PROCEDURA STANDARD DI MANUTENZIONE E VERIFICA DEI

Transcript

PROCEDURA STANDARD DI MANUTENZIONE
E VERIFICA DEI SOSTEGNI IN ACCIAIO
NEGLI IMPIANTI D’ILLUMINAZIONE
PUBBLICA
Rev.03
Procedura standard manutenzione e verifica Acea_rev03
INDICE
PREMESSA ........................................................................................................................ 4
PRINCIPI DI CORROSIONE ............................................................................................ 4
Corrosione atmosferica ................................................................................................... 4
Classi di corrosività atmosferica ..................................................................................... 5
Corrosione nel terreno ..................................................................................................... 9
Corrosione dovuta al terreno. ........................................................................................ 10
Corrosione microbiologica ............................................................................................ 10
Corrosione da correnti vaganti ...................................................................................... 10
Corrosione per contatto galvanico................................................................................. 11
METODI DI PREVENZIONE ANTICORROSIVA ........................................................ 12
Rivestimenti superficiali ............................................................................................... 13
La protezione anticorrosiva mediante verniciatura ....................................................... 14
Preparazione della superficie per la verniciatura .......................................................... 14
Pulitura meccanica, compresa la sabbiatura .................................................................. 16
Gradi normalizzati di preparazione per preparazione secondaria (parziale) della
superficie ....................................................................................................................... 17
Procedimento per la rimozione di strati di materiale estraneo ...................................... 19
Manutenzione ................................................................................................................ 20
La protezione elettrochimica ......................................................................................... 20
Protezione catodica ....................................................................................................... 20
Protezione con anodi sacrificali .................................................................................... 20
La protezione anticorrosiva mediante zincatura............................................................ 23
La ruggine bianca .......................................................................................................... 25
Guaina protettiva ........................................................................................................... 26
MORFOLOGIA DEGLI ATTACCHI CORROSIVI ....................................................... 26
La corrosione generalizzata ........................................................................................... 26
La corrosione localizzata ............................................................................................... 27
Corrosione per aerazione differenziale ......................................................................... 27
Corrosione per contatto galvanico................................................................................. 28
Corrosione aumentata a seguito di una combinazione di sollecitazioni........................ 28
Sollecitazioni dovute alla condensa .............................................................................. 28
CONTROLLO DELLO STATO DEI PALI ..................................................................... 28
Misura della resistenza di polarizzazione...................................................................... 29
Taratura del metodo elettrochimico .............................................................................. 30
Applicabilità del metodo ............................................................................................... 31
Problematiche connesse alla guaina .............................................................................. 31
ANALISI ED INDIVIDUAZIONE DELLE ZONE CRITICHE ..................................... 33
Metodologia operativa................................................................................................... 33
Esame Visivo................................................................................................................. 34
Misura della velocità di corrosione ............................................................................... 34
Misura di spessore ......................................................................................................... 36
USO DELLA STRUMENTAZIONE ............................................................................... 38
PIANIFICAZIONE DELLE FUTURE ISPEZIONI ......................................................... 39
ANOMALIE DI MISURAZIONE .................................................................................... 39
RIFERIMENTI PER LA VALUTAZIONE FINALE ...................................................... 40
Criteri di valutazione dello stato di corrosione ............................................................. 40
DEFINIZIONE DEI CRITERI STANDARD DI ACCETTABILITA’ MECCANICA ... 43
Premessa ........................................................................................................................ 43
Caratteristiche dei sostegni............................................................................................ 44
Calcolo pressione del vento........................................................................................... 45
Calcolo Coefficiente β................................................................................................... 46
Calcolo Coefficiente δ ................................................................................................... 47
Calcolo Coefficiente f ................................................................................................... 47
Calcolo Coefficiente di esposizione Ce(z) .................................................................... 47
Calcolo Coefficiente di forma c .................................................................................... 49
Calcolo Forze e Momenti .............................................................................................. 50
Calcolo resistenza strutturale ........................................................................................ 51
NORMATIVA DI RIFERIMENTO ................................................................................. 55
PREMESSA
Il presente documento riporta una procedura standardizzata relativa alla manutenzione e
alla verifica dei sostegni d'illuminazione pubblica.
La procedura è stata suddivisa per comodità in un Documento Principale nel quale si
richiamano una serie di documenti allegati (Schema a blocchi della procedura, Schede
di sottoprocedure, Criteri, Schede di calcolo ecc. ).
PRINCIPI DI CORROSIONE
Quasi tutti i metalli mostrano, in presenza di ossigeno atmosferico, umidità ed altri agenti
aggressivi, una tendenza più o meno spiccata a ritornare alle forme di combinazione
chimica proprie dei minerali dai quali sono stati estratti (ossidi, solfati, carbonati),
caratterizzate da un minor contenuto energetico e quindi da una maggiore stabilità
termodinamica. Tale naturale processo di degradazione chimica ed elettrochimica è
conosciuto con il nome di corrosione, e le sostanze che si formano, ed eventualmente si
accumulano, sulla superficie del metallo in seguito a tale forma di conversione sono dette
prodotti di corrosione.
Corrosione atmosferica
La corrosione atmosferica si svolge sempre con un’intensità minore rispetto a quella con
cui altri fenomeni corrosivi si sviluppano su strutture poste nel terreno o immerse in
acque; ciononostante, data l’enorme diffusione di opere metalliche esposte all’atmosfera,
essa assume un grande rilievo economico sia per quanto riguarda gli impianti industriali
che per opere civili (ponti, mezzi di trasporto, pali metallici, ecc.).
Naturalmente la condizione essenziale perché si abbia questa corrosione è che si formi sul
materiale metallico uno strato di umidità; questo può essere visibile, ma più spesso è
costituito da un sottilissimo film invisibile, mentre talvolta l’umidità va a condensarsi in
anfrattuosità o pori ed il liquido risulta perciò nascosto ad un esame esterno.
In generale l’aggressività dell’atmosfera è strettamente legata al valore della frazione di
tempo in cui la superficie metallica è rivestita da un film di acqua (normalmente calcolata
come frazione di ore in cui si verificano precipitazioni o in cui l’umidità relativa è
superiore all’80% e la temperatura è superiore a 0°C); tuttavia molti altri parametri
devono essere attentamente valutati, prima fra tutti la concentrazione di sostanze
inquinanti o dannose.
La norma europea CEN 12500: 1998, dal titolo “Protezione dei materiali metallici contro
la corrosione – Probabilità di corrosione in atmosfera ambiente – Classificazione,
determinazione e stima della corrosività degli ambienti atmosferici”, classifica gli
ambienti secondo cinque diverse categorie a corrosività crescente. Essenzialmente esse
possono essere ricondotte ai tipi seguenti:
Ambienti interni: in queste condizioni di temperatura ed umidità controllata il metallo è
sottoposto al minimo rischio di corrosione; alcuni metalli possono essere bruniti o corrosi
in seguito a contatto con detergenti frequentemente utilizzati per il vetro o la pietra (acido
muriatico o altri acidi deboli), anche soltanto in forma di fumi o vapori.
Atmosfere rurali: la corrosione procede piuttosto lentamente; alcuni pericoli possono
venire dalla presenza di fertilizzanti che si depositano in film alcalini aggressivi.
Climi aridi: in atmosfere secche, desertiche o semidesertiche, così come in zone dal clima
particolarmente rigido, la corrosione non può avanzare velocemente. Qualora la
temperatura sia molto elevata, la forma di degrado più probabile sarà legata a
sollecitazioni conseguenti ad espansioni termiche differenziali. In caso di frequente
presenza di forte vento, il trasporto di particelle abrasive (sabbia) può provocare gravi
danni da erosione. Una superficie erosa, caratterizzata da una elevata rugosità, e quindi da
elevata superficie esposta, è comunque più sensibile all’attacco corrosivo.
Zone costiere: in strutture a diretto contatto con l’acqua di mare, o in zone che risentono
comunque fortemente della presenza di aerosol marino, l’agente di maggiore pericolosità
è il sale, e più in particolare lo ione cloruro.
Il sale, accumulato in pori ed interstizi e concentrato nel velo di umidità che ricopre la
superficie metallica, provoca gravi attacchi di tipo localizzato su tutti i metalli che
tendono ad autoproteggersi con la formazione di una patina superficiale. In questo caso la
superficie corrosa appare coperta da piccoli crateri, più o meno profondi a seconda
dell’entità dell’attacco. La soluzione fortemente conduttiva contribuisce comunque a
creare sulla superficie del metallo fenomeni di polarizzazione localizzata, fra i diversi
grani di un metallo o fra i diversi costituenti di una lega, accelerando così il processo
corrosivo.
Atmosfere urbane o industriali: costituiscono l’atmosfera di esposizione potenzialmente
più pericolosa. L’agente più aggressivo in ambienti fortemente urbanizzati o
industrializzati è l’anidride solforosa (SO2), che in presenza di ossigeno e umidità si
ossida ad anidride solforica (SO3) e si trasforma parzialmente in acido solforico (H2SO4),
fortemente corrosivo. Anche cloro, acido cloridrico, acido solfidrico e composti
ammoniacali possono esercitare azione aggressiva.
Classi di corrosività atmosferica
Ai fini della ISO 12944, gli ambienti atmosferici sono classificati in sei classi di
corrosività atmosferica:






C1 molto bassa
C2 bassa
C3 media
C4 alta
C5-I molto alta (industriale)
C5-M molto alta (marina)
A seconda del tipo di materiale con cui è costruita la struttura esposta all’atmosfera i
prodotti di ossidazione che si formano su di essi hanno caratteristiche più o meno
protettive. Praticamente tutti gli ossidi tendono prima o poi ad impedire il proseguimento
dell’attacco corrosivo, ma l’entità del fenomeno e soprattutto il tempo in cui si raggiunge
uno stato di sufficiente protezione sono estremamente variabili. Inoltre uno stesso metallo
può comportarsi in modo assai diverso se esposto ad ambienti con caratteristiche
differenti.
Molto importante è l’esposizione delle strutture nonché la frequenza delle piogge o di
periodi assolati. In ambiente anche moderatamente corrosivo accade che se l’elettrolita ha
la possibilità di ristagnare sulla superficie metallica o perché si trova sempre in ombra o
perché non è soggetto a dilavamento per piogge, l’azione degli agenti aggressivi può
esplicarsi via via sempre più veementemente.
Negli ambienti soggetti ad inquinamento ed in presenza di umidità si può avere
l’assorbimento di anidride solforosa, che per azione dell’ossigeno dell’aria provoca la
formazione di acido solforico, notevolmente aggressivo nei riguardi di numerosi metalli.
Il sole ha un effetto benefico in quanto essiccando le superfici metalliche elimina
l’elettrolita.
Figura 1 – Influenza del periodo dell’anno della messa in opera sulla velocità di corrosione.
In ambiente urbano assume particolare rilievo il periodo dell’anno in cui il materiale
viene messo in opera. La stagione, infatti, influisce sulla proprietà protettiva e può
accadere quindi che uno stesso metallo, esposto per la prima volta in dicembre o in
giugno, subisce con il passare del tempo attacchi di intensità considerevolmente diversa
(Figura 1).
Ciò è dovuto alla presenza nell’atmosfera nei mesi invernali di quantità assai maggiori di
agenti inquinanti, specialmente anidride solforosa, proveniente dalla combustione
effettuata per riscaldamento domestico. L’uso del metano ha notevolmente ridotto tale
pericolo.
In ambiente marino la presenza di minute goccioline contenenti cloruro di sodio,
trascinate nell’aria per mezzo dei venti, può accelerare notevolmente i fenomeni corrosivi
e provocare il pitting anche su metalli o leghe normalmente resistenti all’attacco
corrosivo atmosferico.
I fattori che influenzano la corrosività dell’atmosfera sono i seguenti:
Particelle in sospensione
La quantità e il tipo di particelle solide che si trovano nell’aria hanno un’influenza
sensibile sulla corrosione atmosferica. Se l’aria di città può contenere normalmente 2
mg/m3 di polveri, in ambiente industriale si arriva fino a 1 kg/m3 e più di particelle
sospese; l’importanza che la presenza di queste assume è stata messa in rilievo mediante
prove sperimentali effettuate con provini in acciaio esposti liberamente in atmosfera e
con altri nella stessa atmosfera ma protetti da una gabbia di tela filtrante; mentre i primi
hanno subito notevole corrosione, i secondi sono rimasti pressoché intaccati.
Se le particelle sono igroscopiche hanno una funzione doppiamente nociva in quanto
facilitano anche il formarsi dell’elettrolita; fuliggine in ambiente urbano, solfato di
ammonio in ambiente industriale e cloruro di sodio in atmosfera marina sono le più
comuni particelle dannose.
Gas
L’anidride carbonica, contrariamente a quanto supposto un tempo, non provoca
assolutamente, per la scarsissima quantità nella quale è contenuta nell’aria, attacco
corrosivo, anzi talora, ad esempio per lo zinco, influisce positivamente sulla formazione
di composti protettivi.
Il gas che maggiormente risulta dannoso come inquinante dell’atmosfera è senza dubbio
l’anidride solforosa, la quale nelle città in genere e nelle città a carattere industriale in
particolare, è assai diffusa specialmente nei mesi invernali. Il ferro, lo zinco e il cadmio
vengono seriamente attaccati dal suddetto gas; il piombo, l’alluminio e il rame sono
invece lievemente corrosi.
Umidità
In teoria, qualora non vi siano assolutamente, nell’aria, sostanze inquinanti, al di sotto del
100% di umidità relativa non dovrebbe esserci corrosione; in effetti anche in zone molto
umide, ma a patto che l’aria sia pulita come ad esempio nella giungla tropicale, l’attacco
è di entità trascurabile. Sono però sufficienti le inevitabili fluttuazioni di temperatura e la
presenza di particelle igroscopiche per far sì che detto limite si abbassi
considerevolmente. Vi è tuttavia una soglia di umidità relativa, anche in presenza di
0.01% di anidride solforosa, valida per i materiali ferrosi, al di sotto della quale non si ha
corrosione apprezzabile.
Figura 2 – Influenza dell’umidità relativa dell’atmosfera sulla velocità di corrosione
La curva che fornisce gli effetti della corrosione in funzione dell’umidità relativa è
riportata nella Figura 2.
Di seguito vengono riportate due tabelle con le categorie di corrosività secondo
normative UNI. Quest’ultima è definita come la Capacità di un ambiente di provocare
corrosione in un determinato sistema. [ISO 8044]
A queste tabelle si può far riferimento per avere un indicazione sull’ordine di grandezza
del valore velocità di corrosione in atmosfera ma si deve tener presente che le categorie di
corrosività in esse riportate si ottengono da provini normalizzati e trattati secondo
normativa.
Corrosione nel terreno
Il terreno costituisce un ambiente assai vario e fortemente mutevole. Esso è
essenzialmente il risultato della trasformazione chimica e fisica delle rocce e dell’attività
biologica e microbiologica in esse sviluppatasi. In funzione della granulometria dei suoi
componenti si distinguono terreni costituiti da sabbia, limo o argilla. In funzione delle
principali componenti mineralogiche e in conseguenza degli scarichi agricoli, urbani o
industriali si distinguono terreni acidi, basici o neutri.
Ai fini della caratterizzazione del tipo di danneggiamento esercitato sui metalli a contatto
con il terreno è opportuno distinguere tra:
Corrosione dovuta al terreno.
Il contenuto di acqua del terreno è il principale fattore discriminante; terreni
completamente asciutti non sono corrosivi, terreni paludosi o continuamente imbevuti di
acqua costituiscono le condizioni di maggior pericolosità. La conducibilità, e con essa
l’aggressività, è inoltre determinata dal contenuto di sali solubili (in forma di carbonati,
nitrati, solfati, solfuri, cloruri di potassio, sodio, calcio o magnesio). Alcuni fra questi
sali, principalmente di Ca e Mg, tendono a formare composti insolubili incrostanti,
depositandosi sulla superficie metallica e riducendo l’attacco corrosivo. Attentamente
valutata deve essere altresì l’omogeneità delle condizioni fisiche (compattezza,
permeabilità ai gas e ai liquidi) e chimiche (composizione mineralogica, presenza di
inquinanti, fertilizzanti, etc.) del terreno nel quale è immersa una struttura metallica: forti
eterogeneità nell’acidità, nel contenuto salino e nel contenuto di ossigeno localizzate a
contatto con la superficie metallica possono essere responsabili della formazione di zone
anodiche e zone catodiche, con conseguente attacco galvanico o corrosione per aerazione
differenziale.
Corrosione microbiologica
Bacilli di tipo sia aerobico (batteri solfato riduttori, depolarizzanti catodici) che
anaerobico (responsabili di formazione di acido solforico e corrosione acida) sono
frequentemente presenti in ogni tipo di terreno. L’attacco batterico è causa di oltre il 50%
dei casi di corrosione di strutture interrate in lega di ferro.
Corrosione da correnti vaganti
Le correnti vaganti costituiscono un fenomeno di dispersione di corrente elettrica da
conduttori di tipo metallico normalmente sede di trasporto di corrente (tipicamente le
rotaie dei treni, ma anche impianti elettrochimici, o installazioni di protezione catodica)
verso il terreno; i valori di intensità delle correnti disperse sono funzione della resistenza
del conduttore e della resistività del terreno. Il percorso della corrente dal conduttore
primario al terreno, dal terreno alla struttura metallica interrata ed infine il suo rientro al
conduttore primario originano la formazione di aree anodiche (laddove le correnti escono
dai conduttori) e catodiche (punti di rientro della corrente), con conseguenti fenomeni di
corrosione elettrolitica. Il danneggiamento da correnti vaganti si manifesta normalmente
come un attacco localizzato, spesso molto intenso e perforante.
Corrosione per contatto galvanico
Un altro motivo di attacco consiste nel contatto metallico tra ghisa ed acciaio al carbonio,
con esito sfavorevole a danno di quest’ultimo (vedi Tabella 1): in sostanza, la ghisa
risente poco o niente del contatto, continuando a corrodersi molto lentamente, mentre
l’acciaio subisce un incremento della velocità di corrosione, per giunta accentuato dal
rapporto di aree ad esso sfavorevole.
Tale tipologia di corrosione si può ingenerare nei sostegni artistici a causa dell’azione
congiunta dello schermo dovuta ai fregi in ghisa (la stagnazione di acqua scatena il
fenomeno di aerazione differenziale soprattutto qualora la verniciatura risulti realizzata in
maniera insoddisfacente) e all’accoppiamento galvanico tra la ghisa stessa e l’acciaio al
carbonio.
Figura 3 – Disegno dei fregi in ghisa utilizzati in corrispondenza dei restringimenti di
sezione dei sostegni tipo C40 e C50.
Tabella 1 – Influenza dell’accoppiamento galvanico tra acciaio al carbonio e ghisa
METODI DI PREVENZIONE ANTICORROSIVA
Per contrastare la corrosione è necessario, quando possibile, eliminarne le cause
risanando gli ambienti con varie metodologie, ad esempio impedendo la formazione di
atmosfere aggressive e rimuovendo le eventuali tensioni presenti.
Tra gli interventi di questo tipo rientrano le operazioni di addolcimento e degasazione
delle acque. In tal modo si tenta, rispettivamente, di evitare la corrosione dovuta ad
aerazione differenziale della parte di supporto incrostata rispetto al resto del corpo
metallico e si eliminano le cause di corrosione diretta.
In ogni caso, per preservare le strutture metalliche dalle aggressioni esterne è possibile
ricorrere a rivestimenti protettivi.
Rivestimenti superficiali
Per impedire il contatto con l'ambiente, che può provocarne la corrosione, le superfici
metalliche possono essere verniciate, coperte con fogli di materiale plastico, smaltate o
metallizzate. In generale, i rivestimenti risultano tanto più efficaci quanto più spiccate
sono le proprietà di aderenza al substrato, impermeabilità, resistenza all'abrasione e alla
corrosione chimica, tenacità e flessibilità.
La vernice può essere stesa usando il pennello o, sempre più spesso, a spruzzo, su
superfici opportunamente preparate, ossia accuratamente pulite meccanicamente o
chimicamente. La pulitura meccanica consiste nell'abrasione con spazzole di acciaio,
dischi girevoli e soprattutto mediante sabbiature per lo più con elementi di quarzo.
Il metodo chimico, detto decapaggio (di cui si tratterà più estesamente in seguito), viene
effettuato successivamente alla pulitura meccanica ed è realizzato con l'impiego di
reagenti chimici, in genere acidi, con i quali vengono trattate le superfici da verniciare, al
fine di asportare gli eventuali depositi di ossidi e sali.
Le coperture realizzate con fogli di materiali plastici sono utilizzate prevalentemente per
allestire serbatoi di stoccaggio, tuttavia sempre più frequentemente vengono impiegate
anche per coprire intere strutture edili. I fogli sono fissati mediante pressione ai supporti
metallici decapati e caldi, e uniti in modo continuo attraverso la saldatura delle giunture
adiacenti. Le smaltature sfruttano miscele di tipo minerale o ottenute da resine sintetiche.
Nel primo caso, dopo averli applicati alle superfici metalliche, gli smalti vengono cotti a
temperature variabili tra gli 800 e i 1200°C.
La smaltatura in resina viene invece effettuata in fase di incipiente e comunque mai
definitiva reticolazione. In tal modo la fase prosegue o termina in sede di cottura dei
manufatti a temperature dell'ordine di 120-160°C, coinvolgendo nell'assunzione dello
stato finale la struttura superficiale del substrato. La reticolazione che ne deriva
garantisce un perfetto ancoraggio del materiale coprente al supporto, con ovvi vantaggi in
termini di aderenza e resistenza.
Tuttavia, utilizzando quale protezione un rivestimento superficiale permane il rischio di
degrado del manufatto. Infatti, durante le fasi di movimentazione, stoccaggio, trasporto e
montaggio dei manufatti possono originarsi permeabilità dei rivestimenti, piccole crepe o
distaccamenti nelle coperture a causa di urti, incisioni, abrasioni ecc. Una piccola
fenditura è però sufficiente a generare fenomeni di corrosione.
Una volta avviata la corrosione si formano prodotti che generalmente sono caratterizzati
da un maggior volume e pertanto affiancano il processo ossidativo, scalzando il
rivestimento protettivo e offrendo nuova superficie al progressivo deterioramento.
Vanno quindi preferiti metodi protettivi in cui supporto e copertura danno luogo ad
un'unica struttura. In tal modo vengono garantite le condizioni di aderenza,
impermeabilità, resistenza, tenacità e flessibilità della protezione. Per le caratteristiche
fondamentali che gli sono proprie, il rivestimento metallico a bassa corrodibilità assicura
le migliori prestazioni in termini di impermeabilità e proprietà meccaniche. Tali coperture
protettive possono essere ottenute mediante sistemi elettrochimici, meccanici, per
termodeposizione a spruzzo ecc.
La protezione anticorrosiva mediante verniciatura
Come già detto nel paragrafo relativo alla corrosione atmosferica tale processo avviene
sotto uno strato di umidità presente sulla superficie del metallo. Lo strato di umidità può
essere così sottile da non essere visibile ad occhio nudo.
La velocità di corrosione è aumentata dai seguenti fattori:



aumento dell’umidità relativa;
condensa (quando la temperatura della superficie è uguale o minore del punto di
rugiada);
aumento nel tasso di inquinamento dell’atmosfera (gli inquinanti corrosivi
possono reagire con l’acciaio e formare depositi sulla superficie).
L’esperienza ha dimostrato che è probabile il verificarsi di una significativa corrosione se
l’umidità relativa è maggiore dell’80% e la temperatura maggiore di 0 °C.
Tuttavia, in presenza di inquinanti e/o di sali igroscopici, la corrosione può verificarsi a
livelli di umidità molto inferiori. Pertanto per bloccare l’innesco delle forme di corrosione
superficiale si ricorre usualmente alla verniciatura delle superfici metalliche.
Preparazione della superficie per la verniciatura
Vi sono due tipi di preparazione delle superfici:
1. La preparazione primaria (totale) della superficie (preparazione di tutta la
superficie fino all’acciaio nudo): questo tipo di preparazione serve ad eliminare
la calamina, la ruggine, i rivestimenti esistenti e i contaminanti. Dopo la
preparazione primaria l’intera superficie consiste di acciaio nudo. Gradi di
preparazione: Sa, St, Fl e Be.
2. La preparazione secondaria (parziale) della superficie (conservando le parti
sane dei rivestimenti organici e metallici): questo tipo di preparazione della
superficie serve ad eliminare la ruggine e i contaminanti, lasciando intatti i
rivestimenti di pitture o metallici. Gradi di preparazione: P Sa, P St e P Ma.
L’obiettivo principale della preparazione della superficie è rimuovere il materiale
dannoso e ottenere una superficie che permetta una soddisfacente adesione all’acciaio del
primo strato di pittura. Inoltre questa preparazione contribuisce a ridurre la quantità dei
contaminanti che possono provocare corrosione.
Si sottolinea che vi è una variazione molto ampia nello stato delle superfici di acciaio,
che richiedono la pulitura prima della verniciatura. Questa osservazione vale in
particolare per la manutenzione di una struttura già verniciata. L’importanza della
preparazione richiesta è determinata dall’età della struttura e dalla sua ubicazione, dalla
qualità della superficie di base, dallo stato della verniciatura esistente e dall’entità del suo
degrado, dal tipo e severità degli ambienti di corrosione precedenti e futuri, dal nuovo
ciclo di verniciatura che si intende applicare.
Per scegliere il metodo di preparazione della superficie, è necessario tenere conto del
grado di preparazione richiesto per ottenere un determinato livello di pulitura e, se
richiesto, un profilo di superficie (rugosità) appropriato al sistema di rivestimento da
applicare alla superficie di acciaio. Poiché il costo della preparazione della superficie è di
solito proporzionale al livello della pulitura, dovrebbe essere scelto un grado di
preparazione appropriato al tipo e alla funzione del sistema di rivestimento oppure un
sistema di rivestimento appropriato per il grado di preparazione che è possibile ottenere.
Il personale che esegue i lavori di preparazione della superficie deve avere l’attrezzatura
adatta e conoscenze tecniche sufficienti dei processi interessati, per poter eseguire il
lavoro in conformità alla specifica richiesta. Devono essere rispettati tutti i regolamenti
sanitarie di sicurezza. È importante che le superfici da trattare siano facilmente accessibili
e sufficientemente illuminate.
Tutti i lavori di preparazione delle superfici devono essere oggetto di una supervisione e
un controllo adeguati. Se il grado di preparazione specificato non è stato ottenuto con il
metodo di preparazione scelto o se lo stato della superficie preparata è cambiato prima
dell’applicazione del ciclo di verniciatura, si devono ripetere quelle fasi del procedimento
che permettono di ottenere il grado di preparazione specificato.
Pulitura meccanica, compresa la sabbiatura.
Pulitura con utensili manuali
Tipici utensili manuali sono spazzole metalliche, spatole, raschiatoi, carte e tamponi
abrasivi, tela smeriglio e martelli per scalpellare. Per ulteriori dettagli vedere ISO 8504-3.
Pulitura con utensili meccanici
Tipici utensili meccanici sono spazzole metalliche rotanti, vari tipi di mole abrasive,
martelli a percussione e pistole ad aghi. Le superfici che questi utensili non possono
raggiungere devono essere preparate manualmente.
L’operazione di pulitura non deve provocare alcun danno o deformazione agli elementi
strutturali e si devono prendere le debite precauzioni per evitare il tipico danno alla
superficie che gli utensili che scalpellando tendono a provocare(incisioni). Quando si
usano spazzole metalliche occorre assicurarsi che la ruggine e i contaminanti non siano
stati solo lucidati. Ruggine e calamina lucidate possono assumere riflessi che
assomigliano a quelli del metallo pulito, ma impedirebbero l’adesione di qualsiasi
rivestimento. La pulitura con utensili meccanici è più efficace come area trattata e grado
di pulitura che la preparazione manuale, ma è molto meno efficace della sabbiatura.
Questo fatto dovrebbe essere tenuto presente in quei casi in cui la pulitura con utensili
meccanici è preferita alla sabbiatura (per esempio, quando si deve evitare la formazione
di polveri o l’accumulo di abrasivo usato). Per ulteriori dettagli vedere ISO 8504-3.
Gradi normalizzati di preparazione per preparazione secondaria (parziale)
della superficie
Procedimento per la rimozione di strati di materiale estraneo.
Manutenzione
Per la manutenzione delle superfici già verniciate, deve essere controllata la condizione
della verniciatura esistente e delle superfici utilizzando metodi appropriati, per esempio la
ISO 4628, per stabilire se si dovrebbe eseguire una riverniciatura parziale o completa.
Quindi devono essere specificati il tipo di preparazione della superficie e il sistema di
verniciatura protettiva. È opportuno farsi consigliare dal produttore delle pitture. Possono
essere preparate aree di prova per verificare le raccomandazioni del produttore.
La protezione elettrochimica
Nei metodi elettrochimici si utilizzano, a proprio vantaggio, gli stessi fenomeni che
stanno alla base della corrosione. Infatti, in condizioni corrosive gli elettroni vengono
sottratti ai materiali che pertanto si corrodono. E' dunque possibile sia contrastare la
corrosione impedendo perdite elettroniche, sia ridurre i costi di tale danneggiamento
lasciando che un metallo meno pregiato venga corroso a protezione di un altro.
Protezione catodica
Il primo metodo consiste in una protezione elettrica attiva. Il flusso di corrente che sottrae
elettroni viene contrastato applicando un secondo circuito antagonista, il quale provoca
una corrente in senso contrario a quella originaria. Alternativamente, è possibile evitare
che un corpo perda elettroni fornendogliene in modo continuo. E' necessario però
applicare alle strutture metalliche tensioni molto basse, regolabili in maniera automatica,
per evitare che siano esse stesse a provocare correnti corrosive.
Per quanto riguarda il secondo caso, come già accennato, i processi corrosivi si rivelano
tanto più intensi quanto più è differente il comportamento elettrochimico dei materiali
accoppiati.
Partendo da evidenze sperimentali, è stata stilata una classifica di alcuni tra i materiali
metallici tecnicamente più rilevanti, in ordine decrescente di vulnerabilità alla corrosione,
o, viceversa, di crescente capacità a mantenersi inalterati (nobiltà ).
Protezione con anodi sacrificali
Pertanto, mettendo in contatto, in ambiente elettrolitico, due materiali metallici si verifica
che il composto che precede nella serie di nobiltà funge da cosiddetto "corpo sacrificale",
cioè si corrode e in tal modo preserva l'altro materiale.
Si è, per così dire, creata una cella elettrolitica in cui il materiale più nobile funge da
catodo, mentre il ruolo dei materiali che si sacrificano è anodico, e pertanto si parla di
anodi sacrificali.
Se consideriamo, ad esempio, il caso dell'acciaio, ognuno dei metalli meno nobili, ossia
precedenti nella serie elettrochimica, potrebbe essere impiegato a tale scopo. Soltanto
alcuni metalli, però, se sottoposti a processi metallurgici, sono in grado di formare
composti intermetallici con il supporto di acciaio.
I costi di processo piuttosto rilevanti rendono inoltre poco vantaggioso l'uso della
maggior parte dei materiali metallici, soprattutto quando si debba rivestire elementi
strutturali di notevoli dimensioni o di forme complesse. Altri metalli si rivelano essi stessi
soggetti a corrosione.
Pertanto, per realizzare la protezione elettrolitica si preferisce sfruttare lo zinco.
Le ragioni di tale scelta sono talvolta economiche, applicative, oppure possono essere
legate alle singole condizioni di impiego. Lo zinco è, infatti, l'unico metallo con cui
possono essere ottenuti, a costi contenuti, rivestimenti rispondenti alle condizioni di
aderenza, impermeabilità, resistenza, tenacità e flessibilità, sia per particolari di pochi
grammi sia per componenti strutturali di grandi dimensioni.
L'alluminio tende invece a formare un rivestimento isolante efficace contro la corrosione.
Tale fenomeno, detto passivazione, sfrutta la formazione superficiale di ossidi o sali più o
meno complessi in grado di resistere alla corrosione. Grazie alla capacità di passivarsi
l'alluminio è quindi usato nella formazione di leghe impiegate particolarmente nella
realizzazione di strutture marine. Dal momento che sia magnesio sia alluminio possono
provocare l'emissione di scintille, tali metalli vengono però esclusi dalle zone a rischio di
esplosione.
Anche nichel, rame e leghe come l'ottone vengono spesso impiegati per placcature di beni
di consumo. Tuttavia, se il rivestimento viene danneggiato, tali metalli non assumono
alcun comportamento sacrificale e, solitamente, la placcatura non può essere riparata.
Nel caso dello zinco, quando si verificano condizioni corrosive, l'acciaio è protetto dal
rivestimento che si corrode.
Nella fase iniziale è possibile vedere formazione di ruggine sull'acciaio in corrispondenza
del punto danneggiato. E’, però sufficiente attendere qualche tempo per osservare la
formazione di macchie grigio-biancastre che si diffondono gradualmente oltre la zona
originaria. Il rivestimento di zinco si decompone e i prodotti della corrosione, insolubili,
migrano verso la superficie del catodo (acciaio) dove assolvono la loro funzione
protettiva.
Nel caso in cui i prodotti della corrosione vengano dilavati con acqua, difficilmente
cadranno sul punto danneggiato. Tuttavia, purché il rivestimento di zinco non sia
gravemente compromesso, l'effetto protettivo sarà ugualmente assicurato. A differenza
dei tradizionali metodi di rivestimento superficiale, grazie alla protezione elettrochimica
la corrosione non riesce a penetrare al di sotto del rivestimento e quindi a raggiungere
l'acciaio, poiché l'effetto protettivo agisce anche a una certa distanza. Dovrebbe essere
prima consumata l'intera copertura di zinco, solo allora il processo corrosivo potrebbe
attaccare il supporto di acciaio.
Le possibilità di protezione assolutamente peculiari garantite dalla zincatura a caldo
derivano dalle significative doti dello zinco. Vanno citate, tra le altre, la notevole affinità
per l'ossigeno; il potenziale di riduzione pari a -0,761 V, che lo posiziona tra i metalli più
elettronegativi; il basso punto di fusione che agevola la tecnica di immersione prevista dal
processo.
Tali proprietà consentono di mettere a punto rivestimenti continui, di elevato spessore (da
70 a 200 μm), che, a contatto con agenti ambientali aggressivi, sono in grado di ricoprirsi
con prodotti di passivazione, e, in caso di danneggiamento superficiale, assicurano
protezione galvanica al supporto. La struttura metallurgica di tali coperture offre
particolare resistenza se sottoposta a sollecitazioni meccaniche esterne, quali avvengono
durante trasporti e montaggi, in un ampio spettro di condizioni ambientali.
Durante il processo di zincatura, i pezzi sono completamente immersi nello zinco fuso,
quindi l'intera superficie, comprese le parti nascoste e poco accessibili, viene rivestita
dalla barriera metallica. In tal modo, i rivestimenti ottenuti diventano parte integrante dei
supporti da proteggere. Inoltre, poiché i prodotti di corrosione dello zinco sono di natura
alcalina, neutralizzano l'acidità dovuta alla condensa dell'umidità atmosferica sulla
superficie, fornendo una protezione supplementare. Ma, soprattutto, la bassa velocità di
corrosione cui sono soggetti i rivestimenti zincati a caldo è preventivabile. Mediamente,
si è calcolato che in situazioni normali essa è dell'ordine di 1/16 - 1/18 rispetto a quella
dell'acciaio. Pertanto, per la maggior parte dei componenti in acciaio la zincatura a caldo
rappresenta il metodo di rivestimento economicamente più vantaggioso sul lungo
periodo, e in molti casi, anche a breve termine.
Infine, è possibile ricorrere ai cosiddetti rivestimenti duplex, in cui si accoppiano
zincatura e verniciatura, che costituiscono spesso la soluzione migliore per proteggere i
supporti ferrosi in ambienti altamente corrosivi. Tale tecnologia realizza, infatti, una
sinergia estremamente efficace, grazie alla quale la durata del rivestimento è superiore
alla somma dei tempi di vita ottenibili dall'impiego delle due tecniche separatamente.
E' possibile usare la zincatura:









Nella maggior parte degli ambienti interni sufficientemente ventilati
In quasi tutti gli ambienti esterni
A contatto con acqua fredda e dura
A contatto con acqua dura e temperature fino a 60 °C
A contatto con molti suoli
A contatto con la maggior parte dei legni
A contatto con numerosi altri metalli, fatta eccezione per situazioni di continua
immersione in acqua
A continua immersione in acqua
A temperature fino a 200°C e, occasionalmente, fino a 275°C.
Vanno evitate:


Soluzioni acide
Soluzioni fortemente alcaline
La protezione anticorrosiva mediante zincatura
Per durata del rivestimento, si intende il perdurare di una quantità di zincatura sufficiente
a garantire all'acciaio adeguata protezione dalla corrosione. Con l'invecchiamento dello
strato protettivo, la superficie viene deteriorata dagli agenti atmosferici e ambientali,
cosicché parte del substrato rimane esposta alle aggressioni.
La zincatura a caldo offre, come si è visto, una protezione estremamente efficace alle
normali condizioni ambientali. Tale proprietà deriva dalla capacità dello zinco di formare,
nel corso di alcune settimane, uno strato protettivo composto da una miscela di ossido,
idrossido e vari sali basici di zinco, che rallenta fortemente il grado di avanzamento della
corrosione .
Quando il manufatto zincato è estratto dal bagno di zinco, si forma inizialmente una
pellicola di ossido di zinco, successivamente convertito in idrossido, carbonato basico e
altri sali alcalini dalla presenza di CO2, acqua e impurità nell'atmosfera circostante.
Tuttavia, la resistenza del rivestimento alla corrosione è influenzata da numerosi fattori,
quali inquinamento, acidità, composizione dell'acqua, temperatura ecc. spesso
concomitanti. Le condizioni ambientali che interferiscono con la formazione della
pellicola protettiva o portano alla creazione di strati solubili potrebbero accelerare il
processo di corrosione dello zinco.
Il principale aggressore dei rivestimenti di zinco è senza dubbio l'acidità. Va quindi
tenuto sotto controllo il grado del pH ambientale, Al di sotto di valori di pH pari a 5.5 il
grado di corrosione avanza assai rapidamente, a meno che intervengano fattori di
inibizione. Esempi di acidità riguardano acque distillate o condensate e, in particolare, le
cosiddette piogge acide prodotte dal passaggio delle precipitazioni attraverso le atmosfere
inquinate in cui dilavando i gas a base di zolfo ivi presenti si arricchiscono di ioni H+.
Le sostanze alcaline vengono tollerate in misura maggiore dai rivestimenti di zinco, che
esistono fino a pH 12.5. Le principali tipologie di corrosione possono essere suddivise, in
base all'ambiente in cui si generano, in corrosione urbana, industriale, marina e rurale.
Nelle aree ad elevata concentrazione industriale e nei centri urbani l'aria è contaminata da
numerosi inquinanti, i più temibili per la corrosione dello zinco sono i composti di zolfo.
In atmosfere umide il biossido di zolfo produce acido solforoso sulla superficie dello
zinco, reagendo così con la pellicola di ossido, idrossido e carbonato basico di zinco e
formando solfito di zinco. Altri composti di zolfo, quale ad esempio il triossido di zolfo,
agiscono in maniera del tutto simile formando sali altrettanto idrosolubili che presentano
scarsa adesione con il substrato.
In tal modo viene distrutto parzialmente il rivestimento superficiale di zinco che tenderà a
riformarsi a spese degli strati metallici sottostanti, fornendo nuovo "terreno"
all'avanzamento della corrosione .
Negli ambienti marini la resistenza della zincatura è influenzata dalla presenza di cloruro
di sodio nell'aria. Tuttavia, va innanzitutto sottolineato che i cloruri hanno sullo zinco
effetti corrosivi molto meno rilevanti rispetto a quelli visti per gli inquinanti a base di
zolfo e aggrediscono la superficie zincata in modo assai più blando di quanto non
facciano con l'acciaio.
Inoltre, il contenuto di sale nell'atmosfera decresce molto rapidamente man mano che ci
si sposta dalla costa verso le zone più interne e, a differenza di quanto avviene ai tropici,
nell'aria e nell'acqua dei climi più temperati è contenuta una certa quantità di sali di
magnesio che contribuiscono a inibire la corrosione dello zinco.
Evidenze sperimentali hanno mostrato che i cloruri divengono particolarmente pericolosi
quando si combinano con l'acidità dovuta ai gas a base di zolfo, come spesso avviene
nelle aree ad alta densità di insediamenti industriali.
La deposizione di fuliggine e polvere può essere anch'essa dannosa sia per la natura
stessa di tali sostanze, sia perché esse possono aumentare il rischio di formazione di
condensa sulla superficie e trattenervi una maggiore quantità di acqua.
Nei liquidi, ancor più che nell'atmosfera, è determinante il valore del pH . Altri fattori
influiscono sulla corrosione dello zinco in acqua, quali la composizione chimica, la
temperatura, la pressione, la velocità di flusso, l'agitazione e la presenza di ossigeno.
Le acque contenenti sali minerali o calcio e magnesio (acque dure), non sono molto
aggressive. Se la superficie di zinco rimane, invece, per un certo tempo a contatto con
acqua a scarso contenuto di elementi minerali, oppure quando l'aerazione e, quindi, la
presenza di CO2, è insufficiente, gli strati anticorrosivi non si possono formare.
Inoltre, le acque distillate e condensate, mentre dovrebbero avere un pH neutro (7),
spesso, raccogliendo l'anidride carbonica dell'aria, si acidificano passando ad un pH
intorno a 5, altamente corrosivo per la superficie zincata. Gli effetti corrosivi della
condensa possono essere facilmente provati riempiendo parzialmente un serbatoio di
acciaio zincato con acqua dura. Una volta chiuso, nello spazio in cui è presente l'aria
avverrà la condensazione. Sulla parte superiore delle pareti del serbatoio si formerà
piuttosto rapidamente uno strato sottile poroso biancastro, mentre la parte immersa non
subirà alcun danno. Ciò è dovuto al fatto che nella condensa non sono presenti sali e,
inoltre, vi è un maggior contatto con l'ossigeno.
Nelle acque dolci, infine, si può talvolta assistere anche ad un'inversione di polarità tra
zinco e acciaio, per cui quest'ultimo diviene l'elettrodo a minor potenziale (anodo) e si
creano rischi di vaiolatura. Simili fenomeni si possono verificare anche in presenza di
temperature intorno ai 70°C.
In generale, se la temperatura è superiore a 55°C i prodotti di corrosione che si formano
superficialmente hanno una granulometria elevata e, pertanto, mostrano una scarsa
adesione con il rivestimento di zinco.
Come si è accennato, anche la velocità di flusso ha una certa influenza: se è maggiore di
0.5 m/s, ostacola la formazione dello strato protettivo sulla superficie zincata e la
corrosione avviene più velocemente.
Per quanto riguarda le zone rurali, la zincatura costituisce un'eccellente protezione per
fabbricati agricoli, attrezzature e accessori vari, e non richiede particolari precauzioni.
Vanno invece presi accorgimenti nel caso di contatto con liquami organici e di sistemi di
irrigazione acidificata. In alcune condizioni, gli escrementi animali possono, infatti,
risultare acidi e ciò diviene importante soprattutto se sono utilizzati per il compostaggio.
In tal caso, è consigliabile verniciare solamente la parte di parete a contatto con i residui
organici. Un'altra situazione a rischio può presentarsi nelle serre in cui viene effettuata
un'irrigazione con acqua a pH inferiore a 5.5, che danneggia il rivestimento di zinco.
In condizioni particolari anche i terreni possono, in certa misura, essere corrosivi. Per
stabilirne l'aggressività se ne misura la resistività, che risulta essere inversamente
proporzionale alla capacità di corrosione.
La corrosività è, invece, direttamente proporzionale all'umidità del terreno, perciò
appaiono particolarmente pericolosi suoli di tipo argilloso, paludoso, con notevoli
quantità di humus e così via.
La ruggine bianca
Tra i diversi tipi di corrosione merita un approfondimento la cosiddetta ruggine bianca,
costituita prevalentemente da idrossido di zinco e in minima parte da ossido e carbonato.
I maggiori rischi si presentano per superfici zincate da poco tempo, poiché non si è
ancora formato alcuno strato protettivo. I periodi dell'anno che favoriscono maggiormente
l'insorgere della ruggine bianca sono l'autunno e l'inverno, a causa della elevata umidità
dovuta a piogge e nebbie, e delle basse temperature. Condizioni altrettanto dannose sono
provocate dagli abbassamenti improvvisi di temperatura e dalla formazione di condensa
sull'acciaio freddo che può creare una pellicola umida aggressiva per lo zinco.
Similmente, l'accatastamento di manufatti zincati di recente sull'erba bagnata, la
ricopertura con teloni di materiale plastico e, ancora, la deposizione in casse di legno
umide, soprattutto per prodotti di piccole dimensioni, creano le condizioni ideali per la
formazione di ruggine bianca.
Tuttavia, in realtà, i danni provocati da tale corrosione sono molto più appariscenti di
quanto non lo siano sostanzialmente, poiché piccole porzioni di zinco producono elevate
quantità di ruggine bianca polverosa e assai evidente.
Inoltre, se le cause scatenanti perdurano, minime percentuali di ruggine bianca si
trasformano in uno strato protettivo del tutto innocuo, che può eventualmente causare
problemi all'atto di successive verniciature.
Solamente se l'umidità è molto intensa e persiste per tempi prolungati può causare danni
notevoli, con distruzione locale del rivestimento di zinco. Per valutare l'effettivo
danneggiamento è opportuno rimuovere completamente i prodotti della corrosione e
misurare lo spessore del rivestimento residuo. Nel caso tale prova verifichi la presenza di
valori dello spessore ancora rispondenti alla normativa, può bastare eliminare
accuratamente lo strato biancastro. Se il rivestimento non ha più uno spessore conforme,
è necessario ripristinare la protezione secondo le norme previste. Per prevenire la
formazione della ruggine bianca è sufficiente adottare semplici misure precauzionali nel
corso del deposito e del trasporto dei manufatti zincati.
Innanzitutto, è necessario non depositare parti recentemente zincate per lungo tempo,
all'aperto, in atmosfere fortemente umide, nell'erba alta, in pozzanghere e fango. Si
consiglia, invece, di collocare le parti di acciaio a strati intervallati da distanziali (ad
esempio quadrelli di legno) alla distanza di circa 150 mm dal suolo, disponendoli in
modo da evitare che si raccolga acqua all'interno dei manufatti. E' inoltre opportuno
impedire che i punti di contatto riguardino l'intera superficie e va favorito il deflusso
dell'acqua creando leggeri dislivelli. Infine, è bene non ricoprire gli elementi zincati con
teli o laminati di materia plastica, sotto i quali potrebbe facilmente ristagnare aria umida.
Durante il trasporto bisogna garantire una sufficiente aerazione ed evitare si raccolga
umidità. In particolare, nei trasporti via mare è necessario prevedere l'adozione di misure
di protezione chimica. Vanno evitati contatti con altre sostanze trasportate, o loro residui,
se aggressivi.
Guaina protettiva
Deve essere scelta una tipologia di guaina tale da garantire requisiti di resistenza sia
meccanica che nei confronti della corrosione. A tal proposito è stato effettuato
parallelamente uno studio finalizzato alla scelta del prodotto ottimale. L’applicazione
della guaina deve essere effettuata da personale opportunamente formato e deve seguire
una specifica procedura come riportato negli allegati alla presente.
MORFOLOGIA DEGLI ATTACCHI CORROSIVI
Dal punto di vista della morfologia del degrado, diverse sono le forme attraverso cui si
può esplicare un attacco corrosivo.
La corrosione generalizzata
Questa forma di corrosione (diffusa o uniforme) si verifica su superfici metalliche
omogenee, interamente esposte ad atmosfere aggressive, e procede con velocità
pressoché uniforme su tutta la superficie. Il risultato è un assottigliamento progressivo ed
omogeneo del metallo. Tale forma di corrosione interessa un numero elevatissimo di
strutture, ma non costituisce la forma di attacco più pericolosa, in quanto il suo
andamento è facilmente prevedibile ed è possibile calcolare con un certo margine di
sicurezza la vita residua di una struttura metallica interessata da questo genere di
danneggiamento. Inoltre la protezione, sotto forma di rivestimenti o inibitori di
corrosione, è in questi casi generalmente piuttosto agevole.
La corrosione localizzata
Tale forma di corrosione in tutte le sue diverse forme, tipicamente quelle della vaiolatura,
o pitting, e dell’avanzamento attraverso cricche intergranulari e transgranulari, è invece
potenzialmente assai più pericolosa, in quanto conduce ad un attacco profondo del
materiale che può, in alcuni punti, portare ad una netta diminuzione della sezione
resistente della struttura. La corrosione per pitting, in particolare, si verifica in presenza
di ossigeno e di ioni specifici, normalmente ioni cloruro (tipicamente quindi in ambienti
marini o costieri), su materiali a comportamento attivo-passivo, quale è l’acciaio. La
localizzazione iniziale dell’attacco (aree anodiche) è normalmente determinata da rotture
accidentali del film iniziale protettivo che si forma sul ferro esposto all’atmosfera;
inclusioni non metalliche presenti all’interno del materiale in maniera irregolare,
particelle estranee casualmente presenti sulla superficie o sforzi residui o applicati
possono provocare una differenza di potenziale tra punti vicini della superficie metallica
e quindi innesco di reazioni anodiche di dissoluzione.
Corrosione per aerazione differenziale
Situazione analoga si ha nel caso della formazione di celle di aerazione differenziale, che
si formano nei siti ove si può avere, a causa della presenza di “schermi”, una differenza di
concentrazione di ossigeno: ciò si verifica in particolare laddove la vernice viene in
qualche modo scalfita e la superficie del metallo è in parte nuda e in parte ricoperta in
modo non perfetto dalla pittura stessa (Figura 3).
Figura 4 – Corrosione per azione di schermo
Corrosione per contatto galvanico
Un forma di corrosione particolare che merita di essere analizzata più a fondo è quella
che si verifica quando metalli caratterizzati da diversa nobiltà vengono posti in un
ambiente aggressivo a diretto contatto tra loro, o vengono connessi elettricamente
attraverso un conduttore (contatto galvanico). In queste condizioni il materiale meno
nobile, ovvero quello che occupa posizioni più elevate nella serie elettrochimica, tende ad
assumere un comportamento anodico rispetto al metallo più nobile, che viceversa si
comporta da catodo, e la velocità dell’attacco corrosivo ai suoi danni si fa quindi molto
più elevata. Sarà buona regola, nella scelta degli accoppiamenti fra materiali a diverso
comportamento elettrochimico, non porre mai a contatto diretto due metalli caratterizzati
da una grande differenza di potenziale. Particolare cura dovrà essere posta, nel caso tale
tipo di giunzione non possa essere evitata, nella quantificazione del rapporto fra
l’estensione delle aree anodiche e catodiche. Le conseguenze più gravi si osservano nel
caso in cui le aree anodiche siano molto più piccole delle aree catodiche, essendo in tali
condizioni l’attacco corrosivo assai più concentrato, e quindi inevitabilmente più veloce e
distruttivo.
Ad esempio tra acciaio e ghisa, tra acciaio ed alluminio sarebbe necessario di isolare le
parti con un’opportuna vernice isolante per rallentare il processo corrosivo.
Corrosione aumentata a seguito di una combinazione di sollecitazioni.
La corrosione può svilupparsi più rapidamente sulle superfici esposte contemporaneamente a sollecitazioni meccaniche e chimiche. Questo si verifica particolarmente
nelle strutture di acciaio che sono vicine a strade, e che ricevono schizzi di ghiaia e di
sale. I veicoli che passano schizzano acqua salata e lanciano ghiaia su parti di queste
strutture. La superficie è quindi esposta alle sollecitazioni del sale e contemporaneamente
alle sollecitazioni meccaniche dovute all’urto della ghiaia. Altre parti della struttura
saranno sottoposte a nebbia salina. Questo si verifica, per esempio, sulla parte inferiore
dei cavalcavia sopra strade che sono state cosparse di sale. La zona di spruzzo di solito si
estende fino a 15 m di distanza dalla strada interessata.
Sollecitazioni dovute alla condensa
Se la temperatura di una superficie rimane al disotto del punto di rugiada per diversi
giorni, la condensa che si forma rappresenta una sollecitazione corrosiva particolarmente
forte, specie se tale condensa è destinata a ripetersi a intervalli regolari (per esempio
all’interno dei sostegni d’illuminazione
CONTROLLO DELLO STATO DEI PALI
La verifica dei sostegni dell’illuminazione si basa su una serie di analisi.
L’integrazione dei risultati di queste analisi secondo dei criteri prestabiliti permette di
ottenere un esito sullo stato del palo. Una delle zone da controllare al fine di determinare
la stabilità dei pali d’illuminazione è quella corrispondente al livello del terreno, zona
solitamente contraddistinta dalla presenza di un sistema di protezione (oltre alla normale
verniciatura) costituito da un collarino di malta cementizia e/o da un nastro di tela
impregnata o guaina (vedi disegni figura 1).
Il metodo per valutare il comportamento in servizio del ferro a contatto con materiali
cementizi o terreno in strutture già esistenti è quello basato sulla determinazione della
velocità di corrosione mediante misure di resistenza di polarizzazione (vedi capitolo
"Principi Teorici"). Contemporaneamente alla misura di velocità si effettuano una serie di
misure del potenziale naturale di corrosione in diversi punti intorno al palo che
contribuisce ad evidenziare lo stato di corrosione nonché la presenza di correnti vaganti.
Figura 5
Anche in presenza di guaine isolanti è possibile effettuare tali misure in quanto una
eventuale corrosione sotto guaina produce ossidi la cui pressione provoca delle micro
lesioni sulla stessa e quindi una perdita dell’isolamento verso terra.
Misura della resistenza di polarizzazione
Tenendo conto che i processi di corrosione spontanea che avvengono in un materiale
metallico immerso in un ambiente acquoso, o comunque conduttivo, sono riconducibili al
manifestarsi di microcelle galvaniche funzionanti da pile, è possibile, in base alle teorie
elettrochimiche, effettuare la misura della velocità di corrosione per via indiretta,
perturbando il sistema metallo/elettrolita con segnali elettrici dell'esterno.
Questa metodologia è basata sull'equazione di Stern e Geary dalla quale si può ricavare,
nota la resistenza di polarizzazione, la corrente di corrosione; nota quest'ultima grandezza
si ricava la velocità di corrosione. Essa consiste nel determinare le variazioni di
potenziale ΔE del metallo in esame conseguenti al passaggio di una corrente esterna
Δiappl tra il metallo ed un controelettrodo, riferendola ad un'area nota, e nel calcolare il
rapporto ΔE/Δiappl che prende il nome di resistenza di polarizzazione ed è misurata in
Ωcm2. Per la valutazione della densità di corrente di corrosione icorr (ΔA/cm2) si utilizza
l'equazione di Stern e Geary valida per ΔE < 20 mV icorr = B/Rp ove B è una costante
che nel caso dell'acciaio vale 0.026 V
La velocità di corrosione può essere poi ricavata dalla densità di corrente attraverso la
legge di Faraday:
vcorr(mm/anno)=3270i corr(A/cm2) 
28
d(g/cm3)
,
in cui d è la densità del metallo.
Naturalmente non è pensabile di sottoporre un'intera struttura, o parte di essa, al
fenomeno voluto di polarizzazione e pertanto anche in questo caso si ricorre all'uso di
sonde opportune. Questo tipo di misura fornisce una risposta immediata e può rivelarsi
particolarmente utile per il controllo di sistemi in cui la velocità di corrosione dipende in
modo sensibile dalle variazioni ambientali (ossigeno, temperatura, umidità, velocità di
flusso, concentrazione di inibitori, ecc.).
Taratura del metodo elettrochimico
E' necessaria solamente all'inizio del controllo di ciascuna tipologia di pali e si riferisce
allo stato di corrosione esterna.
Si analizza una popolazione significativa di pali secondo un criterio di campionamento
definito sulla base della norma UNI 4842-75: "Metodi statistici per il controllo della
qualità". I dati verranno sottoposti ad analisi statistica per l'individuazione del "Valore
Critico" utilizzando al riguardo le norme UNI 7828 "Metodi statistici per il controllo
della qualità" e UNI ISO 2854 "Interpretazione statistica dei dati" e, se del caso, altre
procedure applicabili.
Per poter correlare univocamente lo stato reale del metallo con quello ottenuto dalla
misura, per i pali i cui valori di corrosione superano il "Valore Critico" determinato
attraverso l'elaborazione statistica suddetta, si dovrà demolire il rivestimento e parte del
calcestruzzo del plinto per permettere un esame diretto.
Nel presente caso è stata presa come riferimento per la valutazione delle misure di
velocità di corrosione la Tabella 1 ottenuta per via sperimentale. Al fine di porsi in una
situazione di maggiore sicurezza nella valutazione del palo, ormai fuori garanzia, è
opportuno riferirsi alla Tabella 2.
Quest’ultima presenta tre range di valutazione: rimozione palo, controllo a 36 e 72 mesi.
Applicabilità del metodo
Tale metodologia di controllo trova applicazione in tutti i casi in cui è richiesta la
valutazione della presenza di un fenomeno corrosivo in atto in materiali metallici posti in
determinati sistemi ad areazione differenziata. Nel caso specifico tale metodologia, è stata
studiata per l'analisi dei pali d'illuminazione.
Per quanto concerne il palo d'illuminazione esso fa parte di un sistema che comprende il
metallo del palo stesso immerso in malta cementizia, boiacca, calcestruzzo e ricoperto in
prossimità della superficie di separazione terreno atmosfera da un rivestimento
bituminoso.
Si osserva che una variazione minima del sistema, dovuta alle diverse tipologie di
allocazione dei pali, potrebbe alterare i valori dei dati rilevati. Si raccomanda quindi di
eseguire uno studio preliminare sull'incidenza che tali tipologie di allocazione hanno sui
valori misurati. Un'eventuale estensione di tale metodologia ad altri sistemi richiede
ulteriori studi preliminari e successive tarature.
Problematiche connesse alla guaina
I fase – A causa dello spigolo superiore della guaina si crea ristagno d’acqua tra questa e la
superficie metallica
II fase – formazione di ossidi di zinco per aerazione differenziale
III fase – in seguito al consumo dello zinco che si ossida aumenta l’estensione della zona di acciaio
non protetto
IV fase – si crea una cella occlusa nella quale l’elettrolita acidifica e attacca in maniera violenta
l’acciaio
ANALISI ED INDIVIDUAZIONE DELLE ZONE
CRITICHE.
Metodologia operativa
Per quanto detto nell'introduzione la superficie esterna del palo emergente dal terreno
sarà controllata con un accurato controllo visivo, e sondata con la battitura del palo.
Eventualmente produrre una documentazione fotografica della situazione del palo.
Il controllo della superficie interna del palo, potrà essere eseguito direttamente con un
sistema di video endoscopia altrimenti non essendo possibile visionarla direttamente,
potrà eseguirsi in modo indiretto attraverso uno screening preliminare mediante la
battitura del palo e nelle zone d’interesse attraverso l’utilizzo di sistemi ad ultrasuoni.
Il suono emesso battendo il palo indica la presenza di eventuali zone corrose (basse
frequenze indicano probabili fenomeni corrosivi interni) su cui applicare il sistema Bscan.
L’analisi della parte di palo annegata nel calcestruzzo o nel terreno viene effettuata
determinando la velocità di corrosione con misure di resistenza di polarizzazione per
ricavare la presenza di eventuali fenomeni corrosivi all’esterno del palo.
Particolare attenzione va posta nella valutazione del tipo di protezione superficiale
anticorrosiva (verniciatura, zincatura ecc.) alla quale il palo è stato sottoposto.
Esame Visivo
Il controllo visivo del sostegno deve essere effettuato in conformità alla normativa EN
970.
Dovranno essere utilizzate attrezzature che all’occorrenza permetteranno all’operatore di
rimuovere, tagliare, grattare eventuali materiali che impediscono la corretta analisi visiva
delle superfici metalliche.
Misura della velocità di corrosione
La strumentazione necessaria al controllo si compone di:
1.
2.
Un elettrodo di lavoro (nel caso specifico rappresentato dal palo stesso);
Un controelettrodo costituito da due corone semicircolari in lamierino metallico di
larghezza compresa tra 5 e 10 cm, il cui diametro interno dovrà essere maggiore di
quello del palo al massimo di 2 cm;
3. Spugne idroassorbenti per facilitare il collegamento elettrico tra il controelettrodo e
il terreno;
4. Un elettrodo di riferimento del tipo Cu/CuSO4 o Ag/ClAg saturo;
5. Un corrosimetro per la determinazione della velocità di corrosione dotato di tre cavi
d’uscita corrispondenti all’elettrodo di lavoro (palo), al controelettrodo e
all’elettrodo di riferimento e alle cui estremità libere dovranno essere applicate
opportune clips di collegamento.
Prima di procedere al controllo è necessario teoricamente escludere la messa a terra del
palo. Praticamente però nel corso delle successive campagne di misura è stato rilevato
che tale operazione può essere evitata qualora lo strumento riesca a polarizzare il metallo
restituendo una misura di velocità di corrosione. Lo schema del dispositivo di misura é
riportato in figura 2.
Figura 6
Il controllo dovrà essere effettuato secondo la seguente modalità. Al di sotto del
controelettrodo porre una spugna imbevuta di acqua in modo tale da assicurare il
collegamento elettrolitico tra il metallo e il terreno (o il plinto di calcestruzzo o il
collarino), ove è infisso il palo.
Disporre il controelettrodo, costituito da una corona circolare metallica, attorno alla base
del palo senza che vi sia contatto elettrico tra il palo e il controelettrodo stesso.
Porre l’elettrodo di riferimento Rame/Solfato di rame saturo a contatto col terreno sempre
tramite l’interposizione di un pezzetto di spugna. L’elettrodo può essere posto sia tra palo
e controelettrodo sia al di fuori del controelettrodo.
Effettuare la connessione elettrica tra il controelettrodo, l'elettrodo di riferimento e
l'elettrodo di lavoro (palo) con il corrosimetro per il calcolo della velocità di corrosione.
Questa viene calcolata rapportando il valore dato dallo strumento all'area del palo
interessata dalle linee di corrente. La stima di tale area è perciò di fondamentale
importanza nella corretta valutazione dei fenomeni corrosivi in atto. Nel caso particolare
dei pali in questione, l’area interessata è costituita da una fascia anulare di pochi cm di
altezza.
Qualora lo strumento ripetutamente fornisce un valore fuori-scala è necessario staccare
ogni possibile collegamento con eventuali messe a terra o con altre strutture metalliche
interrate e ripetere la misura. Rilevare infine la misura riportata dallo strumento espressa
in micron/anno.
Confrontare tale valore con i valori riportati nella tabella di riferimento (tab. 1,2, 3, 4). In
caso di valori critici per la valutazione dello stato del palo si raccomanda la parziale
demolizione del CLS per un esame diretto della porzione annegata nel terreno.
Nel caso di notevoli diametri è consigliabile parzializzare la misura di corrosione sulla
circonferenza in più settori circolari. Questa procedura può essere usata per localizzare
più precisamente le corrosioni presenti.
Misura di spessore
Per le misure di spessore, effettuate con strumentazione ad ultrasuoni si deve far
riferimento alle normative UNI in allegato.
Gli esami con ultrasuoni (UT) sfruttano i fenomeni della propagazione nei solidi, liquidi
o gas, di fasci d'onde elastiche, cioè onde di compressione e decompressione della
materia, con frequenza superiore a quella dei suoni udibili dall'orecchio umano.
Le onde ultrasonore, che vengono inviate nel sistema spaziale da esaminare, sono
attenuate dalla materia che incontrano e riflesse, deviate od assorbite dalle discontinuità.
Ognuno sa cosa sia l'eco: il fenomeno dipende dalla riflessione delle onde sonore che
rimbalzano contro la superficie dell'ostacolo, di natura diversa da quella del mezzo di
propagazione (aria), fino a ritornare all'orecchio dell'ascoltatore. Il metodo di rivelazione
dei difetti con UT è l'applicazione tecnologica di questo principio.
Il fascio d'onde ultrasonore, ovvero il segnale, viene generato sfruttando le proprietà
piezoelettriche o magnetostrittive d'alcuni cristalli, cioè la loro capacità di contrarsi ed
espandersi sotto l'azione d'un campo elettrico o d'un campo magnetico alternato. Le
vibrazioni del cristallo producono onde elastiche di frequenza ultrasonora, purché il
campo elettrico (o magnetico) alternato eccitante possieda l'adatta frequenza.
Gli ultrasuoni così generati vengono trasferiti direttamente nel materiale da controllare
grazie al contatto, o più propriamente al semplice accostamento del generatore
(trasduttore) alla superficie del pezzo, purché esista un mezzo adeguato tra le due
interfacce, cioè capace di trasferire il suono senza eccessivo assorbimento (si usano
frequentemente sospensioni o soluzioni acquose sature di colle cellulosiche). Il fascio
d'onde ultrasonore si propaga nel materiale da esaminare con la stessa frequenza del
generatore e con una velocità che dipende dal materiale attraversato.
Quando il fascio incontra un ostacolo sarà riflesso, assorbito, deviato o disfatto secondo
le leggi comuni a tutti i fenomeni di propagazione delle onde. Le onde riflesse possiedono
la stessa frequenza di quelle incidenti, ma sono sfasate rispetto ad esse, anche in funzione
del cammino percorso, cioè della distanza del trasduttore dai vari punti della superficie
dell'ostacolo.
Analoga sorte spetta alle onde diffratte. L'energia assorbita dal difetto colpito dalle onde
incidenti fa sì che esso possa vibrare emettendo a sua volta onde elastiche di frequenza
tipica della sua risonanza e variamente sfasate. Dunque il segnale che ritorna verso il
trasduttore è molto complesso perché è la risultante della sommatoria di molte onde
d'uguale frequenza, ma sfasate, e di altre di frequenza diversa, pure sfasate fra loro. Tale
segnale contiene tutte le informazioni sulle dimensioni, geometria e natura dell'ostacolo
incontrato dal fascio d'ultrasuoni incidenti. Il fenomeno fisico della piezoelettricità o
magnetostrizione, che è stato sfruttato per generare l'onda, è reversibile. Ne deriva che lo
stesso cristallo capace d'emettere ultrasuoni, può generare un segnale elettrico o
magnetico, quando venga investito da un fascio d'onde elastiche. Perciò, quando l'onda
riflessa od emessa dall'ostacolo ritorna alla sonda che l'ha generata, darà un segnale
elettrico che, opportunamente amplificato e filtrato, potrà essere visualizzato sul
quadrante dell'oscilloscopio, di cui sono sempre dotati gli strumenti rivelatori
d'ultrasuoni.
Attualmente tutti gli strumenti rivelatori d'ultrasuoni si compongono di due parti, unite o
distinte: il generatore del segnale da inviare al materiale da esaminare ed il rivelatore, che
riceve, amplifica, filtra e visualizza i segnali che ritornano alla sonda dopo la
propagazione. In tal modo è possibile rivelare soltanto gli echi riflessi da eventuali difetti
interni o gli echi di fondo (o della parete di confine del pezzo esaminato) più o meno
attenuati in funzione dei difetti presenti.
Poiché il materiale da esaminare possiede sempre un confine, cioè una parete di fondo
sulla quale il fascio in ingresso si riflette comunque, è possibile ricavare informazioni
sulla posizione del difetto presente nella massa, attraverso il rapporto dei tempi di ritorno
dell'eco del segnale e dell'eco di fondo. Questo è possibile perché la propagazione delle
onde ultrasonore avviene sempre a velocità costante in un mezzo omogeneo. Inoltre è
possibile rivelare la presenza d'un difetto interno anche nel caso che questo non generi la
riflessione, ma soltanto l'assorbimento del fascio incidente.
Ciò è possibile perché lo strumento visualizza il fondo sia come distanza (tempo per la
ricezione dell'eco di fondo), che per assorbimento (attenuazione dell'intensità del segnale
di fondo riflesso, per assorbimento da parte della materia attraversata). Se l'intensità del
fascio riflesso dalla parete di fondo diminuisce bruscamente in una certa posizione
significa che qualche ostacolo o discontinuità l'ha parzialmente assorbito. In questo caso
non è possibile individuare la posizione del difetto, ma solamente valutarne la presenza
ed il potere assorbente. Nella pratica corrente i und con UT si eseguono tarando lo
strumento con adatti campioni standard, cioè cercando gli echi di difetti precostituiti (fori
di dimensioni predeterminate eseguiti in posizioni definite del saggio di taratura), oppure
tarando lo strumento direttamente sul pezzo da esaminare, per cogliere l'eco di fondo e la
sua scomparsa od attenuazione. Si rammenti che lo strumento rivelatore d'ultrasuoni filtra
i segnali ricevuti e che questi possono essere amplificati o depressi a piacere
dell'operatore.
L'attuale tecnica ha prodotto una vasta gamma di sonde (trasduttori e ricevitori) i cui fasci
d'onde ultrasonore si propagano in linea retta rispetto all'asse della sonda stessa, oppure
obliquamente (assai usate sono le sonde con propagazione a 30, 45, 60 e 70°), e perfino in
direzione ortogonale, cioè con onde perfettamente tangenti alla superficie. I trasduttori ed
i ricevitori possono esser incorporati nella stessa sonda od esser separati per ottimizzare
alcuni rilevamenti. Ogni sonda possiede caratteristiche specifiche che ne ottimizzano
l'uso per ogni morfologia e giacitura del difetto da evidenziare, nonché per ogni tipo di
materiale da esaminare (acciaio comune, acciaio inossidabile, ghisa, alluminio, ecc.).
Ogni sonda opera o tollera una data frequenza che può esser o meno ottimale per lo scopo
specifico dell'esame UT. Dunque esiste una vastissima gamma di sonde, (trasduttori e
rivelatori) e d'accessori, tali da consentire enormi possibilità e versatilità d'impiego, dal
più elementare esame, alla più sofisticata ricerca. Il controllo con UT è reso più efficace e
semplice dal grado di simmetria del pezzo da esaminare, ovvero dalla presenza di
superfici piane o cilindriche, di piani paralleli o comunque in grado di riflettere
efficacemente l'onda di fondo. Si complica invece in presenza di fori, scanalature,
filettature, variazioni di sezione o di caratteristiche geometriche complesse.
Anche la finitura superficiale gioca un ruolo importante sulla efficacia del controllo con
UT. Il metodo richiede uno stato superficiale che consenta, o non ostacoli
eccessivamente, il passaggio degli ultrasuoni. Per esempio una superficie lappata può
essere considerata ottimale, mentre la superficie grezza di lavorazione a caldo che
presenti scaglie di calamina di rilevante spessore ed anche poco aderenti, può costituire
una barriera insormontabile per il fascio d'ultrasuoni.
Più d'ogni altro CnD l'esame UT richiede un operatore di grande esperienza, capace
d'interpretare correttamente ogni segnale che compaia sul monitor e di sfruttare appieno
le possibilità che questa tecnica offre. Non è rara l'errata interpretazione di segnali, già
considerati difetti, che scompaiono ripetendo l'esame con una sonda di più adatta
frequenza, o con angolo di propagazione diverso. La presenza di disomogeneità
progressive del materiale, di microdifetti, di bordi dei grani molto pronunciati, o di
segregazioni, può attenuare fortemente l'eco di fondo, fino a giungere alla sua totale
soppressione.
Non sempre però questi difetti sono vere e proprie discontinuità del materiale, né possono
esser oggettivamente considerati gravi, o pregiudizievoli per la funzionalità od
affidabilità del componente esaminato.
USO DELLA STRUMENTAZIONE
Per l’utilizzo corretto degli strumenti utilizzati spessimetri, corrosimetri, voltmetri ecc. si
deve far riferimento ai relativi manuali di istruzioni forniti dalle case costruttrici.
E’ comunque necessario certificare periodicamente con cadenza annuale ogni singolo
strumento ed eseguire le calibrazioni ogni qual volta si inizia una serie di misurazioni
secondo quanto specificato nelle procedure contenute nei manuali d’uso.
PIANIFICAZIONE DELLE FUTURE ISPEZIONI
Sulla base dei rilievi di potenziale effettuati sui pali campione, nonchè delle misure
spessimetriche su pali "critici", potranno essere correlati a determinati valori di potenziale
e a livelli di corrosione la rimozione del palo o la sua ispezione successiva nel tempo.
La determinazione di questi step temporali può essere basata su criteri probabilistici,
utilizzando a tal fine "leggi di corrosione in ambiente", per prevedere il possibile
andamento nel tempo della fenomenologia corrosiva e pianificare quindi la successiva
ispezione. Il controllo futuro riportato nelle tabelle di riferimento per la valutazione finale
si ottiene successivamente alle indagini ulteriori che si dovessero rendere necessarie
come indicato nello schema a blocchi in allegato e non come conseguenza diretta della
misurazione effettuata. Da sottolineare che mentre le misure della velocità di corrosione
rappresentano uno stato di fatto sul processo corrosivo in atto, le misure sul potenziale
vanno assunte a supporto e conferma delle prime. Eventuali discordanze vanno chiarite
sempre con indagini ulteriori.
Giungere ad un responso finale sullo stato del palo e quindi pianificare nel tempo il suo
controllo non può prescindere, vista la molteplicità di parametri e analisi da effettuare
soprattutto nei casi critici, dal porsi in condizioni di sicurezza.
Le suddette riflessioni hanno portato all’elaborazione di tabelle operative di riferimento
più restrittive rispetto a quelle derivanti da atti ufficiali e normative.
Pertanto nella valutazione dell’esito finale si dovranno confrontare tutti gli esiti ottenuti
con ciascuna analisi e scegliere quello più a vantaggio della sicurezza.
ANOMALIE DI MISURAZIONE
Durante il controllo si potrebbero verificare anomalie di misurazione dovute ai seguenti
fenomeni:



Presenza di campi elettrici che producono una fluttuazione del potenziale naturale
misurato.
Alterazioni della geometria di allocazione della base del palo a causa della rottura
del collarino di cemento dovuta alla pressione degli ossidi di corrosione presenti
sulla superficie esterna e conseguente distacco tra calcestruzzo ed acciaio.
Zone corrose esposte all’aria e non a contatto con il terreno Il corrosimetro nel
secondo caso può non rilevare correttamente la velocità di corrosione in questa
zona, anche se fosse evidente il processo corrosivo, ma misurerà quella dove
esiste il contatto tra terreno e acciaio che verosimilmente essendo una zona di
contatto nuova presenterà una velocità di corrosione bassa. In altri casi dove la
zona di contatto si è spostata più in basso lo strumento potrebbe non rilevare
nulla. E’ necessario conoscere a priori il materiale elettrolita (terreno,
calcestruzzo) a contatto con l’acciaio del palo in quanto da esso dipenderà (come
si evince dalle tabelle di riferimento di seguito riportate) l’ordine di grandezza
della misura eseguita con il corrosimetro e con il voltmetro.
RIFERIMENTI PER LA VALUTAZIONE FINALE
Criteri di valutazione dello stato di corrosione.
La valutazione del livello di corrosione si può fare in funzione dei valori contenuti
nelle tabelle riportate nel seguito che costituiscono solo un riferimento relativo e non
assoluto per quanto riguarda i valori caratteristici legati ai fenomeni corrosivi.
Infatti, data la complessa dipendenza dei fenomeni corrosivi da numerose grandezze
chimico-fisiche, per poter prevedere con una certa affidabilità la loro evoluzione nel
tempo è consigliabile preliminarmente effettuare una campagna di prove per rilevare i
parametri geometrici, ambientali e meccanici, caratteristici della popolazione dei sostegni
da esaminare e necessari alla corretta taratura del sistema di verifica.
Successivamente per una corretta interpretazione dei risultati finali si dovrà
effettuare un’analisi statistica dei dati riferiti ad una determinata area in modo da
definire localmente i valori caratteristici che identificano le classi riportate nelle tabelle
seguenti. Quest’ultime presentano valori di riferimento differenti a seconda che il palo
sia a contatto con il terreno (pali infilati direttamente nel terreno, plinto con
riempimento in sabbia con collarino di modeste dimensioni, basetta sotto il piano
campagna) o con il calcestruzzo (marciapiedi con massetto cementizio ecc.). Ciò che
conta ai fini di questa classificazione è la sezione di incastro con il piano campagna.
L’analisi statistica dei dati deve essere condotta in accordo con le relative normative
riportate in allegato.
CORRELAZIONE TRA LA VELOCITÀ DI CORROSIONE E IL LIVELLO DI CORROSIONE PER
PALI IN ACCIAIO A CONTATTO CON TERRENO
Fasce di popolazione
Velocità di corrosione
Vcorr
[μm/anno]
Livello di corrosione
I
< 15
Trascurabile
II
15 ÷ 35
Basso
III
35 ÷ 50
Moderato
IV
>50
Elevato
Rif. Atti APCE Metodo elettrochimico per valutare lo stato di degrado dei materiali metallici costituenti I pali
utilizzati per l’illuminazione – ROMA 1996.
CORRELAZIONE TRA LA VELOCITÀ DI CORROSIONE, IL LIVELLO DI CORROSIONE E IL
CONTROLLO FUTURO PER PALI IN ACCIAIO A CONTATTO CON TERRENO
Fasce di
popolazione
(PALI FUNZIONALI)
Velocità di
Livello di
corrosione
corrosione
Vcorr
Controllo futuro
[mesi]
[μm/anno]
I
< 15
Trascurabile
II
>15
Elevato
60
Controlli
Integrativi(1)
(1) L’esito va determinato mediante ulteriori indagini: bisogna SCAVARE attorno al sostegno per tutta la circonferenza fino ad una
profondità tale da scoprire la superficie del palo a diretto contatto con il terreno/calcestruzzo sotto la guaina.
CORRELAZIONE TRA LA VELOCITÀ DI CORROSIONE E IL LIVELLO DI CORROSIONE PER
PALI IN ACCIAIO A CONTATTO CON CALCESTRUZZO
Velocità di corrosione
Vcorr
[μm/anno]
I
<1
II
1÷5
III
5 ÷ 10
IV
>10
Rif. Cost 509 Corrosion and protection of metals in contact with concrete 1997
Trascurabile
Basso
Moderato
Elevato
CORRELAZIONE TRA LA VELOCITÀ DI CORROSIONE, IL LIVELLO DI CORROSIONE E IL
CONTROLLO FUTURO PER PALI IN ACCIAIO A CONTATTO CON CALCESTRUZZO
Fasce di
popolazione
(PALI FUNZIONALI)
Velocità di
Livello di
corrosione
corrosione
Vcorr
Controllo futuro
[mesi]
[μm/anno]
I
<5
Trascurabile
II
>5
Elevato
60
Controlli
Integrativi (1)
(1) L’esito va determinato mediante ulteriori indagini: bisogna SCAVARE attorno al sostegno per tutta la
circonferenza fino ad una profondità tale da scoprire la superficie del palo a diretto contatto con il
terreno/calcestruzzo sotto la guaina.
CORRELAZIONE TRA IL POTENZIALE DI CORROSIONE E IL LIVELLO DI CORROSIONE PER
PALI IN ACCIAIO A CONTATTO CON CALCESTRUZZO
Fasce di
popolazione
Potenziale di
corrosione
Ecorr [mV] CSE
> -200
I
II
III
Livello di
corrosione
Trascurabile
Possibile
Intensa
-200 ÷ -350
< -350
Rif.: ASTM
CORRELAZIONE TRA IL POTENZIALE DI CORROSIONE, IL LIVELLO DI CORROSIONE E IL
CONTROLLO FUTURO PER PALI IN ACCIAIO A CONTATTO CON CALCESTRUZZO
Potenziale di
corrosione
Ecorr [mV] CSE
I
> -200
Trascurabile
II
-200 ÷ -350
Possibile
III
< -350
Intensa
Controllo futuro
[mesi]
Il valore del
potenziale di
corrosione è
validante nei
confronti dei valori
della velocità di
corrosione da cui si
deduce l’esito
CORRELAZIONE TRA IL POTENZIALE DI CORROSIONE E IL LIVELLO DI CORROSIONE PER
PALI IN ACCIAIO A CONTATTO CON IL TERRENO
Potenziale di corrosione
Ecorr [mV] CSE
I
II
III
-700 ÷ -600
-600 ÷ -500
-500 ÷ 400 Molto
Corrosione naturale
Possibile
Intensa
CORRELAZIONE TRA IL POTENZIALE DI CORROSIONE, IL LIVELLO DI CORROSIONE E IL
CONTROLLO FUTURO PER PALI IN ACCIAIO A CONTATTO CON IL TERRENO
Potenziale di
corrosione
Ecorr [mV] CSE
I
-700 ÷ -600
Trascurabile
II
-600 ÷ -500
Possibile
III
-500 ÷ 400 Molto
Intensa
Controllo futuro
[mesi]
Il valore del
potenziale di
corrosione è
validante nei
confronti dei valori
della velocità di
corrosione da cui si
deduce l’esito
DEFINIZIONE DEI CRITERI STANDARD DI
ACCETTABILITA’ MECCANICA
Premessa
Per definire i criteri di accettabilità meccanica è necessario in primo luogo definire un
modello di verifica di stabilità meccanica tendo conto di quanto riportato nei seguenti
punti:
A. Normativa vigente per individuare i metodi di calcolo e le verifiche di sicurezza
richiesti per la progettazione dei pali della luce.
B. geometria, della ubicazione ed esposizione, dell’aggressività ambientale, del tipo
di materiale ecc. per i differenti tipi di palo.
C. carichi agenti sui sostegni in relazione anche a quanto rilevato nel punto b)
analisi dei carichi agenti sui pali della luce.
Questo modello standard di verifica tiene conto della geometria approssimata con la
quale si presenta la sezione resistente delle varie tipologie di palo prese in considerazione
affette dalle varie forme di corrosione trascurando l’effetto reale che localmente genera il
fenomeno corrosivo stesso sulla sezione.
Lo schema della verifica standard di stabilità meccanica viene riportata in allegato alla
presente attraverso i seguenti fogli di calcolo:
Caratteristiche dei sostegni
CARATTERISTICHE GEOMETRICHE E DEI MATERIALI
Calcolo pressione del vento
Pressione del vento
La pressione caratteristica del vento q(z), in N/m2, per qualsiasi specifica altezza del
suolo, z, deve essere ottenuta dall’equazione seguente:
q(z) = δ°—β°— f °— Ce(z) °— q(10)
dove:
q(10)
δ
β
f
Ce(z)
è la pressione del vento di riferimento [N/m2];
coefficiente che dipende dalle dimensioni del palo;
coefficiente che dipende dal comportamento dinamico del palo;
coefficiente topografico;
coefficiente che dipende dalle caratteristiche del terreno del luogo di installazione.
Calcolo Coefficiente β
Coefficiente di comportamento dinamico dei pali per illuminazione pubblica, β
Il coefficiente β dipende dal periodo proprio di oscillazione T e dallo smorzamento del sistema
palo/apparecchio di illuminazione e tiene conto dell’aumento del carico derivante dal
comportamento dinamico di un palo per illuminazione pubblica dovuto a raffiche di vento.
Il periodo di oscillazione T, espresso in secondi, necessario per la determinazione del fattore β in
conformità alla figura 1 deve essere ricavato tramite calcolo oppure tramite prove
β = -0.012822T4+ 0.103190T3 - 0.326226T2+ 0.718040T + 1.002300
Calcolo Coefficiente δ
Coefficiente per la dimensione del palo δ
Tanto maggiore è una superficie esposta al vento, tanto minore è la probabilità che la
pressione massima, sui cui si basano i calcoli, agisca sulla superficie totale.
Il coefficiente δ tiene conto del minore carico dovuto al vento risultante su un
componente, in funzione delle dimensioni della superficie.
La dimensione fondamentale della superficie esposta al vento corrisponde alla
dimensione maggiore in una direzione.
Per un palo per illuminazione pubblica, detta dimensione è l’altezza nominale, in metri.
Il valore del coefficiente δ si ottiene dall’equazione:
δ = 1 – 0,01 h
Calcolo Coefficiente f
Coefficiente topografico f
Salvo diversa indicazione, il coefficiente topografico f deve essere assunto uguale a 1.
Quando è specificata l’altezza della pendenza, f deve essere fissato a 1 se tale altezza è
minore o uguale a 5 m.
Quando l’altezza è maggiore di 5 m, f deve essere calcolato in conformità all’appendice
B.
Calcolo Coefficiente di esposizione Ce(z)
Il coefficiente di esposizione tiene conto della variazione della pressione del vento in
funzione dell’altezza dal suolo, e dipende dalla categoria di terreno.
Calcolo Coefficiente di forma c
Coefficiente di forma per pali e bracci a sezione trasversale circolare.
Per le sezioni trasversali circolari, il coefficiente di forma c deve essere derivato dalla curva 3)
nella figura 3.
Coefficiente di forma per pali e bracci a sezione ottagonale trasversale regolare Per le
sezioni trasversali ottagonali regolari con rapporto r/D < 0,075, dove r è il raggio
dell’angolo e D è la distanza tra i piani, il coefficiente di forma c deve essere derivato
dalla curva 2) nella figura Per le sezioni trasversali ottagonali regolari con rapporto r/D >
0,075, il coefficiente di forma c deve essere derivato dalla curva 3) nella figura.
I momenti sono calcolati dividendo l’insieme in sezioni con altezza massima di 2 m, il
rapporto r/D utilizzato per calcolare i valori di c deve trovarsi nel punto centrale di
ciascuna sezione.
Calcolo Forze e Momenti
Calcolo resistenza strutturale
Verifica (Singola):
Verifica (Globale incrociata con riduzioni di spessore su diverse % di cfr)
Grafico con indicazioni sui limiti di Sostituzione (limite 1) e Rimozione Immediata (limite 2)
Tabella
Volendo invece procedere ad una perfetta verifica di stabilità è necessaria la realizzazione
di un modello che permetta l’identificazione caso per caso del processo corrosivo e della
forma esatta della sezione corrosa per ciascuna tipologia di sostegno, di analizzare
puntualmente la sezione critica tenendo conto degli effetti non lineari che il processo
corrosivo provoca sulla geometria della sezione, sulle caratteristiche meccaniche del
materiale e sulla distribuzione degli sforzi.
NORMATIVA DI RIFERIMENTO

PROCEDURA STANDARD DI MANUTENZIONE E VERIFICA DEI

Transcript

Documenti analoghi

SAE S1420 AISI 420 ASTM A276-420 Composizione : C 0,15% Si 1

Spett. - mcbz.it

iSoPan exTreMe

Esercizio 4 corr - Università di Cagliari

Condorboil B 100 - CONDOROIL CHEMICAL srl

catalogo ita.indd

ÿþM icrosoft W ord - relazione _ tecnica _ trasporto _

1.4539 (AISI 904L)

Ovako Nikrom 350 ita

esercizi di corrosione elettrochimica da svolgere