Che cos'è l'acciaio inossidabile resistente alla corrosione?

Nel campo degli acciai inossidabili resistenti alla corrosione esistono diversi termini come "inox, inossidabile, resistente alla ruggine, resistente alla corrosione, acciaio inossidabile, INOX, acciaio al cromo, acciaio al cromo-nichel, acciaio V2A, acciaio V4A" ecc., che spesso suscitano nei non addetti ai lavori idee errate e spesso esagerate. Tutti questi termini sono riassunti di seguito sotto il termine "acciaio inossidabile resistente alla corrosione". Gli acciai inossidabili resistenti alla corrosione sono leghe a base di ferro, ovvero, ad eccezione di alcuni tipi particolarmente legati e resistenti alla corrosione, sono composti per almeno il 50% da ferro.

L'acciaio inossidabile resistente alla corrosione è un materiale prodotto in modo tale da essere resistente alla corrosione. Ma cosa significa esattamente e come funziona? Fondamentalmente, gli acciai inossidabili resistenti alla corrosione sono leghe di ferro che vengono rese resistenti alla corrosione mediante l'aggiunta mirata di vari elementi di lega come cromo, nichel o molibdeno. In sostanza, è il cromo a rendere l'acciaio resistente alla corrosione. A partire da un contenuto di cromo di circa il 12%, sulla superficie si forma uno strato passivo denso e protettivo che impedisce agli agenti atmosferici aggressivi di attaccare l'acciaio. L'aggiunta di altri elementi aumenta ulteriormente la resistenza. Un punto importante da sottolineare è che la resistenza alla corrosione dell'acciaio inossidabile dipende dalla sua composizione chimica. Ciò significa che non tutti gli acciai inossidabili sono automaticamente resistenti alla corrosione. 

• Gli elementi di lega devono essere presenti in determinate concentrazioni per formare uno strato passivo sufficiente. 

• Un altro fattore è la lavorazione del materiale. Se, ad esempio, il materiale non è stato pulito o lavorato in modo adeguato, possono esserci punti in cui lo strato passivo è insufficiente o non si è formato affatto. In questi punti il materiale è più soggetto alla corrosione. 

• Anche l'ambiente in cui si trova il materiale gioca un ruolo importante. L'acciaio inossidabile resistente alla corrosione può durare quasi indefinitamente in aria pulita e asciutta. Tuttavia, in ambienti aggressivi, come ad esempio in presenza di aria salina o in aree industriali, è necessaria una manutenzione e una cura regolari.

Un acciaio inossidabile viene definito resistente alla ruggine o alla corrosione se non si corrode almeno in presenza di aria umida o in acqua pura contenente ossigeno.

Nel complesso, l'acciaio inossidabile resistente alla corrosione è un materiale che, se utilizzato e curato correttamente, offre molti vantaggi. È resistente alla corrosione e garantisce una lunga durata, il che alla fine può tradursi in un risparmio sui costi. 

Che cos'è la corrosione? 

La corrosione è definita come la reazione di un materiale metallico con l'ambiente circostante, che porta a un cambiamento misurabile del materiale e può compromettere la funzionalità del componente. In parole povere, la corrosione è la distruzione di un materiale metallico a causa di una reazione elettrochimica con l'ambiente circostante. Questa reazione si verifica quando l'acciaio entra in contatto con un ambiente corrosivo. Nel caso dell'acciaio non legato, è sufficiente l'acqua pura, che spesso contiene una certa quantità di ossigeno disciolto, per causare la corrosione.

La corrosione dell'acciaio dipende da fattori quali la composizione chimica del materiale, la concentrazione delle sostanze corrosive presenti nell'ambiente (mezzo), la temperatura ed eventuali impurità presenti nel mezzo. Anche piccole variazioni di temperatura, concentrazione e impurità possono, in determinate circostanze, determinare una variazione significativa della velocità di corrosione.

La composizione dell'acciaio è un fattore importante che determina la sua resistenza alla corrosione in un determinato ambiente. Gli acciai inossidabili diventano più resistenti alla corrosione grazie alla lega con cromo, molibdeno, nichel e altri elementi. La presenza di questi elementi di lega porta alla formazione di uno strato di ossido passivo sulla superficie metallica, che protegge il metallo sottostante dalla corrosione. Maggiore è la percentuale di elementi di lega come cromo, molibdeno e nichel, maggiore è generalmente la resistenza alla corrosione.

Anche la concentrazione delle sostanze corrosive presenti nell'ambiente (mezzo) è un fattore importante che determina se l'acciaio inossidabile si corrode o meno. Se la concentrazione di cloruri o acidi è elevata, lo strato di ossido passivo sulla superficie metallica viene attaccato, causando corrosione. Un contenuto inferiore di sostanze corrosive nell'ambiente riduce l'attacco corrosivo o lo arresta completamente.

Anche la temperatura influisce sul comportamento corrosivo degli acciai inossidabili. In generale, un aumento della temperatura comporta un'accelerazione del tasso di corrosione, poiché le reazioni chimiche avvengono più rapidamente. Allo stesso tempo, un raffreddamento della temperatura ambiente può ridurre il tasso di corrosione.

Anche eventuali impurità presenti nel mezzo possono influire sulla velocità di corrosione. Esse possono sia aggravare le condizioni di corrosione (ad es. cloruri negli acidi) sia, in alcuni casi, ridurle (effetto tampone).

Uno sguardo al pericolo insidioso della corrosione

La corrosione è un fenomeno molto diffuso e purtroppo fin troppo noto, che può verificarsi in diversi settori e applicazioni, dall'industria alimentare all'edilizia fino alla tecnologia di produzione, se si sceglie il materiale sbagliato. Gli effetti della corrosione possono essere notevoli e causare costi elevati. Nel seguente articolo esamineremo le sfide e mostreremo i tipi di corrosione con esempi nel settore della costruzione di piscine e nella produzione alimentare, tra cui un caseificio.

Corrosione nei caseifici: sfide e soluzioni

I danni causati dalla corrosione sono un problema ben noto in molti settori industriali e anche i caseifici non ne sono immuni. In un caso concreto è stato riscontrato che in un caseificio venivano utilizzati tubi saldati in "V2A" come rivestimento delle resistenze elettriche. Queste resistenze servono a riscaldare a una temperatura di 70 °C un bagno di acido fosforico (1%) in cui vengono puliti gli utensili del caseificio. Purtroppo, dopo un periodo di tempo relativamente breve si sono verificati danni da corrosione sotto forma di depositi e segni di corrosione puntiforme.

La causa di questo danno è da ricercarsi nell'introduzione di sale (NaCl) e proteine nel bagno di acido fosforico durante il processo di pulizia degli strumenti della latteria. Poiché il bagno non veniva pulito o sostituito regolarmente, si è verificata una concentrazione di queste impurità. I cloruri presenti nel bagno rendono l'acido fosforico molto più aggressivo e provocano la corrosione dei tubi saldati. I prodotti di corrosione che ne derivano (Fe3+, Cr3+, Ni2+) provocano una denaturazione delle proteine, che si depositano poi come sostanze solide attorno al punto di corrosione. La colorazione verde e marrone deriva dai prodotti di corrosione depositati nelle proteine.

Per evitare tali danni, sono possibili diverse soluzioni. Tuttavia, spetta in ultima analisi al cliente o al gestore dell'impianto decidere quali misure attuare. Di seguito vengono illustrate alcune possibili soluzioni:

• Utilizzo di materiali più resistenti alla corrosione: al posto dei tubi saldati in "V2A" è possibile utilizzare acciai inossidabili legati al molibdeno con una maggiore resistenza alla corrosione. Ne sono un esempio i materiali 1.4435 e 1.4462, che presentano una migliore resistenza ai fluidi aggressivi.

• Pulizia regolare e sostituzione del bagno: per evitare l'accumulo di sali e proteine nel bagno di acido fosforico, è necessario pulirlo regolarmente e, se necessario, sostituirlo. In questo modo si evita un'eccessiva concentrazione di cloruri e si riduce il rischio di corrosione aggressiva.

• Monitoraggio della vasca: un monitoraggio regolare della concentrazione di cloruro, della conduttività o eventualmente del valore pH nella vasca può segnalare tempestivamente eventuali cambiamenti. Intervenendo per tempo è possibile adottare misure volte a prevenire l'attacco corrosivo.

• Riduzione della temperatura del bagno: una riduzione della temperatura del bagno può contribuire a diminuire l'aggressività dell'acido fosforico e quindi a minimizzare il rischio di danni da corrosione.

È importante sottolineare che la scelta delle soluzioni dipende da diversi fattori, quali i requisiti specifici del caseificio, il budget e le condizioni operative. La stretta collaborazione tra operatori, ingegneri ed esperti di protezione dalla corrosione è fondamentale per trovare la soluzione migliore e garantire l'integrità a lungo termine degli impianti nei caseifici.

I danni causati dalla corrosione possono avere conseguenze significative nei caseifici, sia dal punto di vista finanziario che della sicurezza alimentare. È quindi fondamentale adottare misure adeguate per prevenire tali danni e garantire la longevità degli impianti.

Corrosione nella costruzione di piscine: il pericolo della corrosione sotto tensione indotta dal cloruro

La costruzione e la manutenzione delle piscine rappresentano una sfida particolare, soprattutto quando si tratta di protezione dalla corrosione. Un triste incidente che evidenzia l'importanza di questo problema si è verificato nel 1985 nella piscina coperta di Uster. Qui è crollato il soffitto del peso di circa 200 tonnellate. 12 persone hanno perso tragicamente la vita. 

Si è scoperto che le staffe di fissaggio e le barre in 1.4301 hanno ceduto a causa della corrosione sotto tensione indotta dal cloruro. 

La corrosione da tensocorrosione indotta dal cloruro è una forma specifica di corrosione che può verificarsi nelle piscine. Gli ioni cloruro, che nell'acqua sono causati dall'uso di disinfettanti come il cloro, possono attaccare localmente lo strato passivo e, in presenza di tensioni, provocare crepe. Particolarmente a rischio sono gli acciai inossidabili austenitici come il tipo 1.4301.

Per evitare danni così gravi, è necessario adottare misure adeguate durante la costruzione della piscina. Ecco alcuni passaggi importanti per ridurre al minimo il rischio di corrosione:

• Selezione di materiali resistenti alla corrosione: Quando si scelgono i materiali per la costruzione di una piscina, è fondamentale optare per quelli giusti. Si consiglia di rivolgersi a esperti per scegliere i materiali ottimali per applicazioni e condizioni ambientali specifiche. Nel nostro blog scriviamo in modo dettagliato sulla scelta dei materiali giusti.  

• Progettazione e realizzazione accurate: Una progettazione e una realizzazione accurata della piscina sono fondamentali per identificare e prevenire potenziali problemi legati alla corrosione. Ciò include un dimensionamento adeguato degli elementi strutturali, la prevenzione della formazione di fessure e la scelta dei materiali corretti.

• Manutenzione e ispezione regolari: Un programma di manutenzione e ispezione efficace è fondamentale per individuare tempestivamente i segni di corrosione e adottare le misure adeguate. Ciò comprende il monitoraggio della composizione chimica dell'acqua, la pulizia e l'ispezione degli elementi di fissaggio e, se necessario, la riparazione o la sostituzione del materiale corroso.

• Consulenza professionale: Nella progettazione e nella costruzione di piscine è consigliabile avvalersi del supporto di professionisti ed esperti in materia di protezione dalla corrosione. Essi possono fornire preziosi consigli e soluzioni per garantire la durata e la sicurezza della piscina.

La storia della piscina coperta di Uster è una prova lampante della grave minaccia che la corrosione può rappresentare nella costruzione di piscine. Tuttavia, grazie a un'attenta selezione dei materiali, una progettazione accurata, una manutenzione regolare e una consulenza professionale, è possibile evitare potenziali danni e garantire la sicurezza e la durata delle piscine. 

Proteggere dalla ruggine

Desiderate proteggere a lungo termine i vostri componenti in acciaio resistente alla corrosione dalla ruggine? Con i consigli e i trucchi giusti potete prolungare notevolmente la durata dell'acciaio inossidabile resistente alla corrosione. 

• Strategia 1: La scelta del materiale giusto

• Strategia 2: Controllo degli influssi ambientali nell'ambiente circostante l'acciaio inossidabile 

• Strategia 3: Pulizia e cura regolari dell'acciaio inossidabile 

• Strategia 4: Evitare l'uso di acidi forti nella pulizia dell'acciaio inossidabile

• Strategia 5: Evitare l'esposizione all'acqua salata o all'aria marina.

• Strategia 6: Creare le condizioni di stoccaggio adeguate per l'acciaio inossidabile

I suggerimenti sopra riportati sono descritti nel nostro blog: "Proteggere dalla ruggine: 6 misure definitive contro la corrosione"

Diversi tipi di corrosione 

La corrosione può essere ricondotta a diversi meccanismi e manifestazioni. Sebbene possano apparire diverse, hanno tutte la stessa causa: l'«insufficiente passività» dell'acciaio in determinate condizioni. Ecco alcune delle principali manifestazioni di corrosione che possono verificarsi:

• Corrosione uniforme o generale

• Corrosione puntiforme (indotta dal cloro)

• corrosione interstiziale

• Corrosione da contatto (corrosione galvanica)

• Corrosione intercristallina (corrosione dei bordi dei grani, disgregazione dei grani)

• Corrosione da tensocorrosione (SRK)

• fatica da corrosione

• corrosione da erosione

• ruggine esterna

I tipi di corrosione sopra citati sono descritti nel nostro blog: "I rischi di corrosione sotto la lente: i diversi tipi di corrosione dell'acciaio inossidabile"

Passività o «Cosa rende l'acciaio inossidabile resistente alla corrosione?»

In presenza di aria umida o acqua ossigenata, la superficie non protetta di un acciaio a bassa lega reagisce molto rapidamente, ovvero si arrugginisce. La ruggine è costituita da una miscela eterogenea di ossidi e idrossidi di ferro. Poiché questo strato è permeabile all'ossigeno e all'umidità, gli idrossidi che si formano inizialmente possono reagire ulteriormente trasformandosi in ossidi di ferro. Anche la superficie dell'acciaio sottostante lo strato di ruggine può continuare ad arrugginirsi fino a quando tutto il ferro elementare disponibile viene convertito in idrossido o ossido di ferro. Gli strati di ruggine sono inoltre fragili e poco aderenti, il che significa che si sfaldano facilmente. 

Gli acciai resistenti alla corrosione devono la loro resistenza soprattutto al cromo, elemento di lega. 

I cromatomi presenti sulla superficie dell'acciaio reagiscono con l'ossigeno atmosferico formando ossido di cromo. L'ossido di cromo forma sulla superficie uno strato dello spessore di circa 0,001 - 0,01 µm (spessore di un capello umano: circa 0,05 mm!), che è aderente, chimicamente molto resistente e denso. Lo strato non solo è molto elastico, ma in presenza di ossigeno e di una superficie pulita è anche autoformante e autorigenerante. In condizioni adeguate, lo strato raggiunge circa l'80% del suo spessore finale in pochi giorni. In questo stato, l'acciaio viene definito passivo. 

Attraverso la passivazione (immersione in acido nitrico diluito) è possibile creare artificialmente lo strato passivo in pochi minuti. Lo strato di ossido di cromo funge inoltre da barriera tra il mezzo e l'acciaio inossidabile. In un ambiente privo di ossigeno non si verifica alcuna (nuova) formazione dello strato passivo, ovvero l'acciaio rimane allo stato attivo; il tasso di corrosione dipende dalla velocità di dissoluzione nel mezzo corrispondente. La velocità di dissoluzione viene ridotta dagli elementi aggiunti (nichel, molibdeno, rame).

Conclusione: la conoscenza è una potente protezione contro la corrosione.

L'acciaio resistente alla corrosione è un materiale indispensabile per l'uso industriale. Grazie alla sua elevata resistenza agli attacchi corrosivi , può essere utilizzato in numerosi campi di applicazione. È importante notare che la sua resistenza dipende dalla sua composizione chimica, dalla lavorazione e dall'aggressività dell'ambiente circostante. Una valutazione errata di questi fattori può causare danni da corrosione, come descritto sopra nei due esempi. Tuttavia, con un'attenta progettazione e tenendo conto dell'ambiente, l'acciaio inossidabile è un materiale estremamente durevole, richiede poca manutenzione ed è riciclabile al 100 %. Pertanto, l'uso dell'acciaio inossidabile comporta notevoli risparmi per tutta la sua durata di vita.

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