Tensocorrosione (Stress Corrosion Cracking)

Tensocorrosione

Àncora soggetta a tensocorrosione

La tensocorrosione, o corrosione sotto sforzo, è un tipo di corrosione localizzata che si sviluppa con la formazione di una cricca a causa dell’azione combinata di una tensione meccanica e un mezzo corrosivo a blanda azione corrosiva. L’azione combinata è una condizione necessaria per poter definire questo tipo di fenomeno. Questa forma di corrosione colpisce una vasta gamma di materiali metallici come gli acciai, titanio, leghe di rame, ecc… sotto l’azione di diversi ambienti corrosivi. Non è possibile stabilire delle regole generali che possono prevedere la tensocorrosione a causa della varietà delle condizioni nelle quali è stato osservato questo tipo di fenomeno. Talvolta,una lieve variazione dei parametri del sistema può variare completamente la morfologia dell’attacco corrosivo. Per questi motivi non è possibile parlare di materiali immuni alla tensocorrosione o di ambienti specifici che promuovono questa forma di corrosione; è possibile solo parlare in termini di probabilità e formulare delle norme di carattere generale:

  • La tensocorrosione interviene in presenza di una sollecitazione elastica di trazione nel metallo;
  • La velocità della corrosione aumenta all’aumentare della forza di trazione;
  • Si manifesta preferenzialmente sui metalli in lega o debolmente legati;
  • Le condizioni che determinano la corrosione sono strettamente specifiche per il metallo che per l’ambiente;
  • La presenza di alcuni elementi specifici può determinare tensocorrosione o immunità;
  • Trattamenti termici particolari possono aumentare il rischio di tensocorrosione;
  • I tempi di sviluppo della tensocorrosione sono più bassi rispetto a una rottura per fatica del metallo.

La tensocorrosione si manifesta quindi con la formazione di cricche orientate perpendicolarmente alla direzione dello sforzo applicato. Generalmente queste cricche sono di tipo transgranulari. Sono cricche che si propagano nell’interno del metallo seguendo una o più direzioni principali, con piccole ramificazioni.

Tensocorrosione

Tensocorrosione di un acciaio AISI 316

La cricca procede velocemente all’interno del materiale quando si manifestano delle microcricche rilevabili attraverso delle tecniche speciali. La cricca si propaga velocemente ma con un andamento discontinuo e può arrestarsi quando termina lo stato di tensione meccanica.La tensione meccanica termina o quando il carico esterno è rimosso o quando l’energia della cricca viene assorbita dal metallo (tenacità). La resistenza alla tensocorrosione dipende molto dalla suscettibilità del metallo ai processi d’innesco: se l’ambiente corrosivo viene eliminato prima del cracking, non ci sarà tensocorrosione, altrimenti se verrà rimosso quando il processo è iniziato, allora la cricca propagherà all’interno del metallo. L’innesco della cricca è molto simile a quello della corrosione per pitting. Dai punti di innesco può partire la cricca sia direttamente in superficie (presenza di inclusioni e intagli), sia in seguito a una corrosione localizzata. Rispetto al pitting, l’innesco della tensocorrosione è accentuata dalla tensione meccanica che induce movimenti di dislocazioni (difetti nel metallo) o dalla presenza di fasi emergenti in superficie che sono incoerenti con la matrice metallica. La propagazione della cricca nel tempo è causata fondamentalmente da stadi a lenta penetrazione, che portano alla dissoluzione del metallo vicino all’apice della cricca, e da stadi a rapida penetrazione come processi di frattura fragile. La dissoluzione del materiale è avviene quando:

  • Si ha la rimozione dello strato passivo del metallo (trans-passività);
  • Nel momento in cui si inizia a formare lo strato passivo (passività);
  • Il metallo è soggetto a una profonda attività corrosiva (attività).

Invece i processi di frattura fragile si manifestano quando si ha la presenza di:

  • Elementi di lega;
  • Deformazioni reticolari;
  • Inclusioni;
  • Dislocazioni;
  • Segregazioni a bordo grano;
  • Altri difetti cristallini all’interno del reticolo metallico.

Le cause più comuni possono essere dovute a:

  • Tensioni interne causate da cristalli deformati plasticamente o da strutture cristalline disomogenee
  • Tensioni esterne causate da:
    • Difficoltà di assemblaggio di parti meccaniche o strutturali collegate tra loro;
    • Assestamento di pezzi meccanici;
    • Escursioni termiche;
    • Gradienti di temperatura;
    • Saldature.

I metodi di prevenzioni più comunemente utilizzati sono:

  • Evitare le condizioni che possono creare stati di tensioni esterne, controllando il processo di montaggio e/o il processo di saldatura;
  • Creare zone di compressione superficiale;
  • Realizzare trattamenti termici di distensione;
  • Ricorrere alla protezione catodica in modo tale da inibire l’innesco e  lo stadio a penetrazione lenta;
  • Rivestimenti con metalli puri che sono poco suscettibili a tensocorrosione;
  • Rivestimenti con pigmenti anodici (es. zincatura);
  • Modificare l’ambiente corrosivo in modo tale da bloccare la tensocorrosione oppure da trasformarla in un fenomeno corrosivo più blando come la corrosione generalizzata.

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