La corrosione «esterna» delle reti idriche

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1 La corrosione «esterna» delle reti idriche Marco Ormellese Laboratorio di Corrosione dei Materiali P. Pedeferri Dip. Chimica, Materiali e Ingegneria Chimica G. Natta

2 Definizione di corrosione Interazione chimico-fisica tra un metallo e un ambiente acquoso Si traduce in un cambiamento delle proprietà del metallo che spesso porta a perdita della funzionalità del metallo dell ambiente

3 Conseguenze della corrosione Riduzione della vita di servizio assottigliamento corrosione localizzata perforazione lato interno perforazione lato esterno Alterazione della qualità dell acqua specialmente per i requisiti di potabilità

4 Meccanismo di corrosione La corrosione è un processo elettrochimico Metallo + Acqua + Ossigeno Corrosione Fe + H 2 O + Fe(OH) 2 È una reazione spontanea. È costituita da 4 processi in serie: Reazione anodica Fe Fe e - Reazione catodica + 2H 2 O + 4e - 4OH - Trasporto di corrente nell elettrolita Trasporto di corrente nel metallo

5 Meccanismo di corrosione I a Reazione anodica I m Corrente nell elettrolita I a = I el = I c = I m = I CORR Corrente nel metallo I el Reazione catodica I c

6 Corrosione delle reti idriche Terreni Acque dolci Fiume Lago Acqua potabile Acqua di mare Calcestruzzo

7 Fattori principali Disponibilità di ossigeno Tenore di ossigeno Condizioni fluidodinamiche Temperatura Altri processi catodici Sviluppo di idrogeno Caratteristiche dell ambiente Composizione chimica Cloruri e solfati Salinità ph Resistività

8 Disponibilità di ossigeno Determina la velocità di corrosione V V corr µm/anno [ ] mg/l T 20 [ ] ( ) + 20 = i = 10 O 1 v 2 corr L 2 v m/s T C i L = i prot

9 Corrosione nei terreni Il terreno è un sistema complesso costituito dalla presenza di particelle solide, di acqua, di specie chimiche in essa disciolte e dalla presenza di aria Dal punto di vista della corrosione interessa la capacità di ritenzione d acqua dipende dalla granulometria Terreni sabbiosi e grossolani Limi e argille Acqua e ossigeno sono antagonisti!!!

10 Forme di corrosione nei terreni Corrosione da ossigeno Corrosione generalizzata Pustole di corrosione in presenza di cloruri o solfati Corrosione localizzata aerazione differenziale accoppiamento galvanico Corrosione da correnti disperse Corrosione batterica Ambiente de-aerato

11 Corrosione generalizzata Terreni aerati e neutri regolata dall apporto di ossigeno condotta nuova: penetrazione è µm/anno dopo 10 anni si riduce 1-3 µm/anno corrosione trascurabile Terreni acidi (ph < 5): la corrosione avviene per sviluppo di idrogeno e cresce al diminuire del ph

12 Pustole localizzate Cloruri e solfati formazione di sali di ferro solubili depositi superficiali non protettivi apporto di ossigeno nel tempo non diminuisce Condizioni cloruri > 200 ppm solfati > 1000 ppm Corrosion products Tubercules SO -- 4 Fe 3+ Cl - H + Fe 2 O 3 V corr > 100 µm/anno pit Fe 2+

13 Areazione differenziale Disomogeneità nella distribuzione di ossigeno nel terreno Argilla Sabbia

14 Areazione differenziale Disomogeneità nella distribuzione di ossigeno nel terreno Argilla Sabbia

15 Areazione differenziale Disomogeneità nella distribuzione di ossigeno nel terreno Argilla Fe 2+ Sabbia Area anodica Area catodica V corr > 100 µm/anno

16 Areazione differenziale Isole di argilla Area anodica zone corrose Area catodica Sabbia

17 Accoppiamento galvanico Serbatoio Messa a terra (Cu) i corrosione i Messa a terra (Cu) V corr > 100 µm/anno

18 Accoppiamento galvanico Messa a terra (Cu) corrosione Messa a terra (Cu) I I Messa a terra (Cu) V corr > 100 µm/anno

19 Velocità di corrosione Velocità di penetrazione > 100 µm/anno Dipende da velocità di apporto di ossigeno alle aree catodiche resistività del terreno bassa in presenza di cloruri e di solfati rapporto tra area catodica / area anodica

20 Regola empirica Resistività (Ω m) < > 250 Corrosività Molto severa Severa Moderata Leggera Scarsa Trascurabile

21 Interferenza NON stazionaria + Sotto stazione

22 Interferenza NON stazionaria + Sotto stazione Area catodica Area anodica

23 Interferenza NON stazionaria + Sotto stazione Area catodica Area anodica V corr > 1 mm/anno

24 Interferenza stazionaria sistema anodico + Tubazione protetta

25 Interferenza stazionaria sistema anodico + Tubazione protetta

26 Interferenza stazionaria sistema anodico + Tubazione protetta

27 Interferenza stazionaria sistema anodico Corrosione + Tubazione protetta

28 Interferenza stazionaria Vcorr > 1 mm/anno sistema anodico Corrosione + Tubazione protetta

29 Terreni de-aerati Corrosione da batteri solfato-riduttori (SRB) Terreno neutro anossico Ricco di materiale organico Tenore di solfati > 200 ppm Velocità di corrosione > 1 mm/anno Prodotti di corrosione a base di solfuro di ferro nero

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