Corrosione

Nei processi di corrosione i metalli sono ossidati, spesso ad opera dell’ossigeno presente nell’aria, ritornando ai loro numeri di ossidazione con i quali sono presenti nei minerali da cui sono stati estratti.

Il processo elettrochimico attraverso il quale avviene  consiste nella dissoluzione anodica dei metalli e nella riduzione catodica dell’ossidante. Ad esempio:
M_(s) → Mⁿ⁺_(aq) + n e^–

In presenza di acqua e ossigeno la semireazione è:
O_2(g) + 2 H₂O_(l) + 4 e^– → 4 OH^–_(aq)

Questo processo, naturale o accelerato da fattori ambientali, può avere conseguenze significative in numerosi settori, dall’ingegneria civile e meccanica all’industria navale e aerospaziale, determinando costi di manutenzione elevati e rischi per la sicurezza. Comprendere i meccanismi alla base della corrosione, le condizioni che la favoriscono e le strategie per contrastarla è fondamentale non solo per prolungare la vita dei materiali, ma anche per sviluppare soluzioni più sostenibili e resilienti.

Corrosione localizzata

La forma di corrosione più comune è quella per attacco diretto. Essa è caratterizzata da una reazione che avviene uniformemente su tutta la superficie metallica esposta con formazione uniforme dei prodotti della corrosione.

Un’altra forma localizzata è la corrosione alveolare o  per pitting che determina la creazione di piccoli fori nel metallo. Essa è tipica dei metalli che si passivano ricoprendosi di uno strato di ossido come avviene, ad esempio, nell’alluminio.

Il processo  comincia con una frattura locale dello strato passivo a seguito di un meccanismo elettrochimico promosso in genere da alogenuri ed in particolare da cloruri. Questo tipo di corrosione può essere spesso il punto di partenza di forme più gravi di corrosione.

Un altro tipo di corrosione localizzata è quella interstiziale o crevice corrosion. Essa si manifesta con una perdita di materiale localizzata in prossimità dell’accoppiamento tra due parti meccaniche in presenza di ambiente umido. Si generano interstizi che provocano la formazione di crateri o caverne.

Un tipo di corrosione localizzata è quella intergranulare che coinvolge in prevalenza gli acciai inossidabili.

Essa è localizzata nel bordo dei grani del reticolo cristallino che per motivi termici, come ad esempio una saldatura, risulta sensibile agli attacchi di agenti corrosivi come alcuni acidi tra cui acido acetico, acido formico, acido nitrico, acido ossalico, acido solforico e acido fosforico, cloruri, solfati e nitrati.

Altri tipi di corrosione

Un fenomeno di degrado combinato meccanico ed elettrochimico che determina la screpolatura di determinati materiali è la tensocorrosione o stress corrosion cracking.

La tensocorrosione può provocare un improvviso cedimento di metalli soggetti a livelli di sollecitazione molto inferiori alla loro tensione di snervamento. Questa forma di corrosione è tipica di molti materiali metallici come gli acciai, il titanio e le leghe di rame sotto l’azione di diversi ambienti corrosivi dovuta principalmente ai cloruri.

Quella, detta bimetallica o galvanica, si verifica quando metalli diversi si trovano a contatto tra loro in un mezzo corrosivo. Il metallo meno nobile, ovvero quello avente il potenziale normale di riduzione più negativo, diventa sede del processo anodico e quindi subisce l’attacco corrosivo, mentre l’altro diventa sede del processo catodico.

Cause

I processi di degradazione dei materiali metallici sono generalmente innescati da interazioni chimiche o elettrochimiche con l’ambiente circostante. L’umidità e l’ossigeno sono tra i fattori più comuni: l’esposizione prolungata all’acqua, all’aria umida o a soluzioni saline può accelerare il deterioramento dei metalli. Anche la presenza di agenti chimici aggressivi, come acidi, basi o gas industriali, favorisce reazioni che compromettono la struttura del materiale.

Fattori ambientali come temperature elevate, cicli di gelo e disgelo o contaminanti atmosferici possono intensificare il fenomeno, creando microfessure o indebolendo la superficie. Infine, caratteristiche intrinseche del materiale stesso, come impurità, microstruttura o tensioni residue, possono rendere alcune leghe più vulnerabili rispetto ad altre, evidenziando l’importanza di scelte mirate in fase di progettazione e produzione.

Danni

I danni da corrosione possono manifestarsi in molte forme e con gradi di gravità diversi, andando ben oltre il semplice deterioramento estetico dei materiali. Tra gli effetti più comuni vi sono la perdita di spessore e resistenza meccanica, che può compromettere la sicurezza di strutture portanti, tubazioni e componenti industriali, e la comparsa di fessure e cricche, spesso difficili da individuare fino a quando non causano guasti improvvisi.

In ambito industriale, la corrosione può portare a fermi impianto, costi di manutenzione elevati e danni ambientali, ad esempio in caso di perdite di sostanze chimiche da serbatoi o condotte. Anche in contesti più quotidiani, come automobili o infrastrutture urbane, i suoi effetti si traducono in una riduzione della durata utile dei materiali e in spese aggiuntive per riparazioni e sostituzioni. Comprendere questi danni è quindi fondamentale per sviluppare strategie di prevenzione e protezione efficaci.

La corrosione si manifesta in modi differenti a seconda del contesto e del materiale coinvolto. Nel settore industriale, ad esempio, le tubazioni in acciaio esposte a fluidi aggressivi possono subire perforazioni o crepe, causando perdite di prodotto e rischi ambientali.

Nelle infrastrutture civili, come ponti e viadotti, la corrosione del ferro e del calcestruzzo armato può ridurre la capacità portante delle strutture, rendendo necessari interventi di manutenzione straordinaria. Nel settore navale, le imbarcazioni e le piattaforme offshore affrontano una corrosione accelerata dall’acqua salata e dall’umidità, con conseguente indebolimento degli scafi e dei sistemi di supporto. Anche in ambito domestico o automobilistico, la corrosione provoca danni visibili come ruggine su automobili, cancelli e tettoie metalliche, oltre a ridurre la durata e l’efficienza dei materiali. Questi esempi evidenziano quanto sia cruciale monitorare e proteggere i materiali dai fenomeni corrosivi, adottando soluzioni preventive mirate.

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