PROBLEMI DI CORROSIONE NEGLI IMPIANTI DI …

1 PROBLEMI DI CORROSIONE NELLE RETI DI. DISTRIBUZIONE DELL'ACQUA. Tommaso Pastore Dipartimento di Progettazione e Tecnologie Universit di Bergamo Riassunto L'articolo descrive le principali forme di CORROSIONE dei materiali metallici di maggior utilizzo NEGLI IMPIANTI di distribuzione dell'acqua di uso umano. Sono individuati gli aspetti pi importanti che riguardano la CORROSIONE generalizzata e localizzata degli acciai e delle leghe di rame e degli acciai inossidabili. Sono discussi i parametri caratteristici connessi con il materiale, l'aggressivit . dell'acqua e le condizioni operative. Le problematiche della CORROSIONE I componenti metallici delle reti di distribuzione e deposito dell'acqua per uso umano possono subire fenomeni di CORROSIONE sia dal lato interno, per l'azione dell'acqua trasportata, sia dal lato esterno per la presenza, ad esempio, di terreni aggressivi in cui l'impianto si trova ad operare.

2 Ne possono derivare diversi tipi di danno: perforazione e perdita di fluido, alterazione della qualit . dell'acqua trasportata, blocco del funzionamento dei componenti dell'impianto stesso. L'acqua un bene prezioso che deve essere preservato e la CORROSIONE una delle principali cause di perforazione e perdita di fluido. La dispersione di acqua dagli acquedotti ancor oggi un problema rilevante ed esteso a tutto il territorio italiano, con ripercussioni importanti sulla qualit . della vita. Una corretta prevenzione e protezione dalla CORROSIONE , realizzata sia sul lato esterno che interno, pu non solo contribuire a contenere tali dispersioni ma essere anche economicamente vantaggiosa per la gestione e manutenzione.

3 La CORROSIONE interna, oltre a determinare l'assottigliamento e la perforazione della parete, pu . alterare la composizione dell'acqua e le sue propriet organolettiche, perch provoca il passaggio di quantit pi o meno rilevanti di ioni metallici in soluzione e di particelle solide di prodotti di CORROSIONE in sospensione. Ad esempio, i prodotti di CORROSIONE del ferro possono dare luogo al ben noto fenomeno delle acque rosse. La scaglia di prodotti di CORROSIONE pu essere distaccata dalle pareti dal movimento dell'acqua oppure a causa delle variazioni di temperatura, indotte dal cambiamento delle condizioni di funzionamento. Le particelle solide, trasportate dall'acqua, possono poi depositarsi sulle superfici di altri componenti dell'impianto bloccandone il funzionamento.

4 Gli ioni di metalli nobili, provenienti dalla CORROSIONE di metalli quali tipicamente il rame, possono stimolare nuovi fenomeni di CORROSIONE su parti dell'impianto costruite con metalli poco nobili. Gli ioni rame possono, ad esempio, promuovere attacco localizzato (perforante) su tubazioni di acciaio zincato. D'altra parte, anche i metodi di prevenzione e protezione dalla CORROSIONE devono essere compatibili con l'impiego per evitare deterioramenti inaccettabili della qualit dell'acqua a causa del rilascio di 1/10. specie chimiche da rivestimenti protettivi, o per non idonei trattamenti chimici adottati per modificare l'aggressivit dell'acqua, o per l'uso di sostanze inibitrici di CORROSIONE non adatte, ecc.

5 Anche se l'acqua per uso umano ha limiti molto restrittivi che definiscono la massima concentrazione delle specie chimiche in essa contenute, la sua composizione ne influenza in modo rilevante l'aggressivit e la forma di CORROSIONE . Tuttavia, la velocit di CORROSIONE e la forma con cui essa si manifesta dipendono non solo dalla composizione dell'acqua, ma influenzata, spesso in modo predominante, da altri fattori: dalle caratteristiche del materiale metallico, dalla progettazione e costruzione, dalla gestione in tutte le fasi della vita dell'impianto, a partire dalla prova idraulica, alla messa in funzione dell'impianto, alle operazioni di disinfezione, alle condizioni di flusso, alle condizioni operative in generale ( ).

6 Microstruttura composizione ossigeno disciolto pH. composizione caratteristiche superficiali salinit . temperatura durezza Caratteristiche del Caratteristiche HCO3-/ CO3- materiale metallico dell'acqua Cl-/SO4--/NO3- CORROSIONE fosfati, silicati dei materiali metallici carbonio organico Progettazione e Figura. Gestione costruzione Fattori che temperatura influenzano la geometria stato di test idraulico velocit di velocit di sollecitazione flusso CORROSIONE accoppiamento tra drenaggio giunzioni disinfezione interna. materiali diversi Il meccanismo elettrochimico La CORROSIONE dei metalli si produce secondo un processo ad umido, con un meccanismo elettrochimico.

7 Il risultato di quattro processi in serie che avvengono contemporaneamente, quando un metallo in contatto con un elettrolita, vale a dire una soluzione acquosa che contiene sali disciolti. Nel nostro caso, all'interno dell'impianto, l'acqua trasportata mentre all'esterno, ad esempio per le tubazioni interrate, e l'acqua presente nel terreno stesso. La CORROSIONE il risultato di una reazione anodica di ossidazione del metallo (dissoluzione), che libera nella fase metallica elettroni, e di una reazione catodica, in genere costituita dalla reazione di riduzione dell'ossigeno disciolto nell'acqua, che invece li consuma. Per metalli poco nobili (come zinco, alluminio e magnesio) alla reazione di riduzione di ossigeno pu affiancarsi anche quella della riduzione dell'idrogenione con sviluppo di idrogeno.

8 Tra le aree anodiche e catodiche si ha, pertanto, la circolazione di una corrente che nell' elettrolita . trasportata dal movimento degli ioni disciolti. La velocit di CORROSIONE , cio la velocit con cui si produce la dissoluzione nelle zone anodiche, pu essere misurata come assottigliamento del metallo. Si esprime di solito in m/anno ed . proporzionale alla corrente circolante tra l'anodo ed il catodo. Per la reazione anodica del ferro Fe Fe+2 + 2e- (1). ogni due elettroni corrispondono ad un atomo di ferro disciolto. Cos , ad un mA/m2 di corrente sull'anodo corrisponde una velocit di CORROSIONE pari a 1,17 m/anno e una perdita di massa pari a 0,25 mg/(dm2giorno).

9 2/10. O2 O2. I acqua Cl- OH- Me+Z+H2O Fe(OH)Z+zH+. Reazione catodica O2+4e-+2H2O 4OH- Figura Reazione anodica Meccanismo e- Me Me+Z+ze- elettrochimico della metallo CORROSIONE . Alla reazione (1) di dissoluzione segue la formazione di ossidi insolubili che danno luogo a prodotti di CORROSIONE solidi. Sull'acciaio si ha il ben noto fenomeno della ruggine a seguito di reazioni del tipo Fe+2+H2O FeO +2H+ (2). Le caratteristiche di tali prodotti hanno un ruolo importante nella CORROSIONE e sulla possibilit di alterazione della qualit dell'acqua. Ossidi continui, aderenti e protettivi possono ridurre la velocit . di CORROSIONE a valori trascurabili. Viceversa, ossidi solubili e poco aderenti possono generare un eccessivo rilascio di ioni metallici e di solidi in sospensione.

10 Traporto di corrente nell'elettrolita Figura. Schema del meccanismo elettrochimico: i quattro processi della CORROSIONE . La velocit di CORROSIONE elevata nelle condizioni in cui tutti e quattro i processi coinvolti, e cio . la reazione anodica di dissoluzione, quella catodica di riduzione dell'ossigeno, il trasporto di corrente attraverso l'. elettrolita e nel metallo, possono avvenire rapidamente. Viceversa, anche se uno solo dei processi impedito, la velocit di CORROSIONE pu diventare bassa o nulla. Le forme di CORROSIONE Possiamo suddividere i materiali metallici in due grandi categorie, in base al loro comportamento elettrochimico. Le leghe ferrose quali gli acciai al carbonio e basso legati e le ghise (non legate) mostrano un comportamento cosiddetto attivo.