Corrosione galvanica nei giunti tra metalli diversi: strategie di isolamento per tubazioni in acciaio inossidabile

La corrosione galvanica si manifesta quando due metalli diversi sono collegati elettricamente in presenza di un elettrolita: il metallo meno nobile corrode quindi più rapidamente di quanto farebbe da solo. Collegando l’acciaio inossidabile all’acciaio al carbonio, al rame o all’alluminio in un ambiente umido, l’acciaio inossidabile è solitamente il catodo e accelera così la corrosione dell’altro metallo. La soluzione consiste nell’interrumpere il percorso elettrico mediante flange isolanti, unioni dielettriche, guarnizioni e manicotti non metallici oppure rivestimenti protettivi, oltre a progettare rapporti di superficie favorevoli. Zhejiang Wenqiang Stainless Steel Co., Ltd. fornisce tubi, raccordi e flange in acciaio inossidabile, insieme alle indicazioni per realizzare correttamente questi giunti.

Come si forma la cella galvanica
Per la corrosione galvanica devono verificarsi tre condizioni: due metalli con potenziale elettrochimico diverso, una connessione elettrica tra di essi e un elettrolita comune, come acqua di mare, condensa o un deposito umido. Rimuovendone anche solo una, la cella elettrochimica cessa di funzionare. Maggiore è la differenza di potenziale tra i due metalli, maggiore è la tensione di azionamento e più rapida la dissoluzione dell’anodo. L’acciaio inossidabile si colloca vicino all’estremità nobile della serie galvanica pratica in acqua di mare, quindi tende a rimanere protetto, mentre l’acciaio al carbonio, l’alluminio o lo zinco fissati ad esso subiscono i danni.

La serie galvanica e il rischio relativo
Gli ingegneri classificano i metalli in base al loro potenziale di corrosione in un dato elettrolita. Più ampia è la differenza, maggiore è il rischio. La tabella seguente elenca alcune coppie comuni con l’acciaio inossidabile in un ambiente contenente cloruri.

Una precauzione sui giunti in acciaio inossidabile: il rischio galvanico è basso, ma la combinazione di condizioni attive e passive, o l’accoppiamento con guarnizioni in grafite, può comunque generare una cella galvanica; pertanto la scelta dei materiali e delle guarnizioni rimane fondamentale.

Effetto del rapporto tra le aree
Il rapporto tra le aree può trasformare una situazione gestibile in un guasto rapido, o viceversa. La corrente di corrosione deve distribuirsi sull’anodo; posizionare un anodo piccolo contro un catodo grande concentra l’intera corrente su una superficie ridotta, causando un attacco intenso e localizzato. Il caso classico negativo è una piccola parte in acciaio al carbonio — ad esempio un fissaggio o un breve raccordo — avvitata su una vasta superficie in acciaio inossidabile. Il catodo in acciaio inossidabile corrode rapidamente l’anodo in acciaio al carbonio.
Il caso favorevole è l’immagine speculare: un anodo di grandi dimensioni e un catodo di piccole dimensioni diffondono la corrente in modo sottile, quindi l’anodo si corrode lentamente e in modo tollerabile. Una regola pratica consiste nel tenere le parti anodiche di piccole dimensioni lontane dalle ampie aree catodiche in acciaio inossidabile. Se i bulloni in acciaio al carbonio devono entrare in contatto con flange in acciaio inossidabile, rivestire i bulloni oppure, meglio ancora, utilizzare una lega compatibile in modo che non vengano sacrificati.
L’ambiente intensifica o attenua l’effetto. Un’elevata conducibilità, come quella dell’acqua di mare, consente alla corrente galvanica di propagarsi per una maggiore distanza lungo la tubazione, estendendo l’attacco ben oltre il giunto; in acqua dolce o condensa a bassa conducibilità, invece, i danni restano circoscritti alla zona di contatto. Anche temperatura, contenuto di ossigeno e portata influenzano le velocità di corrosione, motivo per cui la stessa coppia di metalli si comporta in un modo su una coperta marina e in un altro su una linea interna riscaldata.

Kit di isolamento e set di flange isolanti
In un giunto flangiato, la soluzione più affidabile è un kit di isolamento per flange. Esso combina una guarnizione isolante a faccia piena o di tipo E con manicotti isolanti che rivestono ciascun bullone e rondelle isolanti poste sotto le teste dei bulloni e i dadi, oltre a rondelle di rinforzo in acciaio. Se installato correttamente, il kit non lascia alcun percorso metallo-metallo attraverso le facce delle flange o lungo i bulloni, quindi nessuna cella galvanica può formarsi, neppure quando entrambi i metalli sono bagnati.
Per i raccordi filettati, le unioni dielettriche e i tratti di tubazione non metallici svolgono la stessa funzione. Scegliere la guarnizione in base alla temperatura e alla pressione di esercizio, poiché sia l’elemento di tenuta sia quello isolante devono resistere alle condizioni operative. Una volta assemblato, una verifica della continuità elettrica attraverso il giunto conferma che l’isolamento è effettivo e non semplicemente presunto.

Rivestimenti e pratiche progettuali
I rivestimenti riducono il percorso dell’elettrolita. La regola che inganna spesso: rivestire il catodo oppure entrambi i metalli, mai soltanto l’anodo. Rivestire esclusivamente l’anodo comporta che qualsiasi difetto o graffio esponga una piccola area anodica a un grande catodo, ricreando così il pericoloso rapporto di superfici e causando rapida corrosione localizzata nel punto difettoso. Rivestendo invece il catodo in acciaio inossidabile, si riduce l’area catodica efficace e si rallenta l’intera cella elettrochimica.
Un’accurata progettazione completa il quadro. Tenere i giunti fuori dalla ristagna d’acqua e dotarli di sistemi di drenaggio, affinché l’elettrolita non vi stazioni. Evitare fessure e zone di ristagno in cui i depositi trattengano umidità. Ove possibile, utilizzare materiali compatibili lungo l’intera linea bagnata oppure inserire un tratto intermedio con potenziale intermedio. Nei servizi interrati o immersi si aggiunge spesso una protezione catodica, ma il progettista deve ricordare che l’acciaio inossidabile è catodico e garantire una corretta distribuzione delle correnti di protezione.

Rilevamento e garanzia della qualità
L’ispezione regolare individua l’attacco galvanico quando è ancora economico da riparare. Cercare ruggine concentrata e perdita di metallo sul lato meno nobile di un giunto, in particolare sui fissaggi, sulle filettature e sulle facce delle flange. Le misurazioni ultrasoniche dello spessore rilevano la riduzione della parete, mentre un controllo visivo dell’integrità del rivestimento segnala anodi esposti.
Nessuno di questi accorgimenti funziona senza un solido controllo dei materiali. Wenqiang fornisce l’identificazione positiva dei materiali, in modo che la lega presente in ciascun giunto sia confermata, certificati di prova materiale EN 10204 3.1 o 3.2 per una tracciabilità completa, e raccordi e flange realizzati secondo le norme ASTM e ASME, nel rispetto della ISO 9001. Scegliere correttamente i metalli, gli elementi di isolamento e i rapporti di superficie già in fase di progettazione comporta un costo molto inferiore rispetto all’estrarre e sostituire giunti corrosi in un secondo momento, garantendo così il corretto funzionamento dei collegamenti tra metalli dissimili per tutta la vita utile del sistema.

Domande frequenti
D: L’acciaio inossidabile si corrode in una coppia galvanica?
A: Di solito no; l'acciaio inossidabile è tipicamente il catodo più nobile, quindi l'acciaio al carbonio, l'alluminio o lo zinco accoppiati si corrodono più rapidamente, mentre l'acciaio inossidabile è protetto. L'eccezione riguarda chimiche insolite in cui l'acciaio inossidabile diventa attivo.
D: Quale metallo devo rivestire per prevenire la corrosione galvanica?
R: Rivestire il catodo o entrambi i metalli, mai esclusivamente l'anodo. Rivestire solo l'anodo concentra l'attacco in corrispondenza di qualsiasi difetto del rivestimento a causa del rapporto superficiale sfavorevole.

Per flange e raccordi in acciaio inossidabile pronti per l'isolamento, contattare Zhejiang Wenqiang: +86 577 8922 2595 \/ https://www.chinawqsteel.com/