Ossidazione delle viti nelle strutture esterne

Introduzione

L'ossidazione delle viti utilizzate in strutture esterne, come ponti e altre costruzioni esposte a condizioni ambientali avverse, rappresenta un problema significativo per l'integrità strutturale e la sicurezza. Questo articolo esplora i processi di ossidazione in tali ambienti, le cause specifiche, i trattamenti disponibili e le migliori strategie di prevenzione.

Processo di Ossidazione

L'ossidazione è una reazione chimica in cui un metallo reagisce con l'ossigeno formando ossidi. Questo processo è accelerato in presenza di umidità, sale e altri agenti inquinanti, comuni nelle strutture esterne come i ponti. Per le viti di acciaio utilizzate in queste applicazioni, la ruggine (ossido di ferro) è il prodotto principale dell'ossidazione:

4Fe+ 3O2 + 6H2O = 4Fe(OH)3

Cause dell'Ossidazione in Ambienti Esterni

• Umidità e Pioggia: L'esposizione costante a umidità, pioggia e condensa accelera l'ossidazione. L'acqua agisce come elettrolita, facilitando il trasferimento di elettroni e promuovendo la reazione di ossidazione.

• Salinità: Strutture vicine a coste marine o esposte a sale stradale durante l'inverno affrontano una corrosione più aggressiva. I cloruri accelerano la formazione di ruggine.

• Escursioni Termiche: I cicli di gelo e disgelo, insieme alle variazioni di temperatura, possono creare microfessure nei rivestimenti protettivi, esponendo il metallo nudo all'ossidazione.

• Inquinanti Atmosferici: Ossidi di zolfo e azoto, prodotti dall'inquinamento industriale, combinati con l'umidità formano acidi che accelerano la corrosione.

• Corrosione Galvanica: Si verifica quando due metalli dissimili sono a contatto elettrico in presenza di un elettrolita, come l'acqua salata. Il metallo meno nobile (anodo) si corrode più rapidamente, mentre quello più nobile (catodo) è protetto. Nelle strutture esterne, la combinazione di metalli diversi può causare questa forma di corrosione accelerata.

Trattamenti per prevenire e contrastare l'ossidazione

• Zincatura a Caldo: Rivestire le viti con uno strato di zinco attraverso l'immersione in zinco fuso. Lo zinco forma una barriera protettiva e, anche se graffiato, si ossida prima dell'acciaio sottostante.

• Rivestimenti polimerici: Applicazione di rivestimenti a base di polimeri (come resine epossidiche e polimeri specifici) che creano una barriera fisica contro umidità e inquinanti.

• Trattamenti Superficiali Avanzati: Tecniche come la fluorurazione o l'anodizzazione migliorano la resistenza alla corrosione creando strati protettivi molto duri e resistenti.

• Design e Progettazione: Progettare viti e strutture in modo da minimizzare le aree di accumulo di acqua e facilitare il drenaggio. L'uso di guarnizioni e sigillanti può prevenire l'ingresso di umidità.

• Manutenzione Regolare: Ispezioni periodiche per identificare e riparare danni ai rivestimenti protettivi. La manutenzione include la rimozione di ossidi e la riapplicazione di rivestimenti protettivi.

• Ambienti Controllati: Applicazione di vernici e rivestimenti protettivi in condizioni ambientali controllate per garantire un'adesione ottimale e duratura.

• Protezione Catodica: Utilizzo di anodi sacrificali in ambienti estremamente corrosivi, che si ossidano al posto delle viti, proteggendo così il metallo strutturale.

• Utilizzo di Materiali e leghe speciali: Preferire materiali come quelli sotto descritti

Leghe Speciali Utilizzate

Acciaio Inossidabile (Stainless Steel)

Tipo 316: Contiene molibdeno, il quale migliora significativamente la resistenza alla corrosione, specialmente in ambienti con alta salinità, come aree costiere. È molto utilizzato in ponti e strutture marine.

Tipo 2205 (Duplex Stainless Steel): Questa lega combina una struttura austenitica e ferritica, offrendo una resistenza alla corrosione superiore e una maggiore resistenza meccanica rispetto agli acciai inossidabili standard. È particolarmente utile in ambienti altamente corrosivi.

Leghe di Nichel

Inconel 625: Una lega a base di nichel-cromo-molibdeno con eccellente resistenza alla corrosione in ambienti marini e industriali. È utilizzata in applicazioni dove sono richieste sia elevata resistenza meccanica che resistenza alla corrosione.

Altre leghe analoghe sono la Inconel 600 e 617.

Leghe di Titanio

Titanio Grado 5 (Ti-6Al-4V): Una delle leghe di titanio più comuni, offre un'elevata resistenza meccanica e un'eccellente resistenza alla corrosione. Sebbene sia costosa, è ideale per applicazioni critiche dove la resistenza alla corrosione e la durabilità sono essenziali.

Titanio Grado 2: Un'alternativa più economica con buona resistenza alla corrosione e sufficienti proprietà meccaniche per molte applicazioni strutturali.

Leghe a Base di Nichel-Chromo (Incoloy)

Incoloy 800: Questa lega è nota per la sua eccellente resistenza all'ossidazione e alla carburizzazione in ambienti ad alta temperatura.

Incoloy 825: Contiene molibdeno e rame, che migliorano la resistenza alla corrosione, specialmente in ambienti acidi.

Altre leghe analoghe sono la Incoloy 832, 901 e 925.

Leghe di Nichel-Molibdeno-Cromo (Hastelloy)

Hastelloy C276: Una delle leghe di nichel-molibdeno-cromo più versatili, con eccellente resistenza alla corrosione in un'ampia gamma di ambienti chimici aggressivi.

Hastelloy X: Conosciuta per la sua resistenza all'ossidazione e alla carburizzazione ad alte temperature, è utilizzata in applicazioni aerospaziali e petrolchimiche.

Leghe di Zirconio

Zirconio 702: Offre eccezionale resistenza alla corrosione, specialmente in ambienti dove si possono sviluppare acidi forti come l'acido cloridrico e solforico.

Zirconio 705: Una versione legata con niobio, che offre una combinazione di resistenza meccanica superiore e eccellente resistenza alla corrosione.

Rivestimenti protettivi speciali

PTFE (Politetrafluoroetilene)

Vantaggi: Eccellente resistenza chimica, bassa frizione, resistenza al calore fino a 260°C.

Applicazioni: Utilizzato in ambienti corrosivi e ad alta temperatura, come impianti chimici e strutture marine.

Rilsan (Nylon 11)

Vantaggi: Eccellente resistenza alla corrosione e all'abrasione, buona resistenza meccanica, mantiene la flessibilità anche a basse temperature.

Applicazioni: Utilizzato in applicazioni marine, industriali e nelle infrastrutture dove è necessaria una resistenza superiore alla corrosione e all'abrasione.