Capitolo 1 - UniBg - P... · 2004. 4. 6. · Corso di Corrosione e Protezione dei Materiali (prof....

Corso di Corrosione e Protezione dei Materiali (prof. Pietro Pedeferri)a.a. 2002-03

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Capitolo 1

1. CONSIDERAZIONI INTRODUTTIVE

1.1 DefinizioneAl decadimento che subiscono i materiali a contatto con ambienti vari per passaggio di loroelementi costitutivi allo stato di combinazione con sostanze ambientali si dà il nome dicorrosione. In passato il termine corrosione riguardava solo il decadimento dei materialimetallici. Oggi viene spesso impiegato per indicare anche il deterioramento di altrimateriali.In questa definizione non rientra il degrado puramente meccanico come l'usura, l'abrasione,l'erosione, la cavitazione o il cedimento per fatica. Peraltro, come vedremo più avanti, cisono condizioni in cui il cimento meccanico e quello corrosionistico agendocongiuntamente danno luogo a particolari forme di attacco come la corrosione perabrasione, erosione, cavitazione o a fatica.La corrosione è detta anche antimetallurgia (metallurgy in reverse). Infatti i processi dicorrosione tendono a portare spontaneamente i materiali metallici allo stato in cui sitrovano in natura che è quello di combinazione con altri elementi, in particolare conl'ossigeno, dal quale erano stati sollevati nei processi metallurgici mediantesomministrazione di energia (elettrica, chimica o di calore) come illustrato in Figura 1.1.

minerale(ossidi)

Processi

siderurgici

tubazioni

lamiere

ENERGIA

MINIERA

ENERGIA

ENERGIA

ambiente aggressivo(terreni, acqua di mare, ecc.)

ambiente aggressivo(atmosfera, fluidi di processo, ecc.)

ENERGIA

ruggine(ossidi)

Figura 1.1 Il ciclo metallurgia-antimetallurgia per l'acciaio. (adattato da M.G. Fontana, CorrosionEngineering, 3rd Ed., McGraw-Hill, New York, 1986).

1.2 L’impatto economico della corrosioneStime di varia origine indicano che l'entità dei danni, pur variando da settore a settore,risulta compresa per i paesi industrializzati tra il 3 e il 4% del prodotto nazionale lordo.Stime recentissime relative agli Stati Uniti parlano addirittura di percentuali superiori al6%.Naturalmente nella valutazione dei danni, si tiene conto del valore intrinseco dei materialicorrosi, dei costi per il loro rimpiazzo, dei costi che la corrosione richiede per la suaprevenzione - come i costi dei rivestimenti protettivi, della protezione catodica, del ricorsoa sovradimensionamento o a soluzioni ridondanti, dell'impiego di materiali resistenti1 -cioè dei costi 'diretti', ma anche dei danni 'indiretti' come quelli derivanti da riduzione divita di servizio, da extracosti di manutenzione, da perdita di prodotti, da inquinamenti, dacedimenti improvvisi o da scoppi con le immaginabili conseguenze su cose e soprattutto su

1 Questi costi sono calcolati come differenza tra il costo della soluzione adottata e quello di una soluzione cheutilizzasse l'acciaio al carbonio.


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persone, e da altro ancora. L'entità dei danni indiretti, se pur spesso di difficile valutazione,può anche superare, e a volte di gran lunga, quella dei danni diretti.

Mentre tu leggiquesto cartello si

corrodono30.000 Kgdi ferro

Cartello esposto in uno stand della NACE-CORROSION 2002 ( la maggior 'fiera' di prodotti per la lotta allacorrosione che si tiene ogni anno a primavera in una città degli USA).

La corrosione è un processo che riguarda tutti i campi dell'ingegneria industriale e civile:dal settore meccanico, a quello energetico, a quello chimico, a quello alimentare; dallestrutture in cemento armato, ai metanodotti o agli acquedotti; dalle navi alle piattaformemarine, dagli impianti petroliferi a quelli ortopedici, e altro ancora.La corrosione è dunque di interesse larghissimo provoca danni ingenti, consuma materieprime e risorse energetiche, addirittura a volte uccide persone. Pertanto andrebbecombattuta con tutti i mezzi perché se non si interviene rust never sleeps, come cantavaalla fine degli anni settanta Neil Young. Purtroppo molti studi indicano che i costi dellacorrosione potrebbero essere ridotti di almeno 20-25% anche solo applicando in sede diprogetto, costruzione e gestione dei materiali le conoscenza già disponibili.Naturalmente corrosione non vuol dire sempre e solo danni. C'è anche una corrosionecostruttiva. Ad esempio ………….Addirittura c'è una corrosione creativa. ……..

I costi della corrosione negli USA. La U.S. Federal Highway Administration (FHWA) ha recentementepubblicato uno studio sui danni che la corrosione dei metalli provoca negli Stati Uniti nei settori delleinfrastrutture, dei servizi, dei trasporti e in quello delle varie industrie manifatturiere e di processo.(Pubblicazione No. FWWA-RD-01-156). Iniziato dalla NACE International (la ben nota associazione deicorrosionisti) e commissionato nel 1999 dal Congresso degli Stati Uniti come parte del Transport Equity Actper il 21mo secolo, questo studio, dal titolo 'Costi della corrosione e strategie per la sua prevenzione negliStati Uniti', è stato condotto dal 1999 al 2001 dalla Società Technologies Laboratories, Inc. con il supportodella FHWA e della NACE. Lo studio mostra che costi diretti per gli Stati Uniti raggiungono l'astronomicacifra di 276 miliardi di dollari pari a circa il 3,1 per cento del prodotto interno lordo e che una valutazionecautelativa di quelli indiretti porta a una somma dello stessa entità. Questo significa che i costi totaliraggiungono 552 miliardi di dollari, cioè più del 6% del prodotto interno lordo (che per gli Stati Uniti è statonel l998 di 8790 miliardi di dollari), e corrispondono a 1940 dollari all'anno per ogni cittadino americano. Lostudio precisa che un miglioramento delle misure di prevenzione della corrosione basato sulla sempliceapplicazione delle conoscenze già disponibili potrebbe ridurre i danni della corrosione negli USA del 25-30%. (Ripreso da 'Materials Performance' del Luglio 2002). Applicando le percentuali riportate al prodottointerno lordo del nostro paese il risparmio ottenibile se tutti conoscessero le leggi che regolano i fenomenicorrosivi e le applicassero, sarebbe di una somma superiore a quella che lo Stato stanzia per la ricerca.


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1.3 Morfologia dei fenomeni corrosiviI fenomeni corrosivi si possono produrre alla superficie dei materiali metallici in mododiffuso o invece localizzato in certe zone, o in forma selettiva, ecc. Nella fig. 1.2 sonoriportati alcuni aspetti morfologici tipici dei fenomeni di corrosione.

uniforme

galvanica

pitting

intergranulare

B: più resistenteA: meno resistente

in fessura

corrosione sotto-sforzo corrosione-fatica cedimento da idrogeno

turbolenza

cavitazionefretting

Danneggiamento da idrogeno

blister

Cricchesuperficiali

Vuotiinterni

selettiva

Corrosione:

A B

Fig. 1.2 Aspetti morfologici tipici dei fenomeni di corrosione.(da D.A. Jones, Principles and Prevention ofCorrosion, Ed Mamillan, New York, 1991)


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Corrrosine generalizzata. Si ha corrosione generalizzata quando tutta la superficie delmateriale metallico è interessata dal fenomeno. Se l'attacco si produce in modo uniforme,si parla di corrosione uniforme. La corrosione dell'acciaio esposto all'atmosfera è in generedi questo tipo. Se si considera il numero di strutture interessate dalla corrosione, questa è laforma di attacco più diffusa. I danni provocati sono dovuti oltre alla perdita di materiale,anche agli effetti distruttivi dovuti all'azione espansiva dei prodotti di corrosione. È quello,ad esempio, che succede nel calcestruzzo dove i prodotti di corrosione, 4 o 5 volte piùvoluminosi del ferro da cui provengono, causano il distacco del copriferro. La corrosionegeneralizzata produce l'assottigliamento del materiale con una velocità in genereprevedibile e non superiore a 100 m/anno, e.Corrosione localizzata. Si ha corrosione localizzata, invece, quando i processi corrosivihanno luogo preferibilmente in corrispondenza ad alcune porzioni della superficie delmateriale metallico, con aspetti morfologici particolari.A volte l’attacco corrosivo può assumere carattere penetrante provocando perforazione ditubazioni o di apparecchiature anche in tempi molto brevi perché la velocità di per-forazione può raggiungere anche 1 mm/anno. Questa forma di corrosione è spesso indicatacon il nome pitting. La formazione di questi attacchi è favorita dall’aumento di temperaturae dalla presenza di zone della superficie più difficilmente raggiungibili dall'ossigeno qualiquelle schermate da prodotti di corrosione o dalla presenza di interstizi (si parla allora diattacco interstiziale o di corrosione in fessura). Queste condizioni si verificano, adesempio, nei punti di giunzione fra due lamiere metalliche creanti interstizi (es. giunti disovrapposizione, saldature incomplete, filettature), in corrispondenza di guarnizioni oppuresotto strati di prodotti di corrosione. In questi casi l'attacco interstiziale prende anche inomi di corrosione sotto schermo o sotto deposito.Altre volte l'attacco assume la forma di cricche. Queste in genere si producono in presenzadi sforzi di trazione costanti (corrosione sotto sforzo) o variabili nel tempo (corrosionefatica). Le cricche sono orientate in direzione perpendicolare a quella di sollecitazione ditrazione e possono avanzare con velocità molto elevata. La corrosione sotto sforzo simanifesta per specifici accoppiamenti metallo-ambiente quando il materiale è soggetto aduna sollecitazione di trazione superiore ad una soglia critica. Le cricche possono avanzareperché la loro punta si scioglie oppure perché infragilisce in genere a causa dell'idrogenoatomico e di conseguenza per la presenza di sforzi si rompe. In questo caso si parla diinfragilimento da idrogeno.Attacco selettivo. La corrosione può riguardare particolari costituenti del materialemetallico (dello zinco negli ottoni oppure del ferro nelle ghise grigie) (dealloying). O puòaggredire selettivamente il bordo dei grani dei materiali Questo tipo di corrosione, dettacorrosione intergra-nulare, può interessare gli acciai inossidabili austenitici e ferritici chehanno subito particolari trattamenti termici.Danneggiamento da idrogeno. L'idrogeno atomico prodotto alla superficie dei materiali,oltre alle cricche di cui si è detto sopra, può causare danneggiamenti come ilrigonfiamento (blistering) del materiale (a partire da vuoti o da difetti interni) einfragilimenti (embrittlements) di varia natura.


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Zonadezincificata

Fig. 1.21 Corrosione intergranulare di un acciaioinossidabile austenitico 'sensibilizzato'.

Fig. 1.22 Attacco selettivo dello zinco di un ottone

Fig. 1.3 Corrosione generalizzata di parti di acciaioinserite in un edificio a Venezia

Fig. 1.4 Corrosione generalizzata di un relitto (fotografato sulla spiaggia delle isole di Capo Verde)


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Fig. 1.5 Struttura in cemento armato con le armatureinteressate da corrosione (Facoltà di medicina - NA)

Fig. 1.6 Corrosione delle armature di un pilastro diun edificio di 7 piani crollato a Palermo nel 1999

3 cm 1 cm

Fig. 1.7 Corrosione erosione di una legainossidabile

Fig. 1.8 Corrosione per turbolenza (impingement) inuna tubazione in lega di rame ('horse shoe attack')


7

1 cm

0.5 mm

Fig. 1. 9 Foratura di un tubo di rame per il trasportodell'acqua calda

Fig. 1.10 Foratura di una lamiera in AISI 304 inambiente contenente cloruri

5 cm

Fig. 1.11 Corrosione in fessura in un vecchioimpianto ortopedico in acciaio inossidabile (AISI 316)

Fig. 1.12 Corrosione in fessura di un bullone in acciaioinossidabile (AISI 304)

Fig. 1.13 Cricche trangranulari corrosione sotto sforzoin acciaio inossidabile AISI 316 in acqua di mare 70°C.

Fig. 1.14 Cricche transgranulari da corrosione sottosforzo in AISI 304 in soda caustica a 200 °C.


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10 cm50 cm

Fig. 1.15 Corrosione sotto sforzo (per infragilimentoda idrogeno) di componente in acciaio basso legato ad

alta resistenza di un impianto petrolifero

Fig. 1.16 Scoppio di un metanodotto in acciaio al Cprovocato da corrosione sotto sforzo (hard spot).

1 mm

Fig. 1.17 Corrosione sotto sforzo di un tirante inacciaio ad alta resistenza. (meccanismo infragilimento

da idrogeno)

Fig. 1.18 Cedimento di una barra in acciaio ad altaresistenza di diametro 35 mm innescata da cricca dicorrosione sotto sforzo (vedi freccia) (Milano, 1999)

Fig. 1.19 Crollo della Congress Hall di Berlino percedimento da corrosione sotto sforzo di armature

precompresse (1981)

Fig. 1.20 Cedimento da corrosione sotto sforzo(meccanismo idrogeno) di una trave di un ponte in

Germania. (1996) c


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1.4 Disuniformità e corrosione

La presenza di disuniformità nella struttura metallica o nell'ambiente può essere causa dicorrosione. Consideriamo tre esempi (che riprenderemo ampiamente più avanti) in cui ledisuniformità sono prodotte: nella struttura metallica dall'accoppiamento di due materialidiversi, oppure nell'ambiente corrosivo da disuniforme ripartizione di ossigeno e infinedallaesenza di gradienti di potenziale.

Corrosione per contatto galvanico. Quando due metalli in una soluzione acquosa sonoposti a contatto fra loro si riscontra un incremento della velocità di corrosione del metallomeno resistente (meno 'nobile', vedi avanti) e una diminuzione della velocità dell'attacco diquello più resistente. (Fig. 1.23)

Fig. 1.23 Schematizzazione della corrosione per contatto galvanico.

Corrosione per aerazione differenziale. A volte la superficie del metallo è a contatto conzone caratterizzate da un diverso contenuto di ossigeno. Questo si verifica ad esempio neiterreni quando sono presenti strati a diversa permeabilità all’ossigeno. Tipico è il caso diuna tubazione interrata che attraversa tratti di terreno alternativamente argillosi e sabbiosi.La parte della tubazione a contatto con l’argilla che è poco permeabile all’ossigeno, sicorrode, mentre quella a contatto con la sabbia, permeabile all’ossigeno, risulta protetta.(Fig. 1.24)

tubazione

Fig. 1.24 Esempio di corrosione per aerazione differenziale.

Corrosione da correnti disperse. Spesso nei terreni nascono gradienti di potenziale percui circolano correnti (dette disperse o vaganti). Le cause più frequenti di questi gradientisono impianti di trazione a corrente continua, quali ferrovie, tram e metropolitane. In questisistemi, parte della corrente di ritorno alla sottostazione di alimentazione, invece di fluireattraverso le rotaie, passa nel terreno e quindi rientra alla sottostazione attraverso strutturemetalliche presenti nel terreno (di solito tubazioni).


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Fig. 1.25 Corrosione da correnti disperse indotte da impianto ferroviario.

Su queste strutture si creano delle zone protette (catodiche) dove la corrente entra nellastruttura metallica e delle zone di corrosione (anodiche) dove la corrente l'abbandona pertornare, attraverso il terreno, alla sottostazione. (Fig. 1.25)

1.5 La velocità di corrosioneIn un processo corrosivo, qualunque sia la morfologia dell'attacco, il materiale metallicosubisce una perdita di massa.

1.5.1 Attacco uniformeIn condizioni di attacco uniformemente distribuito alla superficie del materiale metallico,la velocità di perdita di massa per unità di superficie esposta all'ambiente aggressivo (vcor,m)misura nel tempo l'entità del danno provocato dall'attacco stesso ed è esprimibile come:

mAt

v mcor ∆=1

,

dove ∆m è perdita di massa che si verifica nel tempo t ed A l'area della superficie esposta.Se ∆m è espressa in mg, A in dm2, t in giorni si ha l'unità pratica 1 mg/dm2giorno = 1 mdd.La velocità di perdita di massa (vcor,m) risulta immediatamente significativa qualorainteressi conoscere la quantità di metallo che va ad inquinare in certo periodo di tempo undeterminato ambiente. E' il caso ad esempio dell'attacco che in certe condizioni puòprodursi sullo stagno che ricopre le pareti di contenitori di sostanze alimentari e va ainquinarne il contenuto.Viceversa qualora sia più importante seguire nel tempo l'assottigliamento (la perdita dispessore) di un determinato pezzo soggetto sempre a corrosione uniforme, è piùsignificativa la conoscenza della velocità di penetrazione dell'attacco (vcor,p) che èdirettamente legata a quella di perdita di massa attraverso la densità del materiale metallico(ρ).2

Infatti la velocità di penetrazione dell'attacco in un materiale di densità ρ è esprimibilecome:

ρρmcor

pcor

vm

Atv ,,

1=∆=

2 Ad esempio nel Corrosion Handbook di Uhlig, i materiali metallici, per ogni ambiente aggressivo, sono raggruppati in treclassi A, B e C, a seconda che la velocità di penetrazione sia rispettivamente minore di 5mpy, compresa tra 5 e 50, oppuresuperiore a 50. Anche nel Corrosion Data Survey di Nelson si ricorre alla velocità di penetrazione per definire la resistenza deimateriali nei vari ambienti. Invece nel Corrosion Guide di Rabald si classifica il comportamento dei vari metalli nei diversiambienti in relazione alla velocità di perdita di massa.


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L’unità di misura della velocità di corrosione più usata è il µm/anno (in inglese µm/y). Per imetalli pesanti di maggior uso (ferro, rame e zinco) si ottiene l’equivalenza approssimataseguente:

1 mdd ≅ 5 µm/anno; 1 µm/anno ≅ 0,2 mddNei paesi di lingua inglese è in uso anche l'unità l'unità mpy (cioè mils (millesimi di inch)per year; 1 mpy = 0,0254 mm/anno.In generale la velocità di penetrazione si calcola conoscendo la perdita di massa subita dalmateriale attaccato per un certo tempo con formule, facilmente deducibili, del tipo:

mAt

v pcor ∆= ρ6.87

,

con ∆m in mg; ρ in g/cm3; A in cm3; t in ore e con vcor,p espressa in mm/anno. Lacostante 87,6 tiene conto del fatto che in un anno ci sono 8760 ore).

1.5.2 Attacco localizzatoIn condizioni di attacco localizzato la velocità di perdita di massa (vcor,m) e quella dipenetrazione (vcor,p) sopra definite, che sono velocità medie, non sempre forniscono unamisura del danno provocato dal fenomeno corrosivo, in quanto in corrispondenza alle zonecorrose la localizzazione dell'attacco porta a penetrazioni anche di gran lunga superiori aquella media.Infatti per valutare il danno provocato, ad esempio per definire la velocità di perdita diefficienza di un'apparecchiatura, può essere molto più espressiva la velocità dipenetrazione misurata nel punto di massimo attacco. E' chiaro infatti che un serbatoio ouna tubazione perdono la loro efficienza non quando siano stati completamente corrosi, manel momento in cui la penetrazione dell'attacco, eventualmente anche in un sol punto, siagiunta ad interessare l'intero spessore degli stessi (nel caso di recipienti in pressione ancoraprima).

1.6 Corrosione a umido e corrosione a seccoLa corrosione dei materiali metallici può essere principalmente di due tipi: ad umido o asecco.Si ha corrosione a umido quando il materiale metallico è a contatto con un ambientecontenente acqua; corrosione a secco quando l'ambiente è invece costituito da atmosferagassosa, di solito ad elevata temperatura. Ci sono altri ambienti, quali i sali e i metallifusi, le soluzioni non acquose, la cui azione aggressiva non si può far rientrare né nellacorrosione à umido né in quella a secco. In questi casi i fenomeni corrosivi possonoassumere aspetti caratteristici sia della corrosione a umido che di quella a secco.La distinzione tra corrosione a umido e corrosione a secco su cui si baserà l'impostazionedel corso è importante in quanto il meccanismo con cui si producono i due tipi dicorrosione è diverso.Nel caso della corrosione a umido, il meccanismo del fenomeno' è di tipo elettrochimico,corrispondente cioè al funzionamento di sistemi galvanici, in cui il processo dicorrosione è risultante di un processo anodico di attacco del materiale metallico,accoppiato ad un processo catodico di riduzione di una specie chimica presentenell'ambiente. Pertanto i processi di corrosione a umido seguono le leggi dellatermodinamica e della cinetica elettrochimica.Nel caso della corrosione a secco invece il meccanismo è di tipo chimico nel senso che iprocessi di corrosione sono soggetti alle leggi della termodinamica e della cinetica


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chimica caratteristiche delle reazioni eterogenee. Tuttavia, in relazione alla formazionesulla superficie metallica di strati di prodotti di reazione (ad es. strati di ossidazione), lacinetica di tali processi corrosivi è in genere più complicata, intervenendo anche, comefattori di velocità, l'aderenza e il grado di compattezza o invece di porosità degli strati esoprattutto il loro comportamento elettrico: tipo (ionico od elettronico) e valore dellaconducibilità. In particolare lo stadio relativo all'accrescimento di strati di ossido èancora interpretato mediante un meccanismo di tipo elettrochimico (vedi avanticorrosione a caldo).

1.7 Domande e esercizi1. Un impianto ortopedico (ad esempio una placca da osteosintesi in acciaio inossidabile) fissata

con viti dello stesso materiale subisce un modesto attacco corrosivo in corrispondenza aicontatti vite-placca. Di che tipo di attacco si tratta? Che danni può causare?

2. Calcolare la concentrazione di stagno in una lattina di pomodori pelati da 450 g sapendo che: lospessore iniziale dello stagno è di 3 µm; che dopo 16 mesi è mediamente 1,8 µm.(suggerimento: procuratevene una per le dimensioni).

3. L’albero di trasmissione dell’elica di una nave, attentamente progettato in modo che gli sforziapplicati non superino mai il limite di fatica del materiale, si è inaspettatamente rotto con unamorfologia simile a quello della fatica. Cercate una spiegazione.


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Una lettura

Dal lessico dei medici a quello dei corrosinisti(P. Pedeferri, Pianeta inossidabili, Anno 4, N.1, 1998)

Coloro che in passato si sono occupati del degrado dei materiali hanno spesso preso dal mondodella medicina o più in generale da quello della vita dell’uomo parole, espressioni o immagini perillustrare i loro problemi.

Naturalmente qualche volta è avvenuto anche il contrario. Ad esempio, l’aggettivo inossidabile,nato per definire la famiglia di acciai che meglio resiste alla corrosione, è oggi usato per indicareuna persona che conserva la propria salute, la propria validità o il proprio prestigio nonostante ilpassare o il mutare dei tempi. E il termine restauro, una volta impiegato soltanto per indicarel’operazione di ripristino di un’opera d’arte o un oggetto di pregio degradati, come un palazzo, unachiesa, un quadro o un vaso antico, oggi si applica anche a una struttura dentaria, a un viso controppe rughe o a un seno troppo sensibile alla legge di gravità. E la parola cemento, che in passatoindicava il legante utilizzato per confezionare malte o calcestruzzi per riparare costruzioni“ammalorate” (oltre che, ovviamente, per costruirne di nuove), oggi per l’anatomo è il tessuto cheriveste la radice dei denti, per l’odontoiatra un prodotto da impiegare nelle otturazioni o percementare un capsula, per il chirurgo ortopedico un composto per fissare la protesi d’anca alfemore, ecc.

Termini che i corrosionisti hanno ripreso dal lessico dei mediciVediamo alcuni termini che i corrosionisti hanno ripreso dal lessico dei medici.

Una forma di corrosione localizzata molto diffusa che si manifesta su materiali ricoperti da filmsuperficiali protettivi è la vaiolatura. Per definirne la morfologia, si parla di ulcere, tubercoli,pustole; per precisare il ritardo con cui si manifesta dal momento del contatto con sostanzeaggressive, di tempo di incubazione; per descrivere il modo con cui si blocca, di ripassivazione delmetallo per ricicatrizzazione del film superficiale; per commentare il fatto che è molto più facile daevitare che da contrastare una volta innescata, si dice che è molto più semplice da prevenire che dacurare. Viene in mente un passo di Pietro Verri che, nel 1786, nel pieno della polemica tra coloroche erano favorevoli ad introdurre la vaccinazione obbligatoria proprio contro il vaiolo, per darel’immunità da quel flagello ad intere popolazioni, e quelli che invece erano contrari, sul “Caffè”faceva l’elogio della prevenzione: “questa benefica medicina che non aspetta il male per risanarloma invigila ed anticipa perché non venga.”

A proposito di immunità anche questo è un termine di derivazione medica usato nel campo dellacorrosione anche se con un significato diverso. In medicina le condizioni di immunità sono tipichedi un organismo refrattario all’azione di determinati micro organismi perché possiede gli anticorpinecessari per resistere al loro attacco. In corrosione invece le condizioni di immunità caratterizzanoun metallo più stabile dei suoi prodotti di corrosione per cui non ha tendenza a corrodersi; caso maisono i suoi ossidi che tendono a trasformarsi in metallo. Sono invece dette di passività lecondizioni in cui opera un metallo che pur essendo di per sé reattivo, di fatto non si corrode, perchépossiede gli “anticorpi” per non farlo (di solito costituiti da film protettivi di ossido che nericoprono la superficie). L’oro ad esempio è immune da corrosione nella stragrande maggioranzadegli ambienti perché, essendo più stabile dei suoi ossidi, non ha la tendenza a trasformarsi inquesti ultimi. Gli acciai inossidabili invece sono, in genere, passivi e quindi non si corrodonoperché sono protetti da un film di ossido che li ricopre.

La ragione per cui i corrosionisti, per individuare le condizioni in cui il degrado non avviene, hannobisogno di due parole mentre ai medici ne basta una sola, dipende dal fatto che nell’uomol’evoluzione avviene in una sola direzione, quella dell’invecchiamento; mentre nei metalli puòprodursi sia nel senso che porta alla loro corrosione, ma anche, in qualche caso, in quello contrariodella riduzione degli ossidi a dare metallo. (Anche se poi il secondo principio della termodinamicaassicura che anche per quest’ultimo caso, come per tutte le trasformazioni spontanee, il bilancio intermini di energia libera risulta negativo e quindi il senso evolutivo, valutato sulla scala entropica,unico.). Ma ritorniamo al discorso iniziale.


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Anzitutto nel mondo dei corrosionisti vengono usati termini come patologia, diagnosi, prognosi,prevenzione che fin dai tempi di Ippocrate individuano i vari settori e momenti dell’arte medica. Daqualche tempo si parla anche di gerontologia delle apparecchiature (equipment gerontology) conriferimento all’invecchiamento precoce di sistemi elettronici, che possono perdere nel giro di pochianni le caratteristiche di fedeltà e qualità loro richieste, e alla conseguente necessità di allungare laloro vita operativa contrastando i vari tipi di degrado cui possono essere soggetti. Vengono poiimpiegate molte espressioni di derivazione medica.

Il cancro del bronzo è una forma di corrosione che terrorizza i curatori dei musei in possesso diopere di questo metallo rimaste interrate per secoli. Queste opere sono in genere ricoperte dadiversi strati di prodotti di corrosione: quello più interno, il più sottile, è spesso costituito da clorurorameoso. Quando il bronzo viene riportato a contatto con l’atmosfera, specialmente se questa èumida ed inquinata, lo strato di cloruro rameoso può trasformarsi in paratacamite, un prodottovoluminoso verde costituito da un cloruro basico di rame variamente idrato (CuCl2*3CuO*nH2O),che distacca e distrugge la patina che ricopre l’opera danneggiandola irreparabilmente.

La peste dello stagno è la trasformazione, che avviene praticamente solo a bassissime temperature,dello stagno bianco, il metallo lucente che tutti conosciamo, in stagno grigio. Questo processo siproduce con aumento di volume per cui provoca la polverizzazione del metallo e quindi ladistruzione degli oggetti colpiti dalla peste. È ciò che successe nella disastrosa campagna di Russiaai bottoni dalle giubbe dei soldati di Napoleone o alle stoviglie in peltro dei suoi ufficiali oppurenella spedizione antartica di Amundsen alle scatolette di carne di banda stagnata sigillate consaldature di stagno.

La sensibilizzazione degli acciai inossidabili è il processo per cui questi materiali, in certi intervallidi temperatura, subiscono al contorno dei loro grani cristallini una precipitazione di carburi dicromo che cambia la composizione di queste zone per cui, a contatto con particolari ambientiaggressivi, subiscono forti attacchi corrosivi comportandosi, più o meno, come un organismosensibilizzato da un allergene che sviluppa reazioni abnormi ogni volta che entra in contatto conquell’allergene.

Per la verità quando si è passati dalla fase delle osservazioni fenomenologiche e dellaclassificazione delle forme di degrado, che potremmo definire di tipo linneiano, a quella del loroinquadramento razionale, mentre i termini sopra elencati e alcuni altri, come fatica oinvecchiamento, penetrati a fondo nel lessico tecnico-scientifico della corrosione, sono rimasti;molte espressioni di derivazione medica sono sparite o sono sopravvissute solo in alcuni ambiti nonspecialistici, ad esempio in quello divulgativo o giornalistico.

Tra le espressioni scomparse ricordiamo il nome di bacillo del cemento dato dagli studiosi deldegrado del calcestruzzo all’ettringite cioè al sale espansivo che si forma nelle paste cementizie inseguito alla penetrazione di solfati e della loro reazione con gli alluminati di calcio presenti perdare cristalli aghiformi di un trisolfato idrato di calcio e alluminio (3CaO*Al2O3*3CaSO4*32H2O) eche può provocare nelle strutture in cemento armato fessurazioni, delaminazioni e distacchi; iltermine infezione con cui Evans indicava l’effetto di contagio corrosionistico che in alcuni casi iprodotti di corrosione possono provocare nelle regioni attorno la zona attaccata; la parola sangue(blut) con cui i corrosionisti tedeschi indicavano i prodotti di ossidazione del ferro cui dà luogo lacorrosione per sfregamento che, invece, i loro colleghi di altre nazioni, meno sanguigni oprobabilmente più golosi, chiamavano cacao; ed anche altre espressioni quali carie verde (ma ininglese si dice green rot), cioè l’attacco a caldo che subiscono alcune leghe di nichel, la malattiaverde (green deasese) che è un altro modo di chiamare il cancro del bronzo, il morbo di Byne cioèl’appannamento del guscio calcareo delle conchiglie conservate nei musei a causa dell’acidoacetico rilasciato dal legno delle teche che le contengono.

Corrosione medicinaAl di là dei singoli termini o di particolari espressioni, almeno fino agli anni cinquanta-sessanta il legame tracorrosione e medicina era espresso in modo ancor più diretto. Ad esempio il professor Roberto Piontellinell’introduzione del volume “Elementi di teoria della corrosione a umido dei materiali metallici” (Ed.Longanesi, 1962) scrive: “Il campo della corrosione è con molta aderenza paragonabile a quello dellamedicina. Per i materiali metallici la corrosione è senza dubbio la più insidiosa causa di decadimento e dimorte e al corrosionista si presenta il compito in genere assai arduo di diagnosticare il male, di stabilirne le


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cause di prevenirlo ove possibile altrimenti di reprimerlo o contenerlo entro i limiti accettabili..... A questoscopo deve costruirsi il suo atlante di anatomia patologica dei materiali esposti ai più svariati ambientiaggressivi, edificare il corpus della sua diagnostica, sviluppare una sempre più efficace farmacologiaanticorrosionistica.” E il Prof. Felice De Carli nel libro di divulgazione scientifica, “La vita deimetalli” (Ed Vallardi, 1956) dedica un capitolo a: “Patologia profilassi e terapie metallurgiche” ecosì parla della peste dello stagno. “Se si mantiene a temperature molto basse lo stagno biancoaccanto a un poco di quello trasformato in polvere si constata che il semplice contatto basta astabilire un vero e proprio contagio per cui lo stagno bianco si ricopre rapidamente di macchiegrigie e dopo poco tempo si ammala del tutto: precisamente come avviene nel corpo umano acausa delle più terribili malattie. Teoricamente lo stagno dovrebbe diventare cagionevole di salutee sensibile alla mortale infezione al di sotto dei 18°C, di fatto si ammala e deperisce a vistad’occhio solo quando la temperatura scende al di sotto dei -30 ÷ -50 °C.”Per la verità non solo gli uomini di scienza ma anche gli scrittori e i poeti sottolineano spesso illegame tra degrado dei materiali e malattia, tra vita dei metalli e quella dell’uomo. Alcuni lo fannoper descrivere il fenomeno fisico altri per illustrare la condizione umana.

Nella prima categoria rientra ad esempio Carlo Emilio Gadda (“Restauri del Duomo” in “Lalettura” n.1, 1-1-1936, pp. 61-65) quando da ingegnere, anche se nel suo inconfondibile stile,descrive il degrado causato nelle statue del Duomo di Milano dalla corrosione di inserti di acciaio.Siccome non capita spesso di poter citare uno scrittore come Gadda per illustrare un caso dicorrosione e le sue conseguenze, ci sia concesso di riportare tutto il brano. “Nella parte alta delDuomo di Milano un armonioso comando ha radunato e schierato la coorte sull’allineata dellecuspidi: la coorte donatelliana dei santi, dei bianchi martiri [...] e Filippino ha disegnato le ogiveper tutti i sogni e le preghiere dei secoli. Le ogive per il momento, non danno luogo apreoccupazioni: ma i santi sono ancorati al capitello della guglia, (che li sorregge a guisa diplinto) da uno spinotto di ferro. La temperie, filtrando nella commessura d’appoggio, è venuta adossidare, a gonfiare il ferro. Per tal modo lo spinotto ha funzionato da cuneo, ha increpato e taloraspaccato netto il piedestallo: il santo è teoricamente libero di precipitare, diciamo ad un soffio divento più veemente del consueto e che spiri dalla parte opportuna.[...]. Un fatto uguale si verificanegli elementi della decorazione. Lo specioso fastigio ad archetti ogivali, terminanti in triangoloacuto con fiocco, intercalati da cuspidi, (il qual fastigio è detto nel gergo ”falconatura”) simantiene per un legamento in ferro a chiave continua: questa chiave o passante, come un lungostecco sul quale siano stati infilati uccelletti di gentil becco alternamente a lardelli e foglie disalvia, si gonfia negli anni come ogni rugginoso ferro dimenticato sui tetti: e spacca le partiportanti dell’ornatura nei punti staticamente vitali. Con questo, rende necessario il ricambio deglielementi del traforo: il ferro è la malattia del Duomo!”

Nel momento in cui Gadda scriveva, probabilmente non sapeva che la stessa malattia si era giàpresentata a Londra nella cattedrale di San Paolo ed era già stata vinta, fin dal 1925, con lasostituzione dell’acciaio usuale con acciai inossidabili austenitici (probabilmente la primaapplicazione di questi materiali nel restauro edilizio) e che stava provocando danni ingentissimi neitempli dell’Acropoli di Atene a causa di sciagurati interventi di ripristino effettuati all’inizio delsecolo utilizzando inserti di acciaio al carbonio (e questa volta purtroppo il problema fu risoltomolto più tardi ricorrendo ad inserti di titanio).

Oggi anche la malattia del Duomo è stata debellata e non solo i santi non sono più liberi diprecipitare ma non lo è neppure la Madonnina che li osserva dalla guglia più alta. Infatti gli spinottie i lunghi stecchi di ferro causa della corrosione sono stati sostituiti con altri in acciaio inossidabileAISI 316. E così pure si è fatto con gli altri inserti di acciaio presenti con funzione di rinforzo nellestatue o nell’edificio e, addirittura, nel caso della guglia più alta, quella della Madonnina, anchecon l’intera struttura metallica che la sostiene.

Rust never sleepsNella seconda categoria rientrano i poeti e gli artisti che parlano della corrosione dei metalli e deldegrado delle cose pensando in effetti alla vita dell’uomo e alla sua precarietà. Citiamo ad esempioShakespeare che nel King Lear accosta, nel momento culminante della tragedia, la rovina del re aquella della natura e del mondo: “O ruin’d piece of nature! This great world shall so wear out tonought!”; l’evangelista Matteo che, riportando il discorso della montagna, ammonisce: “non


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accumulatevi tesori sulla terra dove il tarlo e la ruggine logorano”; il cantante rock Neil Youngche, in uno dei suoi più importanti dischi Rust never sleeps (1979), canta l’angoscia per la vita chesi consuma -perché, appunto, la ruggine non dorme mai-, e il sogno dei romantici di tutti i tempi diviverla intensamente a costo di bruciarla. (“It is better to burn out than it is to rust”.)

I corrosionisti, che ben conoscono la tendenza dei metalli a ritornare alla polvere dei loro ossidi edei loro sali da cui la metallurgia li aveva estratti, e ogni giorno sperimentano come questo ritornoeffettivamente si produca per il venir meno, sotto i colpi del tempo che passa, di condizioni dipassività, di barriere protettive o di inibizioni corrosionistiche, sono i primi a capire perché tantipoeti, artisti o santi possano vedere nella vita dei metalli e nel loro ritorno alle condizioni iniziali dicombinazione con sostanze ambientali, una metafora della propria vita e del proprio destino.

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