende meno vulnerabili gli acciai inox in ambienti fortemente aggressivi.

È quindi evidente che la composizione di un acciaio influenzerà notevolmente la sua capacità di resistenza. In funzione del tenore in lega di Cr, Mo ed N viene calcolato il PREN:

Acciai ferritici
PREN = % Cr + 3,3 x % Mo

(per gli acciai ferritici non si tiene conto del tenore in Azoto (N) perché per questa famiglia la % in azoto è tenuta molto bassa, trattandosi di un elemento indesiderato)

Acciai austenitici e duplex
PREN = % Cr + 3,3 x % Mo + 16 x % N


L'indice ottenuto con la formula è un numero che assume un valore pari a 16÷18 per i ferritici più "poveri" tipo AISI 430 ed arriva a oltre 40 per gli acciai duplex ed i superaustenitici.
La complessità dei fenomeni corrosivi e la molteplicità dei parametri che li possono influenzare inducono comunque a considerare il PREN come una pura indicazione, rendendo indispensabile uno specifico studio per le applicazioni estreme.

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il PREN