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Corrosione sotto sforzo ed infragilimento da idrogeno negli acciai

Questo lavoro si prefigge di studiare i fenomeni di rottura da tensocorrosione (SCC, stress corrosion cracking) e di infragilimento da idrogeno (HE, hydrogen embrittlement). Il comportamento dei materiali viene analizzato nei dettagli, alla luce dei dati sperimentali. Viene fatto un quadro completo dei modelli di frattura, con raffronti diretti tra HE e SCC.
Nel 1998 il lavoro si meritò il Premio Nazionale Federchimica per un Futuro Intelligente.

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1 Schema riassuntivo della tesi. Tenendo presente che tre sono i parametri che individuano completamente un fenomeno di tensocorrosione o corrosione sotto sforzo (sforzo, materiale e mezzo corrosivo), a questi è necessario assolutamente riferirsi per riuscire a determinare i fattori d’inibizione. Molto spesso nel contesto pratico (p.es. negli impianti chimici) il materiale è un parametro già dato; resta, quindi, la possibilità di porsi nelle condizioni più favorevoli in termini di sforzo, od – in particolare – in termini di condizioni più idonee da attribuire al mezzo di corrosione (p.es. può essere estremamente significativo il controllo del pH, delle impurezze di vario tipo – che possono prodursi anche come sottoprodotti secondari nel corso di un processo chimico -, della temperatura, della pressione parziale dei gas presenti nell’ambiente di reazione). Un parametro molto significativo che regola l’azione del mezzo corrosivo è il potenziale di polarizzazione. Da anni tutti gli studi più esaurienti della tensocorrosione non possono più prescindere dal campo del potenziale di polarizzazione in cui si sono create le condizioni che hanno creato la frattura. Oltre al potenziale di polarizzazione vanno anche determinati: il valore assunto dal parametro di sforzo e tutti i parametri del mezzo di corrosione (condizione questa che – particolarmente nello stato reale – è estremamente difficile da determinare, pure quando il sistema predisposto sia volutamente semplice, come nella ricerca di laboratorio 1 ). Inutile sottolineare ulteriormente che il pH della soluzione e le concentrazioni medie delle specie in soluzione non hanno alcun interesse scientifico al fine dello studio dei meccanismi di azione della tensocorrosione nel sistema considerato. Un dato peculiare, comune a tutti i fenomeni di tensocorrosione, è il campo ben definito in cui si trova ad agire lo sforzo. In tutti gli esperimenti di tensocorrosione lo sforzo è significativamente individuato dal parametro d’intensità di sforzo, che viene misurato in MPa√ m o in MN/m 3/2 ; si nota l’esistenza di uno sforzo di soglia (al disotto del quale ha luogo la rottura), esiste poi un intervallo ben definito in cui ha luogo la rottura per tensocorrosione per quel sistema considerato; il limite superiore di tale intervallo corrisponde ad una transizione netta dal fenomeno di tensocorrosione alla frattura duttile. Pertanto estremamente importante al fine dell’indagine sperimentale, ed in particolar modo nel campo della prevenzione, è riuscire a stabilire per il sistema considerato qual è l’intervallo di sforzo che causa la rottura per tensocorrosione. Le apparecchiature in grado di riprodurre e misurare in laboratorio le condizioni di sforzo sono molteplici; un principio fondamentale da tenere sempre presente in tutti gli studi di tensocorrosione è che tali apparecchiature non si equivalgono in quanto le modalità in cui lo sforzo viene applicato sono diverse: più esplicitamente questo significa che se con una data apparecchiatura il provino (appartenente ad un certo sistema di corrosione) non si spezza, questo non significa che esso non sia soggetto in modo inequivocabile a tensocorrosione. E’ opinione sempre più diffusa – ma che, comunque, si raccomanda di prendere con le dovute cautele – che la tecnica slow strain rate (SSR) oltre ad offrire una notevole versatilità d’indagine nell’individuazione dell’intervallo in cui ha luogo la tensocorrosione, sia anche quella che più riesce ad avvicinarsi alle condizioni di sollecitazione pratica di sforzo 2 . Non ultimo il fatto che essa è in grado di accelerare enormemente il fenomeno di rottura (di qui l’elevata praticità degli studi di laboratorio), particolarmente se si ha l’accortezza di adoperare provini preincisi nella parte centrale. L’intorno chimico di una cricca superficiale è qualcosa che si discosta molto dai parametri medi della soluzione, basti considerare che la tensocorrosione non ha luogo come fenomeno diffuso uniformemente su tutta la superficie del metallo, bensì solo all’apice della cricca; qui intervengono 1 Ciò per un motivo concettualmente molto semplice, che verrà ripreso ed approfondito più avanti, e cioè che occorre considerare la concentrazione delle specie chimiche che agiscono localmente, in corrispondenza della cricca superficiale. 2 N.B. Questo è vero in molti casi, ma non è vero sempre.

Tesi di Laurea

Facoltà: Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali

Autore: Rita Saiu Contatta »

Composta da 85 pagine.

 

Questa tesi ha raggiunto 4788 click dal 20/03/2004.

 

Consultata integralmente 3 volte.

Disponibile in PDF, la consultazione è esclusivamente in formato digitale.