Test di riconoscimento della passivazione

Test di riconoscimento della passivazione
luglio 16, 2018 Nitty-Gritty's Internal Website Administrator

Passi Test Plus: test elettrochimico per il riconoscimento della passivazione su acciai inox

La passivazione è lo sviluppo di uno strato di ossidi protettivi sulla superficie del metallo. Questa proprietà, intrinseca nella struttura del metallo, è molto apprezzata perché inibisce i fenomeni corrosivi che si possono attivare sulla superficie del metallo, aumentando la vita utile del manufatto e mantenendo le proprietà meccaniche inalterate.
La passivazione può essere accelerata da processi “naturali”, come l’esposizione dell’acciaio all’ossigeno, oppure con processi chimici/elettrochimici, come l’immersione in bagni di miscele contenenti acidi ossidanti.
Quando l’acciaio ha subito un trattamento di:

è necessario tenere in considerazione il tempo necessario alla formazione dello strato passivo dell’acciaio inox.
Molte aziende, dopo aver manipolato l’acciaio inox, si domandano se lo strato passivo è presente sulla superficie dell’acciaio inox prima di consegnarlo al cliente finale. Questa domanda è di vitale importanza per due ragioni:

  • Fornire al cliente un prodotto di alta qualità tale da supportare l’applicazione richiesta
  • Avere la garanzia di fornire un prodotto che nel caso in cui dovesse corrodersi in determinati ambienti bisogna focalizzarsi nuovamente sulla scelta del materiale oppure trovare un modo per diminuire l’aggressività dell’ambiente circostante.

I trattamenti di passivazione forniscono uno strato protettivo che mettono l’acciaio inossidabile nelle condizioni della sua massima resistenza alla corrosione in determinato ambiente. In altre parole, esiste una condizione limite di resistenza alla corrosione che dipende dalla natura dell’acciaio inox per la quale anche il miglior trattamento di passivazione su un determinato acciaio inox non garantisce la protezione totale per determinate applicazioni.
Tipico esempio è nel campo del petrolchimico. L’ambiente è molto aggressivo e quindi la scelta del materiale da adottare per costruire un impianto è molto importante. La scelta tra un AISI 304 o AISI 316, piuttosto che leghe di nichel genera degli effetti molto importanti nell’ambito della corrosione. Anche se l’acciaio inox ricevesse il miglior trattamento di passivazione, l’ambiente petrolchimico potrebbe degradare il materiale in tempi molto rapidi e non previsti dalla fase di progettazione iniziale, con un aumento esponenziale dei costi di manutenzione.
Gli enti (ASME) che regolamentano il trattamento di passivazione dichiarano che non ci sono test universalmente accettati da garantire che un componente o un sistema è stato passivato o lo è in una condizione passiva. Per aiutare il cliente a riconoscere la passivazione sono stati sviluppati diversi test che possono essere distinti in due gruppi: ispezione grossolana e ispezione di precisione.

Ispezioni approssimative

“Water wetting and drying test” (A380) e “water immersion test” (A967): si può effettuare questo test sul campo di lavoro semplicemente immergendo il pezzo in una soluzione salina dal 3 al 7%, risciacquo con acqua distillata  e asciugandolo ad aria. La valutazione visiva di macchie di pulviscolo di ferro ed eventuali tracce di corrosione da pitting non definisce un controllo quantitativo dello strato passivo.

High umidity test (A380, A967): Questo test si effettua solo in laboratorio su campioni di piccole dimensioni, non adatta per realizzare test sul campo di lavoro. I campioni sono immersi in un ambiente ricco di acetone o alcol metilico e successivamente asciugati in un’atmosfera inerte. A questo punto i campioni saranno testati in un ambiente con il 97% di umidità a 37 °C per un tempo definito dall’utente (minimo 24 ore). La valutazione è puramente visiva. Al termine della prova si potrebbero innescare dei  processi corrosivi dovute alle contaminazioni ferrose.

High humidity test

Ispezioni di precisione

Ferroxyl test (A380, A967): si può effettuare questo test sul campo di lavoro preparando al momento del test una soluzione chimica a base di acqua distillata, acido nitrico e potassio ferrocianuro. La soluzione è nebulizzata sulla superficie del campione. Dopo 15 secondi la comparsa di macchie bluastre determina la presenza di contaminazioni ferrose sulla superficie dell’inox. Questo test non determina gli effetti positivi dello strato passivo. La soluzione chimica è pericolosa per l’operatore e bisogna produrne la giusta quantità al fine di limitare i costi di smaltimento e produzione. L’applicazione della soluzione deve essere eseguita da un personale qualificato per evitare di danneggiare irreversibilmente la superficie dell’inox.

Ferroxyl Test

Copper sulfate test (A380, A967): Test che si può solo realizzare in laboratorio. Il test prevede la preparazione di una soluzione chimica a base di acido solforico, solfato di rame e acqua distillata. La soluzione si applica per più volte su un campione sacrificale e si attende per un tempo di 6 minuti. Questo test è solo visivo e riesce a rilevare solo il ferro in superficie, ha difficoltà nel rilevare il ferro incastrato nella superficie dell’inox.

Copper sulfate test

Polarizzazione ciclica: Test da laboratorio utilizzato solo da esperti in elettrochimica basato su una cella elettrolitica nella quale il campione è immerso in una soluzione elettrolitica. Attraverso un potenziostato, il voltaggio viene incrementato periodicamente e il sistema rileva la variazione di corrente. I valori di corrente sono molto bassi (micro Ampere su centimetro quadrato) e si raggiungono voltaggi fino a 1.6 Volt. Questa tecnica determina valori numerici molto precisi della resistenza a corrosione dell’acciaio inossidabile. Questi valori vengono elaborati per creare un diagramma detto “curva di polarizzazione”.

Curva di polarizzazione tipica dell’acciaio inox

La figura  riporta la curva di polarizzazione teorica di un acciaio inossidabile in ambiente contenete cloruri. In particolare dalla curva teorica è possibile ricavare alcuni valori di riferimento, utili per classificare in base alla resistenza a corrosione acciai diversi o sottoposti a diversi trattamenti superficiali. In particolare:

Ecorr = rappresenta il potenziale di equilibrio (nelle condizioni sperimentali applicate) che separa idealmente comportamento anodico e catodico del materiale; per potenziali inferiori ad Ecorr il materiale sarà protetto da corrosione (comportamento catodico) mentre per potenziali superiori ad Ecorr il materiale sarà attivo, ossidandosi (comportamento anodico);

Epit = rappresenta il potenziale a partire dal quale la protezione fornita dallo strato passivo presente sul materiale (ossido di cromo) viene meno a causa di fenomeni di trans-passivazione (rottura ossido) o di pitting (rottura localizzata dell’ossido); per le prove in esame (in presenza di cloruri) si giungerà sempre a rottura localizzata dell’ossido, quindi ci si riferirà sempre a fenomeno di pitting; maggiore è il potenziale di pitting, maggiore è la resistenza del materiale a tale fenomeno di corrosione localizzata;

Ipass media = corrente media di passivazione, è il valore medio assunto dalla corrente di corrosione nell’intervallo di passivazione (cioè l’intervallo di potenziale all’interno del quale il materiale è protetto da un ossido passivante stabile); minore è la corrente media di passivazione, maggiore è la protezione a corrosione garantita dall’ossido  passivante.

Passi Test Plus: il  Passi test plus è un dispositivo elettrochimico progettato da Nitty Gritty in grado di determinare la presenza dello strato passivo attraverso un numero espresso in volt. Il potenziale (V) determina la nobiltà di un materiale, cioè la sua resistenza a corrosione rispetto ad un altro materiale. Per questo motivo se il potenziale è positivo allora il dispositivo ha rilevato la presenza dello strato passivo, altrimenti, se negativo, ci potrebbe essere l’attacco corrosivo da parte dell’ambiente circostante.
I vantaggi rispetto ai precedenti dispositivi sono:

  • Possibilità di valutare la passivazione sul luogo di lavoro
  • La passivazione può essere analizzata anche su superfici complesse e nascoste grazie a una sonda e un’area di test molto piccola.
  • La soluzione chimica non corrode il materiale e non è pericolosa per l’operatore. L’area testata non necessita un’ successiva passivazione
  • Il controllo è quantitativo: il display visualizza un numero espresso in Volt che può essere confrontato e valutato
  • Facile da usare e trasportare. Non necessita di preparazioni chimiche preventive e di personale specializzato
  • La soluzione chimica all’interno della sonda non degrada e non ha scadenza. In questo modo i costi di smaltimento e gestione del liquido sono azzerati.
  • La soluzione non è nebulizzata sulla superficie ma è contenuta all’interno di un piccolo tampone di materiale assorbente. In questo modo non si consumano grandi quantitativi di prodotto.
  • Possibilità di immagazzinare il dato nella memoria interna del dispositivo. In questo modo le prove effettuate possono essere schedate in un report il quale può essere allegato al prodotto finale per certificare la qualità del prodotto.

Passi Test plus

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