università degli studi di catania

Università degli Studi di Catania
Dipartimento di Metodologie Fisiche e Chimiche per
l’Ingegneria
Corso di laurea in Ingegneria Meccanica
Corso di Tecnologie di Chimica Applicata
LA CORROSIONE
•Nei terreni
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La formazione del terreno avviene per disgregazione e maturazione
delle rocce sotto le azioni fisiche, chimiche, meccaniche e
biologiche esercitate dall’ambiente.
La sua composizione è assai complessa e in continua
trasformazione, sia durante il corso della sua formazione, sia dopo
per i cambiamenti determinati dal suo uso da parte dell’uomo (attività
agricole ed attività industriali).
La disgregazione dipende essenzialmente dal tipo di roccia-madre e dal
tipo di interazione con l’ambiente.
L’umidità è un fattore di primaria importanza legato alle precipitazioni
metereologiche
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- Limitate precipitazioni ostacolano la vita vegetale e animale che
influenzano enormemente la formazione del terreno;
- Troppa umidità impedisce la formazione di un terreno normale
Il contenuto organico può variare dallo 0% nella sabbia al 100% nella
torba e dipende in genere dalla possibilità di sviluppo della vita vegetale
e microbiologica.
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Un parametro importante nel determinare le proprietà corrosive è dato
dalle dimensioni delle particelle minerali che costituiscono il terreno.
Le particelle minerali le cui dimensioni sono comprese tra 0,07-2 mm
sono definite come sabbia, quelle tra 5 e 70 µm come limo, e quelle al
di sotto dei 5 µm fino alle dimensioni colloidali sono definite argilla. La
proporzione di questi tre gruppi di particelle minerali determinano il
tipo di terreno.
L’argilla è il più importante costituente inorganico del terreno; la
sua composizione è variabile e dipende dal tipo e grado di maturazione.
E’ evidente che ai fini delle proprietà corrosive del terreno occorre
considerare anche il contenuto di materiale organico, degli
aggregati colloidali presenti, di umidità, di gas, di organismi
viventi, ecc. Si deve anche fare attenzione al profilo trasversale del
terreno in quanto il solo esame della superficie spesso non dà alcuna
indicazione sulla natura degli strati sottostanti.
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Un terreno completamente asciutto non corrode in quanto è solo in
presenza d’acqua che diventa un conduttore elettrolitico.
L’acqua è presente in varie forme:
-acqua libera, cioè quella della falda sotterranea, ha scarso rilievo sulle
proprietà corrosive del terreno;
-acqua gravitazionale, è quella che si muove, generalmente dopo le
precipitazioni, dalla superficie alla falda, la sua presenza è temporanea
ma nei terreni argillosi si possono avere ristagni (zone paludose);
- acqua capillare, è l’acqua trattenuta nei capillari presenti negli
agglomerati di sabbia, limo e sabbia, il suo contenuto dipende dal tipo
di terreno (la capacità di trattenere acqua è molto più grande per
l’argilla che per la sabbia) e parzialmente dalle condizioni climatiche
ed ambientali.
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I pori del terreno, oltre che l’acqua, possono intrappolare gas; anzi
acqua e gas sono antagonisti.
L’aerazione pertanto dipende dalla porosità ed è inversamente
proporzionale al contenuto di acqua.
Si ritiene che l’aria contenuta negli strati più prossimi alla superficie
abbia una composizione molto vicina a quella dell’atmosfera
sovrastante il terreno, eccetto un più alto contenuto di anidride
carbonica che deriva dall’attività biologica.
La diffusione del gas nel terreno dipende essenzialmente dai fattori
climatici, soprattutto dalle variazioni di temperatura e pressione
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Un terreno asciutto favorisce condizioni aerobiche in quanto
l’ossigeno si diffonde più rapidamente.
Un terreno bagnato favorisce l’instaurarsi di condizioni
anaerobiche che, come vedremo sono le più pericolose.
Le fluttuazioni del contenuto di aria e di acqua determinano le più
grandi variazioni dell’attività microbiologica.
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IL PROCESSO DI CORROSIONE E LE PROPRIETA’ DEI TERRENI
Il terreno è un ambiente corrosivo molto complesso.
Non esistono due terreni uguali. Tuttavia sono possibili alcune
generalizzazioni.
Le condizioni di aggressività possono variare da quelle atmosferiche
(terreni asciutti) a quelle di completa immersione (zone paludose) a
seconda del tipo e della compattezza del terreno e del suo contenuto di
acqua.
Un fattore importante è l’eterogeneità del terreno:
- variazioni locali di composizione o di struttura, che sono molto
frequenti, stabiliscono aree prevalentemente anodiche o catodiche
su un metallo.
- differenze di concentrazione di ossigeno, di sali e di acidità esaltano il
fenomeno con formazione di zone di aerazione differenziale e di
celle di corrosione (pile di concentrazione).
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La velocità di corrosione è strettamente legata alla conducibilità del
terreno; alte conducibilità portano ad alte velocità di corrosione. La
conducibilità della soluzione contenuta nel terreno dipende dal
contenuto di sali solubili, generalmente è piuttosto basso, variando tra
80 e 1500 ppm.
I cationi più comuni sono Na, Ca e Mg; questi ultimi due, se presenti
in grandi quantità, tendono a dare incrostazioni riducendo l’attacco
corrosivo.
Gli anioni, oltre che contribuire alla conducibilità della soluzione,
possono dare, reagendo con i cationi del metallo, sali insolubili
incrostanti.
Il contenuto ed il tipo di sali nel terreno dipende dal tipo e dalla natura
del terreno, dalle attività agricole (uso di fertilizzanti, diserbanti, ecc.) e
dalle attività industriali (scarichi e inquinanti).
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Il pH di un terreno, legato al maggiore o minore dilavamento dei Sali
basici durante la formazione del terreno stesso, alla quantità di anidride
carbonica, alla presenza di acidi organici ed inorganici derivanti da
attività biologica, all’inquinamento, ecc., è un fattore non direttamente
correlabile con le sue proprietà corrosive.
Certamente terreni molto acidi con pH 4 o anche più basso, come nel
caso di certi terreni fangosi, sono molto corrosivi; ma per la maggior
parte dei terreni, che presentano pH compresi tra 5 e 8, l’aggressività è
legata piuttosto ad altri fattori.
Spesso i fenomeni di corrosione nel terreno sono legati a corrosione in
presenza di batteri; pertanto anche terreni che da un punto di vista
puramente elettrochimico potrebbero essere considerati poco aggressivi
possono essere viceversa essere favorevoli alla corrosione biologica.
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Schematizzando si può ritenere che
la corrosione elettrochimica è prevalente nei terreni acidi o neutri
con alto contenuto salino, in cui l’aggressività è dovuta all’ossigeno
ed all’umidità presente;
I terreni neutri o basici, ricchi di materiale organico, tendenzialmente
impermeabile e a volte argillosi, possono favorire la crescita di
microrganismi che causano la corrosione biologica.
In ogni caso la protezione dalla corrosione nel terreno si effettua
mediante l’impiego, spesso congiunto, della protezione catodica e di
rivestimenti di tipo bituminoso o polimerico.
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