Scritto da: Emma, Ingegnere Tecnico Vendite Reviewed by: Ethan, Ingegnere Materiali
Considerate uno scenario tipico di ingegneria: un fabbricante assembla un involucro in alluminio utilizzando elementi di fissaggio in acciaio inossidabile, o attacca un supporto in acciaio al carbonio a un serbatoio in acciaio inossidabile.Tutto sembra corretto all'installazione ̇ i materiali sono solidiDodici mesi dopo, l'alluminio e l'acciaio al carbonio mostrano buche profonde e localizzate concentrate nella giunzione.mentre l' acciaio inossidabile sembra quasi intatto.
Il guasto non è causato da un materiale difettoso.corrosione galvanica- l'attacco accelerato che si verifica quando due metalli dissimili sono collegati elettricamente in presenza di un elettrolita.Questa è una delle modalità di guasto più spesso sottovalutate negli assemblaggi a metallo mistoE' completamente prevenibile con le giuste combinazioni di materiali, isolamento e design.
Questo articolo spiega comecorrosione galvanica in acciaio inossidabilesi sviluppa quando l'acciaio inossidabile è accoppiato con alluminio o acciaio al carbonio, fattori che ne determinano la gravità,e i passi pratici che gli ingegneri e gli acquirenti possono compiere per specificare e costruire assemblaggi che durino.
Corrosione galvanica anche chiamatacorrosione metallica diversaIl processo elettrochimico richiede la presenza di tre condizioni simultaneamente:
Quando queste tre condizioni esistono, i due metalli formano uncellule galvanicheUn metallo diventa ilanodoe si corrode ad un ritmo accelerato; l'altro diventa ilcatodoLa forza motrice è la differenza di potenziale elettrico tra i due metallicorrente galvanicafluisce tra di loro attraverso l'elettrolita.
In linea di massima, lametallo meno nobile (più attivo)Il comportamento effettivo dipende dalle leghe specifiche coinvolte, dalla loro condizione superficiale, dal loro comportamento fisico, dal loro comportamento fisico, dal loro comportamento fisico, dal loro comportamento fisico, dal loro comportamento fisico.ambienteUn metallo anodico in un ambiente può comportarsi in modo diverso in un altro.
Lezione chiave:La corrosione galvanica non è una proprietà di un singolo materiale, è una proprietà delcombinazioneLo stesso acciaio inossidabile che funziona bene da solo può causare una rapida corrosione di un componente di alluminio o acciaio al carbonio accoppiato.
È inoltre importante distinguere la corrosione galvanica da altre corrosioni.Pittura- ecorrosione delle fessuresono attacchi localizzati su un singolo metallo causati dalla concentrazione di cloruro e dall'esaurimento dell'ossigeno in zone confinate; non richiedono un secondo metallo.Corrosione generale dell'atmosferaLa corrosione galvanica è specificamente l'attacco accelerato di un metallo spinto dal suo accoppiamento elettrico con un metallo diverso, più nobile.
Ilserie galvanicaè una classificazione dei metalli e delle leghe in base al loro potenziale relativo in un elettrolita specifico più comunemente acqua di mare.attivo (anodico)e tendono a corrodere; i metalli vicini al fondo sononobile (catodico)e tendono ad essere protetti quando si accoppiano.
Nell'acqua di mare, l'ordine generale va dal più attivo al più nobile approssimativamente come segue: le leghe di magnesio e zinco sono le più attive, seguite dalle leghe di alluminio, poi dall'acciaio al carbonio e dalla ghisa.Acciai inossidabiliattivoL'acciaio inossidabile è in grado di produrrepassivoLo stato è molto più nobile, vicino alle leghe di nichel, titanio e grafite.
Due punti sono fondamentali per chiunque utilizzi questa serie in pratica:
Per questo motivo, un valore di serie galvanica tolto dal contesto è una base scadente per una decisione di ingegneria.e la geometria determinano la gravità del rischio.
Quando l'acciaio inossidabile passivo è collegato elettricamente all'alluminio,L'alluminio è l'anodoL'alluminio è più attivo dell'acciaio inossidabile passivo.corrosione galvanica dell'acciaio inossidabile e dell'alluminioLa coppia, l'alluminio si corrode preferenzialmente mentre l'acciaio inossidabile è protetto.
Questa combinazione appare costantemente nella pratica: involucri e pannelli in alluminio fissati con viti in acciaio inossidabile, dissipatori di calore in alluminio montati su apparecchiature inossidabili,con una lunghezza massima non superiore a 50 mm,Il rischio è più elevato quando un elettrolita è presente in ambiente esterno, nell'atmosfera marina, nella condensazione o in qualsiasi applicazione esposta a sale o umidità.
Il caso più pericoloso è ilanodo piccolo / catodo grandeUn piccolo attacco o supporto in alluminio accoppiato a un grande pannello in acciaio inossidabile concentra l'intera corrente galvanica su una piccola area anodica.attacco locale profondo sull'alluminio ?? spesso apparente come buche o un anello di corrosione attorno a ciascun foro di fissaggio mentre l'acciaio inossidabile rimane visivamente invisibile.
La conseguenza pratica è che l'alluminio in contatto con l'acciaio inossidabile non deve essere lasciato senza protezione in condizioni di bagnato o di navigazione.o la sostituzione del materiale è necessaria ovunque un elettrolita possa colmare la giunzione.
In uncorrosione galvanica dell'acciaio inossidabile e dell'acciaio al carboniol'acciaio inossidabile passivo è più nobile dell'acciaio al carbonio, quindi quando i due sono uniti e bagnati,l'acciaio al carbonio corrode ad un ritmo accelerato mentre l'acciaio inossidabile è protetto.
Le aree problematiche tipiche sono le flange in acciaio al carbonio o i tubi collegati a apparecchiature in acciaio inossidabile, i bulloni in acciaio al carbonio utilizzati su strutture in acciaio inossidabile,con una lunghezza massima di 50 mm o più, ma non superiore a 150 mmL'attacco si concentra presso e vicino alla giunzione, dove la densità di corrente galvanica è più alta.
C'è un secondo problema correlato che spesso viene scambiato per corrosione galvanica:contaminazione da ferroQuando l'acciaio al carbonio viene tagliato, macinato o saldato adiacente all'acciaio inossidabile, particelle microscopiche di ferro possono essere incorporate nella superficie inossidabile.Queste particelle arrugginiscono nell'umidità atmosferica e producono macchie visibili, e possono anche iniziare un attacco localizzato. This is not galvanic corrosion between two large components — it is a surface-contamination problem — but it appears in the same mixed-metal assemblies and should be controlled through fabrication hygiene and passivation or pickling.
La gravità di una coppia acciaio carbonio/acciaio inossidabile dipende nuovamente in gran parte dall'ambiente.L'acciaio al carbonio può fallire rapidamente..
Questo è il singolo fattore più importante per determinare se una coppia galvanica fallisce lentamente o catastroficamente.L'area dell'anodo è piccola e l'area del catodo è grande, la corrente è concentrata su una piccola area di metallo, producendo un'alta densità di corrente e un'intensa corrosione localizzata.la stessa corrente totale è diffusa su una grande area e l'attacco è lieve.
La classica combinazione pericolosa è un piccolo, meno nobile elemento di fissaggio in un pannello più grande e più nobile, ad esempio un bullone in acciaio al carbonio in una piastra in acciaio inossidabile,o un piccolo supporto in alluminio su un grande recipiente in acciaio inossidabileLa regola del design è semplice:rendere il metallo più nobile piccolo e il metallo meno nobile grandeNon e' mai stato il contrario.
L'acqua di mare e l'umidità carica di sale sono altamente conduttive e supportano forti correnti galvaniche.Questo è il motivo per cui lo stesso assemblaggio può essere senza problemi in ambienti chiusi e fallire rapidamente in un sito costiero o marino.
L'attacco galvanico è sempre peggiore alla giunzione in cui i due metalli si incontrano e diminuisce con la distanza dal contatto.L'isolamento sono più efficaci quando sono concentrati su e immediatamente intorno all'articolazione.
La nobiltà dell'acciaio inossidabile dipende da una pellicola passiva intatta.o chimica aggressiva cambiamenti potenziali dell'acciaio inossidabile e il rapporto galvanico con un metallo accoppiatoGli assemblaggi che sono perfetti quando sono puliti possono diventare problematici una volta che si accumulano impasto, scala o biofilm.
L'obiettivo in ogni caso è quello di rompere una delle tre condizioni richieste: i metalli dissimili, la connessione elettrica o l'elettrolita.le seguenti misure sono utilizzate singolarmente o in combinazione:.
Il metodo appropriato dipende dall'applicazione.mentre un fissaggio marino può richiedere isolamento più sigillante e un sistema di rivestimento compatibile.
La seguente tabella fornisce un riferimento di screening rapido per le combinazioni comuni di metalli misti che coinvolgono acciaio inossidabile.non sostituisce la valutazione rispetto all'ambiente specifico di servizio.
| Combinazione di materiali | Rischio galvanico | Ambiente tipico | Prevenzione |
|---|---|---|---|
| Acciaio inossidabile + alluminio | Alto (corrosioni di alluminio) | Esterno, marino, umido | Isolazione delle manicotte; sigillante; rivestimento dell'inossidabile; evitare piccoli elementi di fissaggio in alluminio di quelli di grandi dimensioni |
| Acciaio inossidabile + acciaio al carbonio | Alti livelli di corrosione (acciaio al carbonio) | Bagnato, marino, bagnato per processo | Guarnizioni isolanti; rivestimento su inossidabile (cathode); drenaggio; evitare bulloni in acciaio al carbonio su inossidabile di grandi dimensioni |
| Acciaio inossidabile + acciaio zincato | Moderato (sacrificio di zinco) | All'aperto, atmosfera | Lo zinco fornisce una protezione sacrificale; monitorare il consumo di rivestimento nel tempo |
| Acciaio inossidabile + acciaio inossidabile (stessa famiglia) | Basso | La maggior parte degli ambienti | Generalmente accettabile; verificare gradi simili per ridurre al minimo le potenziali differenze |
| Acciaio inossidabile + rame / ottone | Moderato a elevato (l'inossidabile può essere anodo se la pellicola passiva si rompe) | Servizi idraulici, elettrici, marittimi | Isolare ove possibile; verificare la compatibilità ambientale |
Nota:I livelli di rischio presuppongono la presenza di un elettrolita. In un ambiente asciutto e interno, anche una coppia a "alto rischio" può funzionare in modo accettabile per anni.
I seguenti errori si ripetono costantemente nei progetti di metallo misto e sono quasi sempre evitabili nella fase di specificazione:
Quando un componente combina acciaio inossidabile con alluminio o acciaio al carbonio, una specifica di acquisto completa previene la maggior parte dei problemi prima dell'inizio della fabbricazione.
Più precisi sono questi elementi iscritti nell'ordine di acquisto e nei disegni, meno il progetto si basa su ipotesi a valle dei produttori e dei fornitori.
D1: L'acciaio inossidabile corrode l'alluminio?
Quando l'acciaio inossidabile passivo e' accoppiato all'alluminio in presenza di un elettrolita,l'alluminio agisce come anodo e corrode ad un ritmo accelerato mentre l'acciaio inossidabile è protettoIl rischio è maggiore con una piccola parte in alluminio su una grande superficie in acciaio inossidabile e in ambienti marini o umidi.
D2: L'acciaio inossidabile può entrare in contatto diretto con l'acciaio al carbonio?
Tecnicamente possono essere a contatto, ma l'acciaio al carbonio rischia una corrosione galvanica accelerata ogni volta che è presente un elettrolita, perché l'acciaio inossidabile passivo è più nobile.In condizioni interne asciutte il rischio è bassoIn condizioni di bagnato, marino o di processo, l'acciaio al carbonio deve essere isolato o protetto.
D3: I bulloni in acciaio inossidabile possono essere utilizzati in parti in alluminio?
L'alluminio attorno a ciascun foro di fissaggio diventa un piccolo anodo rispetto al bullone inossidabile, che può produrre corrosione localizzata.In presenza di umidità o sale, utilizzare lamine e manicotti isolanti, sigillare l'articolazione, o prendere in considerazione fissaggi rivestiti o una diversa combinazione di materiali.
D4: Come si previene la corrosione galvanica tra acciaio inossidabile e metalli diversi?
Rompere una delle tre condizioni richieste: scegliere i metalli vicini tra loro nella serie galvanica, inserire l'isolamento elettrico (lavastoviglie, guarnizioni, buste, maniche), sigillare la giunzione contro l'umidità,applicare rivestimenti sul metallo più nobile, e progettato per il drenaggio in modo che l'elettrolita non possa accumularsi nell'articolazione.
D5: Una grande differenza di potenziale nella serie galvanica è la stessa di un elevato tasso di corrosione?
No. La serie galvanica mostra ildirezioneUna grande differenza di potenziale aumenta la forza motrice, ma la gravità effettiva è controllata dal rapporto di area, dalla conduttività degli elettroliti e dalla condizione della superficie.Un piccolo anodo accoppiato a un grande catodo corrode molto più velocemente di un grande anodo accoppiato a un piccolo catodo, anche con la stessa differenza di potenziale.
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Disclaimer: questo articolo fornisce informazioni di riferimento didattiche e di approvvigionamento. Il comportamento della corrosione galvanica dipende fortemente da leghe specifiche, ambienti e geometria.strutturale, o applicazioni governate da codici, consultare un ingegnere di corrosione qualificato e verificare l'idoneità del materiale rispetto alle norme e alle condizioni di servizio vigenti.
