Teoria Generale sulla Ruggine

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Teoria Generale sulla Ruggine

Messaggioda Aldebaran » 25/11/2011, 13:19

La ruggine consiste in un mix a dire il vero piuttosto complesso di sostanze fra le quali prevalgono ossidi, idrossidi ed ossidi idrati di ferro a diverso stato di ossidazione, spesso arricchiti con carbonati e carbonati basici, sempre di ferro.
ruggine distacco Queste sostanze si formano per azione dell’ossigeno dell’aria sulla superficie del ferro, con il contributo dell’acqua sottoforma di umidità atmosferica o della pioggia, con il colpo di grazia a volte dell’anidride carbonica anch’essa atmosferica. A differenza delle alterazioni supercificiali di altri tipi di materiali, la ruggine si stacca facilmente da sola dalla superficie del metallo, si sbriciola e lascia esposta la parte “sana” del metallo sottostante, pronta per essere nuovamente aggredita dagli agenti esterni, fino al completo sbriciolamento del pezzo.

Nel corso degli anni sono state sviluppate diverse tecniche per proteggere i manufatti, ad esempio gli oggetti di uso quotidiano, le pentole, le cancellate, gli utensili di lavoro, dall’arrugginimento: si è cercato in primo luogo di realizzarli in materiali diversi dal ferro, che non si sbriciolassero sotto l’effetto della formazione della ruggine, ed in caso contrario si è provveduto a rivestirli con strati di materiale protettivo (es. vernici, antiruggine, placcature, ecc), che in molti casi risultano però snaturare l’aspetto, la natura e non ultima la bellezza del ferro al naturale.
cancello ferro 1 Quella che voglio di seguito illustrare è invece una tecnica per proteggere gli oggetti in ferro senza alcun tipo di spennellatura di prodotti in superficie, e parlo anche di oggetti fatti e finiti, già posti in opera ed installati nella loro posizione definitiva, ad esempio il classico cancello in ferro battuto.

Per prima cosa bisogna riconoscere il fatto che quella che chiamiamo “ossidazione” (che a sua volta sui metalli porta all’arrugginimento) è di fatto un fenomeno elettrico. A dire il vero un fenomeno elettrico molto particolare, molto “elementare” per essere precisi, che comporta il trasferimento delle cariche elettriche più piccole ed elementari che si possano immaginare, ovvero le particelle sub-atomiche a carica elettrica negativa dette elettroni, non da un capo all’altro di un filo elettrico o di un impianto, ma semplicemente dalla periferia di un atomo di un certo elemento alla periferia di un atomo di un elemento diverso. L’atomo che perderà elettroni (negativi) assumerà una carica più positiva e si dice che “si ossida”, mentre quello che li riceve assumerà una carica più negativa e si dice che “si riduce”. Purtroppo nel linguaggio di tutti i giorni manca spesso tutta quella coloritura di termini, di sinonimi ed in questo caso contrari, che arricchisce il vocabolario della chimica, ed è raro che qualcuno si ponga la domanda di quale sia il contrario di ossidarsi.
Nel caso dell’arrugginimento del ferro, gli atomi che si ossidano e quindi perdono elettroni diventando positivi sono quelli del ferro, ed i loro elettroni passano all’ossigeno dell’aria (o a quello disciolto nell’acqua della pioggia e dell’umidità) che invece si riduce assumendo una carica più negativa.

Non tutti i tipi di atomi (elementi) hanno la stessa facilità ad ossidarsi, pur nelle medesime condizioni ambientali. Tutti converranno che l’oro ed il platino per esempio, siano inattaccabili anche dai peggiori agenti atmosferici nel tempo. Altri si ossidano facilmente come il ferro ma il primissimo strato di ossido che si forma, spesso pochi millesimi di millimetro, aderisce così strettamente al pezzo di metallo sottostante che non si stacca ed anzi serve lui stesso da protettivo nei confronti dell’ossigeno e dell’umidità, impedendo che un’ulteriore ossidazione porti alla graduale corrosione del metallo originale: questo fenomeno è detto “passivazione” (in pratica è una resistenza passiva) ed è tipico di diversi metalli molto usati, per esempio l’alluminio, lo zinco ed il cromo. passivazione metallo Ci accorgiamo che un metallo è passivato perché, a differenza di quando è appena prodotto, risulta più opaco, a volte con una leggera patina di un colore diverso, ma non per questo risulta meno compatto o resistente del pezzo nuovo. Se un metallo è passivato non soltanto è inutile rimuovere lo strato sottilissimo di ossido sulla sua superficie, perché si riformerà comunque molto velocemente, ma a lungo andare può anche essere controproducente dal momento che andremo a consumare ed asportare via via nuovi strati, per quanto sottili, del metallo originale.
Al di là del fatto che lo strato di ossido aderisca o meno alla superficie, questi metalli spesso hanno una tendenza intrinseca all’ossidazione maggiore di altri, ed in modo specifico anche del ferro, che tuttavia come abbiamo detto risulta sfavorito dal fatto che il suo ossido si gonfia e si stacca.

Da tempo i chimici hanno definito una scala per mettere a confronto le tendenze ad ossidarsi o a ridursi di tutti gli elementi, metalli e non metalli, ed anche di diverse altre sostanze più complesse, inorganiche ed organiche. Questa tendenza può essere descritta bene da un parametro detto potenziale di ossido-riduzione o potenziale redox, che descrivendo un fenomeno di passaggio di cariche elettriche (elettroni) viene espresso come unità di misura in volts. In realtà il valore numerico ed anche il segno positivo o negativo che questo voltaggio assume dipende da alcune convenzioni e situazioni di misurazione: se per esempio stiamo considerando una perdita di elettronci (ossidazione) o un acquisto, alla temperatura ed alla pressione di registrazione, alla concentrazione della sostanza, ed inoltre al riferimento che abbiamo preso come zero, che nella maggior parte dei casi sarà l’idrogeno. Fermo restando tutte queste condizioni, l’ordine nel quale sono classificabili i potenziali redox, dal maggiore al minore, resta comunque lo stesso.
Ed in questo ordine, per esempio leggiamo la seguente successione, detta anche scala galvanica:

Magnesio > Titanio > Alluminio > Zinco > Cromo > Ferro > Nichel > Stagno > Piombo > Rame

Sono qui riportati i più importanti metalli da manufatti, da quello più facilmente ossidabile (il magnesio), con potenziale di ossidazione standard più alto, a quello meno facilmente ossidabile (il rame), con il potenziale di ossidazione più basso.

Quando un pezzo di un metallo più facilmente ossidabile (es. lo zinco) è posto a contatto con un pezzo di un metallo posto in posizione successiva in questa scala, ad esempio il ferro, trattandosi di materiali entrambe conduttivi, avremo così creato un corpo unico in grado di condurre corrente elettrica fra le sue parti. Lo stesso vale ovviamente anche se il pezzo di ferro ed il pezzo di zinco fossero separati da un filo elettrico conduttore, di qualsiasi degli altri metalli, ad esempio dal classico filo di rame.
Quando l’ossigeno dell’aria cercherà di strappare via degli elettroni da un oggetto così composto (tentativo di ossidazione incipiente) il ferro farà semplicemente “da conduttore”, mentre gli elettroni realmente strappati via saranno quelli dello zinco, che sarà l’unico metallo del gruppo ad ossidarsi.
Questo indipendentemente dal fatto che gli agenti atmosferici avversi attacchino direttamente lo zinco o agiscano invece sul pezzo di ferro ad esso collegato: sarà comunque lo zinco a consumarsi, ed il ferro (e l’eventuale filo di rame posto in mezzo) serviranno al limite a condurre gli elettroni dallo zinco all’ossigeno disciolto nell’acqua.
anodo sacrificale in zinco Il pezzo di zinco quindi si corroderà, consumandosi lentamente nel tempo, ovvero si “sacrificherà”, prendendo il nome nel linguaggio tecnologico di “anodo sacrificale”, mentre il ferro resterà intatto. Tutta questa tecnica prende il nome di protezione catodica per accoppiamento galvanico ed affonda le sue radici nel lavoro del chimico inglese Sir Humpry David risalenti al 1824.

Questo sistema è usatissimo per esempio per proteggere le carene in ferro delle navi dalla corrosione da parte dell’acqua di mare, ma anche negli elementi meccanici più delicati delle automobili ma anche molti manufatti metallici più domestici particolarmente esposti alle intemperie, penso per esempio alle staccionate ed ai cancelli in fero, potrebbero beneficiare di questa semplice soluzione. Si collega la staccionata tramite un filo elettrico ad un pezzo di zinco (ma a questo punto si potrebbe dire anche di titanio, di alluminio o di cromo), ad esempio a forma di cuneo, e si conficca quest’ultimo nel terreno. Basterà ricordarsi di verificare ogni tanto se questo è prossimo alla scomparsa e quindi sostituirlo periodicamente. E ricordarsi anche che tutto cosa è scomparso dal pezzo è andato a finire, sotto forma di sali per lo più solubili, nel terreno: sarà meglio pensare di tenere l’anodo sacrificale eventualmente piantato in un vaso di terra per evitare rischi di piccoli inquinamenti circostanti.

Teoria Generale

Corrosione Generalizzata

Corrosione Galvanica

Corrosione per Vaiolatura

Corrosione Interstiziale

Corrosione Intergranulare

Corrosione Sotto Tensione

Corrosione per Fatica

Corrosione per Erosione

Corrosione per Cavitazione

Corrosione per Sfregamento

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Re: Teoria Generale sulla Ruggine

Messaggioda Aldebaran » 25/11/2011, 13:20

Gli acciai inossidabili anche se dotati di un ottima resistenza alla corrosione non sono in grado di resistere a qualsiasi azione aggressiva in quanto nel fenomeno di corrosione interagiscono diversi fattori legati sia al metallo come composizione chimica, stato superficiale, tensioni strutturali, ecc. sia all’ambiente circostante come acidità, concentrazione e tipo di sali, pressione, temperatura, ecc.

I fenomeni corrosivi si distinguono in corrosione a umido quando, in presenza di una soluzione acida, si assiste per via elettrochimica ad un processo anodico di ossidazione e quindi di dissoluzione del materiale e in corrosione a secco quando il processo avviene a secco e con processi chimici legati quasi sempre alla sola cinetica chimica.

Inoltre i fenomeni corrosivi possono essere classificati in base alla morfologia che assumono nei vari casi e si parlerà di corrosione:
• Generalizzata quando il fenomeno interessa una vasta superficie del metallo.
• Localizzata quando il fenomeno è limitato in specifiche zone superficiali e non che per vari motivi inducono a fenomeni corrosivi.
• Selettiva quando il fenomeno produce la dissoluzione preferenziale di determinate parti del metallo che per varie ragioni chimiche o metallografiche risultano più sensibili. In base al tipo di aggressione si distinguono ulteriormente in: ◦ Cristallografica quando sono interessate determinate specie cristalline.
◦ Intergranulare quando il fenomeno si sviluppa nei bordi dei grani o nelle zone immediatamente adiacenti.

Interdentritica quando il fenomeno si sviluppa all’interno dei dendriti in poche parole in micro cavità o interstizi molecolari.
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Re: Teoria Generale sulla Ruggine

Messaggioda Aldebaran » 25/11/2011, 13:22

Corrosione generalizzata



La corrosione generalizzata è un fenomeno che si manifesta su tutte le superfici, o in gran parte di esse, di un metallo o lega esposto ad un ambiente aggressivo.

Si distingue in:
•Corrosione generalizzata uniforme se il fenomeno è il medesimo in tutta la superficie.
•Corrosione generalizzata disuniforme se il fenomeno segue un profilo piu o meno regolare.

Tra tutti i tipi di corrosione risulta il meno pericoloso in quanto, supponendo di aver eseguito una opportuna scelta del materiale in relazione all’ambiente in cui dovrà operare, si può calcolare con sufficiente approssimazione la sua durata o, se vogliamo, la sua perdita di massa o la sua riduzione dello spessore, dovuto al fenomeno corrosivo, per un dato intervallo di tempo. Infatti in certe applicazioni il materiale deve coesistere con il fenomeno corrosivo per esempio quando un acciaio inossidabile viene a contatto con soluzioni di acidi ossidanti quali quelle di acido nitrico dove si ipotizza una durata operativa, in base a parametri di sicurezza, trascorsa la quale il manufatto deve essere sostituito.

A tale proposito sono state create delle valutazioni della resistenza alla corrosione in base alla velocità di corrosione considerata nella diminuzione dello spessore pertanto si parla di resistenza alla corrosione:
•Ottima quando la diminuzione dello spessore per corrosione è minore di 0,05 mm/anno.
•Sufficiente quando la diminuzione dello spessore è minore di 0,50 mm/anno.
•Scarsa quando la diminuzione dello spessore è compresa tra 0,50 e 1,27 mm/anno.
•Pessima quando la diminuzione dello spessore è superiore a 1,27 mm/anno.

Pertanto, durante le fasi di progettazione, si dovrà calcolare la durata del manufatto e dimensionarlo in base alla velocità di corrosione con un opportuno sovrametallo oppure di applicare i classici metodi di prevenzione come la protezione catodica, l’uso di inibitori di corrosione o anche l’uso di rivestimenti o pitture.
http://www.essica.com/it/approfondiment ... eralizzata
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Re: Teoria Generale sulla Ruggine

Messaggioda Aldebaran » 25/11/2011, 13:24

Corrosione galvanica




La corrosione galvanica è uno dei pochi fenomeni corrosivi che si possono prevedere in fase progettuale e si manifesta quando vengono accoppiati due o piu metalli di diversa natura, o anche della stessa natura però con una struttura interna diversa, in presenza di un ambiente umido.

Ogni metallo o lega ha un suo potenziale elettrico in base alla sua composizione chimica e quindi in relazione all’ambiente in cui si trova ha la possibilità di ricevere o cedere elettroni. Se la differenza tra i diversi potenziali elettrici, in presenza di una soluzione acida, supera una certa soglia si crea un passaggio di elettroni tra un donatore (anodo) e un ricettore (catodo) e l’intensità di questo movimento di elettroni sarà tanto maggiore quanto maggiore sarà la differenza di potenziale elettrico. Questo movimento di elettroni rappresenta una vera e propria corrente elettrica chiamata corrente galvanica che innesca il processo di corrosione e l’anodo, che cede elettroni, si ossida ad una velocità sempre piu crescente in quanto il rapporto tra l’area utile della zona anodica e quella della zona catodica risulta sempre piu piccolo.

Pertanto l’unica alternativa e quella di evitare, durante le fasi di progettazione e realizzazione, di mettere a “contatto elettrico” materiali di diversa natura se utilizzati in presenza di ambienti acidi o anche in presenza della sola umidità atmosferica.

Le regole principali da seguire per evitare questo fenomeno corrosivo sono:
• Evitare in maniera assoluta di congiungere con rivetti o viti parti di acciaio inossidabile con materiali anodici come per esempio l’alluminio. Si consiglia di usare lo stesso tipo di materiale oppure, se non si può fare a meno, di interporre del materiale isolante tra i vari elementi di unione.
• Si deve evitare di congiungere con processi di saldobrasatura parti di acciaio inossidabile con leghe a basi anodiche. Si consiglia di usare per la brasatura dolce leghe a base di stagno-piombo mentre per la brasatura forte leghe a base di rame come argento-rame, rame-oro o in alternativa se le temperature lo permettono rame-nickel.
• Si deve evitare di contaminare durante le lavorazioni le parti in acciaio inossidabile con materiali anodici come per esempio il ferro. Infatti la comparsa di macchie di ruggine sono da attribuirsi a particelle ferrose che si sono staccate dagli utensili durante le lavorazioni come sagomatura, cesoiatura o spazzolatura.


Scala galvanica indicativa di alcuni metalli e leghe in acqua di mare. Il materiale che si trova piu vicino all’anodo (+) si ossida prima di quello rivolto verso il catodo (-).


--------------------------------------------------------------------------------


ANODO

.

1. Magnesio

2. Zinco

3. Berilio

4. Al 7072 - 7075

5. Al 2014-T3

6. Al 7079-T6

7. Cadmio

8. Al 6061-T6

9. Al 7075-T6

10. Al 6061-0

11. Al 2024-T4

12. Al 5052-H16

13. Acciaio inossidabile AISI-430 (active)

14. Piombo

15. Ferro

16. Acciaio inossidabile AISI-410 (active)

17. Rame

18. Nickel

19. Cromo

20. Tantalio

21. Acciaio inossidabile AISI-310 (active)

22. Acciaio inossidabile AISI-301 (active)

23. Acciaio inossidabile AISI-304 (active)

24. Acciaio inossidabile AISI-430 (active)

25. Acciaio inossidabile AISI-410 (active)

26. Tungsteno

27. Niobio

28. Uranio

29. Ottone

30. Acciaio inossidabile AISI-316L (active)

31. Bronzo

32. Rame

33. Acciaio inossidabile AISI-347 (active)

34. Molibdeno

35. Acciaio inossidabile AISI-202 (active)

36. Acciaio inossidabile AISI-201 (active)

37. Acciaio inossidabile AISI-321 (active)

38. Acciaio inossidabile AISI-316 (active)

39. Acciaio inossidabile AISI-309 (active)

40. Acciaio inossidabile AISI-304 (passive)

41. Acciaio inossidabile AISI-301 (passive)

42. Acciaio inossidabile AISI-321 (passive)

43. Acciaio inossidabile AISI-201 (passive)

44. Acciaio inossidabile AISI-286 (passive)

45. Acciaio inossidabile AISI-316L (passive)

46. Acciaio inossidabile AISI-202 (passive)

47. Titanio

48. Argento

49. Oro

50. Grafite

.

CATODO

http://www.essica.com/it/approfondiment ... -galvanica
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Re: Teoria Generale sulla Ruggine

Messaggioda Aldebaran » 25/11/2011, 13:27

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:
http://www.essica.com/it/approfondiment ... vaiolatura
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Re: Teoria Generale sulla Ruggine

Messaggioda Aldebaran » 25/11/2011, 13:30

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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Re: Teoria Generale sulla Ruggine

Messaggioda Aldebaran » 25/11/2011, 13:33

Corrosione intergranulare





La corrosione intergranulare è una corrosione localizzata nel bordo dei grani del reticolo cristallino che per motivi termici, come per esempio la saldatura, risulta sensibilizzato e quindi sensibile agli attacchi aggressivi di particolari agenti corrosivi in quanto la percentuale di cromo risulta insufficiente per la creazione della pellicola protettiva di ossido.

Un acciaio inossidabile si dice sensibilizzato quando a causa del raffreddamento non sufficientemente rapido dopo una permanenza, anche breve, ad una temperatura compresa nell’intervallo detto appunto di sensibilizzazione, che per gli acciai austenitici è compreso tra i 450°C e gli 850°C, per gli acciai ferritici è superiore ai 950°C mentre per gli acciai austenitici stabilizzati è compreso tra i 1250°C e i 1300°C, si ha la precipitazione dei carburi di cromo lungo i bordi dei grani riducendo la percentuale di cromo nelle zone immediatamente adiacenti che diventando difficilmente passivabili risultano aggredibili da particolari agenti aggressivi.

Gli agenti corrosivi che inducono alla corrosione intergranulare negli acciai inossidabili austenitici sono i seguenti:
•Acidi◦ Acido acetico
◦ Acido acetico + acido salicilico
◦ Acido cianidrico
◦ Acido cianidrico + anidride solforosa
◦ Acido fluoridrico + solfato di ferro
◦ Acido formico
◦ Acido fosforico
◦ Acido f-talico
◦ Acido lattico
◦ Acido nitrico
◦ Acido ossalico
◦ Acido solforico
◦ Acido solforico + acido acetico
◦ Acido solforoso

•Cloruri◦ Cloruro di cromo
◦ Cloruro di ferro

•Solfati◦ Solfato di ammonio
◦ Solfato di ferro
◦ Solfato di rame

•Nitrati◦ Nitrato di ammonio
◦ Nitrato di calcio


La riduzione della percentuale di cromo nei bordi dei grani e anche da attribuirsi alla percentuale di carbonio presente nella lega che risulta superiore al limite di solubilità nella matrice cristallina alle basse temperature, che per gli acciai austenitici e del 0,02% mentre per gli acciai ferritici e del 0,002%, favorendo la creazione dei carburi di cromo durante il raffreddamento.

Per evitare di incorrere nella corrosione intergranulare, nel caso si operi in ambienti tali da provocarla, è opportuno scegliere quegli acciai che assolvono ad almeno una di queste condizioni:
• Acciai della serie L (low Carbon) dove la percentuale di carbonio e inferiore allo 0,02% nel caso di acciai austenitici e dello 0,002% nel caso di acciai ferritici i quali, grazie al ridotto contenuto di carbonio, hanno il tempo di sensibilizzazione di gran lunga superiore a quello di permanenza indotto dal riscaldamento durante le operazioni di saldatura.
• Nel caso di strutture saldate preferire gli acciai inossidabili stabilizzati ovvero quegli acciai contenenti elementi stabilizzanti come il Titanio o il Niobio i quali hanno il duplice scopo di innalzare l’intervallo di temperatura di sensibilizzazione in modo che non venga mai raggiunto durante le operazioni di saldatura e di catturare il Carbonio disponibile, con la precipitazione dei corrispettivi carburi nella massa austenitica, prima che il Cromo si unisca ad esso.

Nel caso non fosse possibile utilizzare gli acciai sopra indicati si deve provvedere, dopo le operazioni di saldatura, al trattamento di solubilizzazione in modo da sciogliere i carburi di cromo nella massa del grano; per esempio per gli acciai austenitici mediante il riscaldamento a 1050°C e il rapido raffreddamento in acqua.
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Re: Teoria Generale sulla Ruggine

Messaggioda MiRadoDiRado » 16/11/2014, 20:05

Argomento interessante e trattato in maniera esaustiva :)
Sarebbe interessante sapere se qualcuno del forum, abbia mai utilizzato un piccolo pezzo di zinco a contatto con l'ML come anodo sacrificale, per evitarne la corrosione.... mi piacerebbe valutarne il grado di efficacia (0% di ruggine o semplice riduzione).
Vedrò di procurarmi dello zinco puro (devo capire dove) e fare la prova con i coltelli da cucina carbon, per vedere se resistono indenni anche a lunghe sessioni di preparazione cibo, senza asciugature intermedie. Per poi passare all'utilizzo sugli ML (più delicati e meno sacrificabili dei coltelli). :)
ML: "The Celebrated OSGAR Hollow Ground", EJ87, Lamette Bolzano Superinox, Personna Platinum, Gillette Blue; sapone de vergulde hand, Pennello in setola, Malgioglio; acqua calda e fredda...


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Re: Teoria Generale sulla Ruggine

Messaggioda Aldebaran » 17/11/2014, 9:55

Ciao,
non ho capito proprio cosa vuoi fare.I rasoi sono in acciaio inossidabile (martensitico da coltelleria) oppure non inossidabile.Lo zinco può difendere l'acciaio se lo riveste e lo protegge dalla corrosione di tipo galvanica.E' lo zinco che diventa anodo sacrificale,in questo caso.Qunando si parla di corrosione galvanica il processo in esame è di tipo "umido"e ,siccome lo zinco è meno nobile dell'acciaio il primo diventa anodo e il secondo fa da catodo.Il primo (lo zinco) si ossida per la presenza di ossigeno nell'acqua, il secondo (l'acciaio) no.Ma,ripeto,non ho capito come unisci acciaio e zinco e,sopratutto,per far avvenire il fenomeno di corrosione dello zinco,devi utilizzare dell'acqua e unire zinco e acciaio come in una pila elettrolitica , quindi con la presenza di acqua.Questi esperimenti li faceva già Faraday e infatti ne discuteremo io e il ragazzo che sto "seguendo" sulla tesina che stiamo scrivendo,di cui abbiamo parlato sul forum.
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Re: Teoria Generale sulla Ruggine

Messaggioda MiRadoDiRado » 17/11/2014, 13:18

Rasoi carbon (non inox) e così pure i coltelli, due giapponesi con struttura a sandwich.

I coltelli li uso soprattutto per tagli di verdure, quindi a contatto con acqua o liquidi dei cibi. Quando li uso per parecchio tempo continuativo, se non li asciugo appena smetto di usarli (anche tra un cibo e l'altro) a fine sessione di taglio tende a volte a formarsi un po' di ruggine attiva...
Per evitare la creazione della ruggine volevo provare ad applicare (eventualmente legare, per i test) sul dorso della lama un pezzetto di zinco, che funga da anodo sacrificale.
Ora, sul coltello (che prima di riporre passo con dell'olio di camelia) se si forma un minimo di ruggine, la tolgo subito con un po' di pasta o raffilando con la 6000, sui rasoi che son più delicati, vorrei proprio evitarne la formazione.
Mettendoci ancora circa 40 minuti per una rasatura completa con l'ML, vorrei semplificarmi la vita in modo da non dover asciugare il rasoio ogni due secondi (e metterci un'ora) per timore che piccole quantità d'acqua sulla superficie possano intaccarla. L'idea era quella di applicare un piccolo anodo sul poggiadito.

La domanda è, affinché funzioni, deve per forza essere tutto il sistema in immersione? (catodo più anodo) o è sufficiente che uno dei due sia esposto all'agente ossidante e i due metalli posti a contatto (quindi in condizione di condurre)?
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Re: Teoria Generale sulla Ruggine

Messaggioda miscio » 17/11/2014, 13:52

io, come tutti, abbiamo più rasoi carboniosi che inox e ti devo dire che per quanto mi riguarda non mi preoccupo così tanto della ruggine.
Mi rado regolarmente, pulendo la lama su una spugnetta umida, al termine asciugo il rasoio con un panno in microfobra. Poi una passata leggera sul lato jeans della coramella asciuga bene il filo, il resto lo fanno le passate su cuoio.
Il tutto senza fretta.

Se temi l'ossido sul filo puoi prima del contropelo asciugarlo e ripassarlo su coramella.
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Re: Teoria Generale sulla Ruggine

Messaggioda Aldebaran » 17/11/2014, 13:56

Quando si attua una corrosione galvanica,non occorre che gli elementi utilizzati,rispettivamente,come catodo e anodo,siano totalmente immersi in acqua.
Quando metti a contatto due materiali che fungono l'uno da catodo e l'altro da anodo e,sopratutto,quando una superficie è minore per dimensioni,dell'altra,si attuerà un attacco corrosivo molto localizzato...quindi,favorirai e non sfavorirai la formazione di ruggine,che è il contrario di quello che vuoi tu e sarà una ruggine molto localizzata e più profonda e che si creerà più velocemente di altreche si creano in altri ambienti e situazioni.Tra l'altro,è normale che quando un anodo e un catodo del genere vengono a contatto,sulla superficie di contatto,naturalmente,già si forma della ruggine.Quindi,ti suggerirei di lasciar perdere tale esperimento.
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Re: Teoria Generale sulla Ruggine

Messaggioda MiRadoDiRado » 17/11/2014, 14:50

Cercherò di limitare le mie fisime... :D e continuerò con la pulizia meticolosa, che già effettuo.
Grazie ad entrambi per le preziose risposte! ;)
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Re: Teoria Generale sulla Ruggine

Messaggioda Lamalucente » 28/11/2015, 11:15

complimenti Aldebaran, questa è una scienza nonché argomento da tesi...davvero tanto materiale per preservare e/o riportare alla luce pezzi di storia partendo dalle origini...del problema...
tanta roba.
grazie
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Messaggioda pepito » 28/11/2015, 14:24

argomento interessante, Grazie mille !
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Re: Teoria Generale sulla Ruggine

Messaggioda Pelush » 21/04/2016, 18:48

Anni fa avevo sentito perlare di alcuni tentativi portati avanti presso il Politecnico di milano (e presso la Falck ...) di legare una piccolissima quantita' di titanio in prossimita' del filo di una lama. All'epoca provavano a procedere per forgiatura al maglio per inglobare meccanicamente i metalli. Non ho seguito la cosa nel profondo perche' mi interessavo di calcestruzzi, ma mi piacerebbe sapere cosa ne pensate.
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Re: Teoria Generale sulla Ruggine

Messaggioda Aldebaran » 29/04/2016, 17:24

In Italia vi è Luca Pizzi che ha fatto una cosa del genere, facendo un sandwich composto da titanio,lama in acciaio e titanio. Il titanio diffonde molto male il calore, quindi lavorare poi per asportazione tale lama diventa difficoltoso. C'è rischio inoltre che rubando elettroni al materiale a cui viene legato (di solito saldature di un certo livello,anche al Tig) il titanio porti all'ossidazione il metallo o acciaio meno nobile a cui è stato legato (processo di entropia per il quale gli elettroni si muovono da un più basso livello potenziale ad uno più alto). Penso sia più un virtuosismo stilistico che pratico.
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