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or P
no
Protezione catodica ad anodi galvanici
Marco Ormellese
PoliLaPP
Laboratorio di Corrosione dei Materiali P. Pedeferri
Dip. Chimica, Materiali e Ingegneria Chimica “G. Natta”
Politecnico di Milano
Protezione catodica (PC)
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Po P
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or P
no
 La PC è una tecnica elettrochimica per
prevenire e controllare la corrosione
attraverso la diminuzione del potenziale di
una struttura metallica (il catodo) mediante
l’applicazione di una corrente continua
 sistemi a corrente impressa
 sistemi ad anodi galvanici
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PC a corrente impressa
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PC ad anodi galvanici
PC ad anodi galvanici (vantaggi)
 Il più impiegato in acqua di mare
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no
 piattaforme
 serbatoi petroliere
 sea-line
 scafi di navi
 Nessuna fonte di energia
 Distribuzione di corrente uniforme
 Nessuna manutenzione in esercizio
PC ad anodi galvanici (svantaggi)
 Corrente erogata modesta
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 Lavoro motore modesto
 Installazione costosa se fatta dopo la messa in
opera
 Strutture nude richiedono molti anodi
 Non efficace in ambienti a elevata resistività
Materiali anodici
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Leghe metalliche meno nobili della
struttura da proteggere
 Zinco
 Alluminio
 Ferro
• per la PC di strutture in acciaio inossidabile e rame
 Magnesio
 Reazione anodica
 Consumo del metallo
Materiali anodici
 Anodi di alluminio
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 Al → Al3+ + 3e-
 Usati per le piattaforme
 Anodi di zinco
 Zn → Zn2+ + 2e-
 Usati per le tubazioni sottomarine
• Con fluidi caldi meglio usare leghe Al-In
Materiali anodici
 Potenziale di lavoro
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Po P
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PL iL E
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no
 Diverso dal potenziale di corrosione libera
 Forza motrice
 Erogazione anodica
 Capacità (A⋅h/kg)
 Consumo (kg / A⋅anno)
 Numero di anodi
Anodi galvanici
Al
Fe
Peso atomico
Densità (g/cm3)
Peso equivalente
65,38
7,14
32,69
26,97
2,70
8,99
55,85
7,80
27,93
Consumo teorico (kg/A·anno)
Capacità teorica (A·h/kg)
10,69
2,94
10,00
820
2.980
950
Potenziale di lavoro (V)
-1.00
-1.05
-0.55
95%
95%
90%
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Zn
Efficienza
Processo catodico
 H2O + O2 + 4e- = 4OH-
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no
 Riduzione di ossigeno
 Processo alcalinizzante
 Precipitazione del deposito calcareo
Processo catodico
 H2O + O2 + 4e- = 4OH-
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 Riduzione di ossigeno
 Processo alcalinizzante
 Precipitazione del deposito calcareo
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Anodi galvanici: metalli puri ???
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Leghe anodiche
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Leghe anodiche
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Leghe anodiche
Qualità degli anodi
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no
 Caratteristiche non conformi posso avere
gravi conseguenze
 economiche: sostituzione degli anodi
 sicurezza degli impianti (piattaforme petrolifere,
metanodotti, petroliere)
 Controllo qualità degli anodi
 composizione chimica
 proprietà elettrochimiche (potenziale e
capacità)
 esame metallografico
 difetti di fabbricazione
Qualità degli anodi
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 Standard internazionali raccomandano le
modalità di esecuzione delle prove e i criteri
di accettazione
 NACE RP0398 – Metallurgical and inspection
requirements for cast sacrificial anodes for
offshore application
 DNV RP 401 – Cathodic protection design
 EN 12496 – Sacrificial anodes for cathodic
protection in seawater
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Prove elettrochimiche
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Leghe di zinco
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Inversione di polarità (T > 50 C)
Leghe di alluminio
 Potenziale più negativo dello zinco
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 Maggiore lavoro motore
 Elevato equivalente elettrochimico
 Libera 3 elettroni per ogni ioni sciolto
 Maggiore capacità teorica
 Basso peso
 Leghe ternarie
 Al-Zn-Hg
 Al-Zn-In
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Leghe di alluminio
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no
Leghe di alluminio: temperatura
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Leghe di alluminio: temperatura
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C
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Anodi di ferro
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Materiali anodici
Dimensionamento anodico
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 Scelta dell’anodo
 Verificare l’erogazione della corrente
 Iprot = ΣIa
 Verificare la massa richiesta
 Durata del sistema anodico
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Erogazione anodica
A
Po P
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PL iL E
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Erogazione anodica
∆E
Ia =
R
Erogazione anodica
∆E = E prot − Ea
A
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C
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PL iL E
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no
∆E
Ia =
R
 Potenziale di protezione
 Eprot = -0.80 V AAC
 Potenziale di lavoro dell’anodo
 Ea, Zn = -1.00 V AAC
 Ea, Al = -1.05 V AAC
 Lavoro motore
 ∆EZn = 200 mV
 ∆EAl = 250 mV
A
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PL iL E
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Resistenza anodica: Ra
A
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Anodi di alluminio
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Slender anode di alluminio
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Piattaforma Tiffany
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or P
no
Retrofitting
jacket
ANODE POD
slender anodes
Cavi di
collegamento
Fango marino
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Anodi a bracciale di zinco
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Anodi a bracciale di zinco
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PL iL E
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iv P
or P
no
Anodi a bracciale di zinco