Indice. Prefazione. Capitolo 1 Generalità sulla protezione catodica 1

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1 Indice Prefazione XV Capitolo 1 Generalità sulla protezione catodica Introduzione Aspetti elettrochimici Potenziale di equilibrio Lavoro motore Sovratensioni Potenziale di corrosione Potenziale di protezione Densità di corrente di protezione Cinetica dei processi catodici Processi che si producono all anodo Rivestimenti e strati protettivi Applicazioni della protezione catodica Sistemi ad anodi galvanici Sistemi a corrente impressa Affidabilità della protezione catodica Cenni di analisi di affidabilità Affidabilità dei sistemi a corrente impressa Affidabilità dei sistemi ad anodi galvanici Realizzazione dell affidabilità Energetica della protezione catodica Sistemi a corrente impressa Sistemi ad anodi galvanici 25 Capitolo 2 Potenziale di protezione Introduzione Condizioni di immunità Condizioni di quasi immunità 31

2 VI Indice Alcuni criteri utilizzati in pratica Protezione per passività perfetta Condizioni di insorgenza e di protezione del pitting Acciai al carbonio Acciai inossidabili in acqua di mare Acciai inossidabili nel terreno Leghe di alluminio Corrosione in fessura Macrocoppie Propagazione della corrosione in fessura Aerazione differenziale Contatto galvanico Fenomeni di cedimento ambientale Corrosione sotto sforzo Infragilimento da idrogeno Corrosione-fatica Corrosione per sfregamento Riepilogo 53 Capitolo 3 Corrente di protezione Introduzione Acque Condizioni fluidodinamiche Influenza della velocità Deposito calcareo Influenza dei rivestimenti protettivi Influenza della temperatura Influenza del potenziale Influenza della attività microbiologica Terreni Influenza dei rivestimenti protettivi Calcestruzzo Acidi Altri materiali Ambienti naturali Riepilogo 72 Capitolo 4 Distribuzione del potenziale e della corrente Introduzione Equazioni di campo Sistemi ohmici Sistemi elettrochimici Attenuazione del potenziale Bilancio di cella Tipi di distribuzione della corrente Distribuzione primaria 83

3 Indice VII Distribuzione secondaria Potere penetrante della protezione Calcolo del potere penetrante Caso delle fessure Attenuazione del potenziale Riepilogo della distribuzione di corrente Modelli elettrochimici Limiti dell uso dei modelli Metodi di calcolo numerico Condizioni al contorno Variazioni delle condizioni al contorno Localizzazione e calcolo delle cadute ohmiche 98 Capitolo 5 Interferenza elettrica Introduzione Definizioni Esempi di interferenze Diagrammi X-Y Struttura interferita con conducibilità ionica Struttura interferita con conducibilità elettronica Corrente di interferenza Massima interferenza ammissibile Considerazioni elettrochimiche Altri criteri Distanza critica di interferenza Misura dell interferenza Salto del giunto isolante Calcolo della lunghezza critica del giunto Criteri pratici Interferenza delle armature del cemento armato Lavoro motore Criteri basati sul potenziale Prevenzione dell interferenza Interferenza da corrente alternata Interferenza per conduzione Interferenza per induzione Corrosione provocata da corrente alternata Misura e valutazione dell interferenza Influenza sugli impianti di protezione catodica Tipici casi improbabili di interferenza Corrosione all interno di una caldaia Corrosione di tubazioni negli appartamenti 130 Capitolo 6 Monitoraggio della protezione catodica Introduzione Misure di potenziale 136

4 VIII Indice Significato della misura Espressione generale del potenziale Presenza di campi elettrici Elettrodi di riferimento Il termine di caduta ohmica Ruolo della conducibilità Calcolo della caduta ohmica Tecniche per eliminare il contributo di caduta ohmica Elettrodo di riferimento locale Tecnica on/off Corrente pulsata Sonde on/off Metodo di Prinz Presenza di correnti disperse Metodo della caduta ohmica laterale Determinazione della resistenza di isolamento Determinazione della dimensione del difetto Applicazione del metodo in assenza di correnti disperse Validità del metodo della caduta ohmica laterale Localizzazione dei difetti nei rivestimenti Metodi elettromagnetici Metodi elettrochimici Tubazioni sottomarine Misura della densità di corrente Misura della corrente longitudinale Riepilogo 168 Capitolo 7 Anodi galvanici Introduzione Tipi di anodi galvanici Erogazione di un anodo Lavoro motore Potenziale dell anodo Resistenza ohmica Letto di posa Le leghe usate nelle applicazioni Prove di collaudo e di qualità degli anodi Anodi di zinco Composizione chimica Effetto dei prodotti di corrosione Capacità di corrente Fenomeni di inversione di polarità Corrosione intergranulare Anodi di magnesio Elementi di lega Effetto delle impurezze Capacità di corrente Anodi di alluminio 188

5 Indice IX Impurezze Caratteristiche elettrochimiche Anodi di ferro 191 Capitolo 8 Anodi per sistemi a corrente impressa Introduzione Reazioni elettrodiche Aumento dell acidità all anodo Tensione di cella Calcolo di ψ* Tensione di alimentazione Tipi di dispersori Acqua di mare e apparecchiature Terreni Tipi di dispersori Dispersori orizzontali Dispersori verticali Dispersori per acqua di mare Resistenza anodica Materiali anodici Ferro Grafite Carbone di coke (letto di posa) Leghe ferro-silicio Leghe di piombo Magnetite Materiali platinati Titanio attivato Materiali plastici additivati Altri materiali anodici Confronto fra i materiali anodici 210 Capitolo 9 Terreni Corrosione nei terreni Introduzione Tipi e morfologia dei terreni Corrosione in assenza di batteri Corrosione batterica Previsione della corrosività di un terreno Corrosione per contatto galvanico Corrosione per correnti disperse Problemi particolari Rivestimenti protettivi Introduzione Scelta del rivestimento Resistenza di isolamento 234

6 X Indice 9.3 Protezione catodica nei terreni Criteri di protezione Densità di corrente di protezione Misura della resistività Scelta del sistema di protezione Dimensionamento degli anodi galvanici Dimensionamento degli impianti a corrente impressa Realizzazione della protezione catodica Accessori Monitoraggio della protezione catodica 258 Capitolo 10 Acqua di mare Proprietà dell acqua di mare Introduzione Salinità e clorinità Ossigeno ph Tendenza incrostante Fouling Corrosione marina Introduzione Zona atmosferica Zona del bagnasciuga e delle maree Zona di continua immersione Zona del fango Corrosione dell acciaio al carbonio e basso legato Corrosione degli acciai inossidabili Leghe di rame Corrosione sotto sforzo Corrosione-fatica Corrosione per sfregamento (fretting) Protezione catodica in acqua di mare Introduzione Criteri di protezione Corrente di protezione e deposito calcareo Distribuzione della corrente Deposito calcareo Acciai inossidabili Prepolarizzazione Alcuni problemi Strutture rivestite Sicurezza Scelta del sistema di protezione Dimensionamento della protezione catodica Piattaforme Tubazioni sottomarine 286

7 Indice XI Esempio di dimensionamento della protezione catodica di una piattaforma con anodi galvanici Esempio di dimensionamento della protezione catodica di una piattaforma con corrente impressa Esempio di progettazione di un sistema di protezione con anodi galvanici di tubazione sottomarina Carene delle navi Monitoraggio 298 Capitolo 11 Calcestruzzo Corrosione nel calcestruzzo Innesco e propagazione della corrosione Morfologia e conseguenze strutturali Velocità di corrosione Corrosione da carbonatazione Corrosione da cloruri Tecniche elettrochimiche di protezione Effetti positivi della circolazione di corrente Effetti negativi della circolazione di corrente Lavoro motore e resistenza di reazione Come operano le varie tecniche Protezione catodica Condizioni operative Protezione catodica di strutture carbonatate Prevenzione catodica Condizioni operative Potere penetrante Progettazione della protezione catodica Il sistema anodico e la sua evoluzione Attenuazione nell anodo Preparazione delle strutture Scelta del trattamento elettrochimico Schema di dimensionamento Monitoraggio della protezione Elettrodi di riferimento Controllo delle condizioni di protezione Controllo per evitare condizioni di sovraprotezione Rialcalinizzazione ed estrazione dei cloruri Rialcalinizzazione Estrazione dei cloruri 334 Capitolo 12 Protezione di superfici interne Aspetti generali Problemi di sicurezza Aspetti economici Distribuzione di corrente 342

8 XII Indice 12.3 Tubazioni Serbatoi Serbatoi di stoccaggio Serbatoi per acqua Serbatoi di acqua calda per uso domestico Cisterne per acqua di zavorra (tanker) Scambiatori di calore Scambiatori di calore in acciaio pitturato Casse d acqua dei condensatori Dissalatori 349 Capitolo 13 Protezione anodica Aspetti generali Reazioni elettrodiche Applicazioni della protezione anodica Comportamento attivo-passivo e protezione anodica Potere penetrante Sistema di alimentazione Alimentazione potenziostatica Potenza del generatore Interruzioni della protezione Cenno alla alligazione catodica Confronto tra protezione anodica e catodica 362 Capitolo 14 Cenni storici e normativa Storia della protezione catodica La priorità di Humphry Davy La priorità di Alessandro Volta Le prime applicazioni La protezione catodica si afferma Gli sviluppi in Italia Gli aspetti legislativi in Italia Il futuro della protezione catodica La normativa Introduzione Commissioni di studio Leggi e Decreti La normativa italiana La normativa della Comunità Economica Norme e standard internazionali 378

9 Questo libro è dedicato alla memoria del professor Giuseppe Bianchi