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Perché la corrosione è importante?
Secondo l'Associazione per la protezione e le prestazioni dei materiali (AMPP), il costo annuale totale stimato della corrosione è pari a 3,5% del PIL di un paese [1]. Uno studio internazionale AMPP [2] ha scoperto che solo negli Stati Uniti, il costo relativo alla corrosione può essere pari a $ 1,4 miliardi di dollari all'anno nel settore dell'esplorazione e produzione di petrolio e gas. Questa cifra sale ancora più in alto, fino a $ 40 miliardi di dollari per distribuzione gas e acqua potabile più reti fognarie. Questo è un problema inevitabile con un costo elevato da sostenere.
Anche se la corrosione stessa non è inevitabile, può essere controllata utilizzando il materiale giusto nel posto giusto. L'utilizzo di un metodo di prova affidabile che valuti la resistenza del materiale alla corrosione e ne preveda il potenziale cedimento è della massima importanza. Questo metodo di prova dovrebbe anche essere conveniente e praticabile.
Cos'è la corrosione?
La corrosione si riferisce a un processo naturale che comporta il deterioramento o la degradazione di metalli e leghe attraverso una reazione chimica. Il tasso di corrosione dipende fortemente dal tipo di materiale, dalla temperatura ambiente, dai contaminanti/impurità, e da altri fattori ambientali. La maggior parte dei fenomeni di corrosione sono di natura elettrochimica e consistono in almeno due reazioni sulla superficie dei metalli o delle leghe.
Questi processi elettrochimici richiedono tre elementi principali:
- Anodo: dove si verifica la corrosione del metallo.
- Catodo: il conduttore elettrico, che non viene consumato durante il processo di corrosione nella configurazione della cella elettrochimica reale.
- Elettrolita: il mezzo corrosivo che consente il trasferimento di elettroni tra l'anodo e il catodo.
A seconda dei materiali e dell'ambiente, la corrosione può verificarsi in modi diversi, ad es corrosione uniforme, corrosione vaiolatura, corrosione interstiziale, corrosione galvanica, o corrosione microbiologicamente indotta per citarne solo alcuni. Scopri di più sui diversi tipi di corrosione nel nostro White paper gratuito.
White paper: Fondamenti della ricerca sulla corrosione elettrochimica
Questo white paper include anche dettagli sulle tecniche elettrochimiche rilevanti, tra cui la Voltammetria lineare a sweep (LSV), la Spettroscopia di impedenza elettrochimica (EIS) e il rumore elettrochimico (ECN o ZRA). Queste tecniche consentono l'esplorazione dei meccanismi di corrosione, il comportamento di diversi materiali, la velocità con cui si verifica la corrosione, e anche di determinare l'idoneità delle soluzioni di protezione dalla corrosione come rivestimenti protettivi e inibitori, tra gli altri.
Scopri di più su questi argomenti individualmente con la nostra selezione di Application Notes gratuite qui.
EIS Parte 1 – Principi di base
EIS di tre campioni di alluminio rivestito
Corrosione Parte 2 – Calcolo dei Parametri di Corrosione con NOVA
Corrosione parte 3 – misura della resistenza di polarizzazione
Corrosione parte 4 – modelli di circuiti equivalenti
Corrosion parte 5 – inibitori di corrosione
Conformità a norme e standard
Le seguenti tecniche sono conformi ad ASTM quando vengono seguite le linee guida fornite (fai click su un collegamento per scaricare la corrispondente Application Note Metrohm gratuita):
- Temperatura critica di vaiolatura (CPT)
- Polarizzazione ciclica della scala galvanica
- ASTM G5: misure della polarizzazione anodica potenziodinamica
- Misure della polarizzazione potenziodinamica ciclica come da ASTM G61
- Riduzione coulometrica secondo ASTM B825
- Misura dell'efficienza dell'inibitore di corrosione in flusso turbolento secondo ASTM G185
Creazione di condizioni di flusso del tubo nel tuo laboratorio di corrosione
La corrosione interna è la causa più problematica di guasto della tubazione. Per comprendere i fondamenti della rottura per corrosione e le sue cause profonde all'interno delle tubazioni, è necessario creare un ambiente simile in laboratorio.
L'Elettrodo a cilindro rotante (RCE) è parte integrante della creazione di esperimenti elettrochimici idrodinamici in laboratorio che creano condizioni di flusso turbolento che simulano realisticamente la situazione dei liquidi che scorrono attraverso i tubi. L'RCE può essere utilizzato con la maggior parte delle tecniche elettrochimiche come cronoamperometria, cronopotenziometro e sweep di potenziale.
Lo studio della velocità di corrosione in funzione della velocità di rotazione (flusso convettivo) è una delle applicazioni più comuni per l'RCE. Gli studi di corrosione possono essere eseguiti utilizzando misure di polarizzazione lineare o ciclica (LP, DPD, CP), spettroscopia di impedenza elettrochimica (EIS) e rumore elettrochimico (ECN) rispetto alla velocità di rotazione.
I risultati ottenuti con metodi elettrochimici sono più accurati e si ottengono più rapidamente rispetto ai metodi convenzionali di indagine sulla corrosione (es. nebbia salina), fornendo maggiore efficienza e produttività a qualsiasi laboratorio di misurazione della corrosione. Scopri l'RCE e come simulare condizioni realistiche del flusso dei tubi in laboratorio combinate con tecniche di corrosione elettrochimica nel nostro White paper gratuito.
Un metodo tipico negli studi sulla corrosione elettrochimica è la polarizzazione lineare (LP). Con questo metodo è possibile valutare il comportamento alla corrosione di un campione in condizioni di flusso del tubo (cioè flusso turbolento) e conoscere la velocità di corrosione del campione a una determinata portata.
Metrohm offre due Application Notes che utilizzano questa tecnica in modo specifico:
Il diagramma di Tafel ottenuto dalla misurazione LP fornisce un'indicazione del potenziale di corrosione. Utilizzando strumenti di analisi dedicati nel software NOVA di Metrohm Autolab, è possibile eseguire l'analisi del tasso di corrosione e calcolare il tasso di corrosione, fornendo un'indicazione di quanto arrugginirà il tubo in un anno (in mm/anno) in determinate condizioni. Una volta che queste informazioni sono disponibili per un determinato materiale, è possibile sviluppare un ambiente più resistente alla corrosione applicando un determinato rivestimento o un inibitore di corrosione.
Una seconda valutazione può essere eseguita per sapere quanto arrugginirà il tubo in un anno, in queste condizioni resistive. Nell'esempio seguente, in condizioni standard, il tasso di corrosione dell'acciaio al carbonio è misurato a 0,25 mm/anno. Tuttavia, quando si utilizza uno specifico inibitore di corrosione (in questo caso triptamina), le prestazioni sono notevolmente migliorate e la velocità di corrosione scende a 0,065 mm/anno. Questi risultati possono essere raggiunti in pochi minuti utilizzando metodi elettrochimici, mentre con metodi convenzionali (ad es. camera a nebbia salina combinata con analisi della perdita di peso), sono necessari alcuni mesi per concludere i risultati. Questa è un'enorme differenza di efficienza!
| Parametro di corrosione | Nessun inibitore | Con Inibitore |
| Err (V) dalla regressione lineare | -0,479 | -0,392 |
| Err (V) dall'analisi di Tafel | -0,482 | -0,396 |
| Rp (Ω) dalla regressione lineare | 42,62 | 135,96 |
| Rp (Ω) dall'analisi di Tafel | 43,32 | 136,39 |
| Tasso di corrosione (mm/anno) dall'analisi di Tafel | 0,25 | 0,065 |
Riassunto
Comprendere il comportamento alla corrosione di un materiale in condizioni di vita reale aiuta i produttori a ottimizzare più rapidamente la progettazione del materiale in termini di resistenza alla corrosione, utilizzando un materiale più adatto per i tubi o utilizzando adeguati metodi di protezione dalla corrosione (ad es. rivestimenti o corrosione inibitori), il che si traduce in un notevole risparmio sui costi e in un funzionamento più sicuro.
La tua conoscenza "take-aways"
White paper: Fondamenti della ricerca sulla corrosione elettrochimica
