Il fenomeno della corrosione

Il fenomeno della corrosione e la protezione catodica.

Generalità e metodi.

E’ noto che i metalli in genere, e quindi le tubazioni metalliche o dotate di armature metalliche, a contatto con terreno od acqua si trasformano per naturale tendenza in ossidi o sali del metallo. Questa trasformazione è provocata da un fenomeno di natura elettrochimica per il quale, a causa di scambi di correnti elettriche fra tubo e terreno, si verifica un passaggio in soluzione di metallo sotto forma ionica. Questa asportazione di particelle elementari metalliche dalla tubazione porta nel tempo alla formazione di crateri od anche alla perforazione della condotta.

 

Le condizioni ambientali principali che possono causare i fenomeni corrosivi su tubazioni metalliche interrate sono due:

 

1 – Aggressività del terreni in conseguenza della loro costituzione chimico-fisica sempre molto variabile sia localmente, sia nel tempo (aerazione, umidità, pH, ecc.). Questi fenomeni corrosivi possono essere favoriti da alcune specie batteriche le quali esaltano le reazioni elettrochimiche già in atto.

 

2 – Correnti vaganti disperse da ferrovie o tranvie a trazione elettrica, che usano i binari come conduttori di ritorno della corrente alle sottostazioni di alimentazione. Per difendere le tubazioni di acciaio da questi fenomeni corrosivi si deve anzitutto prevedere, in fase di progettazione e di messa in opera, la loro protezione passiva (rivestimenti, giunti isolanti, isolamenti vari ecc.), avente lo scopo di ridurre gli scambi di corrente elettrica fra le tubazioni ed il terreno.

 

La protezione passiva può essere collaudata a rinterro avvenuto e senza effettuare scavi lungo il tracciato delle condotte mediante una serie di semplici misure elettriche.

 

In tutti quei casi dove la presenza, anche sola sospetta, di correnti vaganti o la natura particolarmente aggressiva dei terreni di posa lascia prevedere elevate possibilità di corrosione, dopo effettuato il rinterro e talora ad impianto già in esercizio, vengono effettuati gli opportuni rilievi per stabilire la necessità dell ‘installazione della protezione catodica e le caratteristiche da assegnare alla stessa. La protezione catodica ha lo scopo di portare le tubazioni ad un livello di potenziale rispetto al terreno tale che non siano possibili fenomeni corrosivi. Essa può essere ottenuta inviando, attraverso un apposito circuito elettrico ausiliario, una corrente dal terreno al tubo di senso contrario a quello delle correnti di corrosione, mediante gruppi di alimentazione od anodi reattivi.

 

Ogni gruppo di alimentazione è costituito da un alimentatore, un dispersore anodico e dai rispettivi posti di misura.

 

L’alimentatore è costituito da un trasformatore, un reattore magnetico saturabile per mantenere costante la erogazione di corrente al variare del carico (ad es. per il variare dell’umidità del terreno), un ponte di raddrizzatori e da strumenti di misura. L’alimentatore è allacciato alla rete di distribuzione dell’energia elettrica monofase a b.t. (160, 220, 280 o 380 V) ed ha il polo negativo collegato alla tubazione e quello positivo al dispersore anodico (ved. fig. 1).

alimentatore

Fig.1

Normalmente la corrente erogata non supera il 70 % ca. di quella nominale dell’alimentatore per sopperire ad eventuali maggiori richieste di corrente (ad es. per estendere la protezione catodica ad altre tubazioni).

I dispersori anodici sono in genere costituiti con materiale ferroso di ricupero ed hanno una bassa resistenza verso terra in modo da ridurre al minimo ii consumo dell’energia elettrica ; la loro durata è prevista per 15 anni.

 

Mediante i posti di misura per gli alimentatori è possibile controllare con strumenti mobili la corrente erogata, la tensione continua ai morsetti di uscita ed il potenziale della tubazione rispetto ai terreno (Cu/ Cu SO4) nel punto di installazione dell’alimentatore. Mediante i posti di misura per i dispersori è possibile seguire nel tempo il funzionamento dei vari elementi del dispersore e rilevare eventuali disservizi.

I gruppi di alimentazione non richiedono controlli o manutenzioni particolari, ma solo letture periodiche degli strumenti installati sul quadro degli alimentatori.

Nella seguente tabella sono indicati, in funzione del grado di isolamento medio, delle lunghezze e delle superfici massime delle tubazioni, le possibilità di impiego ed i consumi annui di energia elettrica dei gruppi di alimentazione piccoli, medi e grandi.

IMPIANTO
Tipo 1
Tipo 2
Tipo 3 (*)
Tipo 4 (*)
Isolamento buono
Lungh. max. (km)
7
10
15
20
Superfici. max. (m2)
15.000
25.000
50.000
75.000
Isolamento sufficiente
Lungh. max. (km)
3
5
7
10
Superfici max. (m2)
3.000
5.000
10.000
15.000
Consumo annuo medio dell’energia elettrica (KWh)
200
500
2000
5.000

Da questa tabella si può rilevare la notevole importanza che ha l’isolamento delle tubazioni sul tipo di impianto da impiegare e di conseguenza sul suo costo di installazione e di esercizio.

 

 

Gli anodi reattivi impiegati per la protezione catodica delle superfici esterne delle condotte interrate sono normalmente costituiti da leghe a base di magnesio; essi sono distribuiti lungo il tracciato delle tubazioni ed interrati ad una distanza di alcuni metri e ad una profondità di 1,5 ÷ 2 m. Il collegamento tubo-anodo viene effettuato mediante un cavo di rame interrato.

 

Il numero ed il peso degli anodi varia in funzione del diametro, della lunghezza e dell’isolamento dal terreno delle condotte da proteggere; per le tubazioni interrate si prevede in genere una durata di 10 anni, trascorsi i quali occorre sostituire il materiale anodico.

Gli anodi reattivi sono impiegati normalmente per condotte di limitato sviluppo e solo nei casi in cui queste non sono interessate da correnti vaganti ed attraversano terreni aventi una bassa resistività elettrica media.

In passato si è ricorso anche all’installazione di drenaggi elettrici per tubazioni scarsamente isolate ed interessate da correnti vaganti di origine ferroviaria o tramviaria. Con questo sistema le correnti elettriche circolanti entro le tubazioni venivano convogliate ai binari delle linee ferroviarie o tramviarie attraverso un cavo di rame, raddrizzatori o relè (in modo che la corrente passasse solo dalle tubazioni ai binari e non viceversa) e resistenze di regolazione. Attualmente i drenaggi sono però in disuso perché richiedono continui controlli e frequenti messe a punto.

 

 

Per la protezione catodica della superficie interna di condotte convoglianti liquidi aggressivi (acque marine, acque luride, industriali, soluzioni di sali in genere ecc.) possono essere vantaggiosamente impiegati, unitamente ad un rivestimento isolante (resine epossidica, bitume ecc.), anelli reattivi installati alle estremità dei tubi (vedi fig. 2 ). Questi anelli completano la protezione nelle zone in cui manca il rivestimento (ad es. in corrispondenza nelle saldature

dei tubi).

9

Fig.2

ALTRI
ARTICOLI