Aerazione differenziale e corrosione in fessura

Una delle forme di corrosione più insidiose non richiede affatto due metalli diversi: basta che l’ossigeno arrivi in quantità diverse in due punti dello stesso metallo. Nasce così una cella ad aerazione differenziale, motore della corrosione in fessura e sotto deposito, che colpisce proprio dove l’occhio non guarda — sotto guarnizioni, depositi e giunti.

Vediamo perché una differenza di ossigeno crea una pila, come si scava la corrosione in fessura, perché è così pericolosa e dove la si incontra negli impianti.

La cella a concentrazione di ossigeno

Quando uno stesso metallo è bagnato da una soluzione in cui la concentrazione di ossigeno disciolto non è uniforme, le due zone assumono potenziali diversi e si stabilisce una pila. Può sembrare paradossale, ma è la zona povera di ossigeno a diventare anodica e a corrodere, mentre la zona ricca di ossigeno fa da catodo e resta protetta. Il motivo è che la reazione catodica è la riduzione dell’ossigeno: avviene dove l’ossigeno abbonda, lasciando alla zona impoverita il ruolo di cedere metallo.

Perché il punto nascosto corrode

Una fessura stretta, lo spazio sotto una guarnizione o sotto un deposito di sporco trattengono soluzione ma la isolano dal ricambio con l’esterno. L’ossigeno presente in quel volume ristagnante viene consumato rapidamente dalla reazione catodica e non viene rimpiazzato, perché la geometria impedisce la diffusione. La zona schermata diventa così povera di ossigeno e quindi anodica; la superficie aperta, continuamente rifornita di ossigeno dall’ambiente, fa da grande catodo. Si ricrea esattamente lo schema della corrosione galvanica, con il solito rapporto di aree sfavorevole: anodo piccolo (la fessura) contro catodo grande (la superficie libera).

zona povera di O₂ → anodo  ·  zona ricca di O₂ → catodo  (cella ad aerazione differenziale)

Il circolo vizioso della fessura

Quello che rende la corrosione in fessura così aggressiva è che si autoaccelera. Man mano che il metallo si ossida nel volume schermato, gli ioni metallici positivi che si accumulano richiamano per neutralità gli ioni negativi presenti in soluzione — in particolare i cloruri — che migrano dentro la fessura. L’idrolisi di questi sali abbassa il pH localmente, rendendo l’ambiente interno sempre più acido e aggressivo, e impedendo la riformazione di eventuali pellicole protettive. Lo stesso meccanismo è alla base della corrosione per vaiolatura (pitting): l’interno della cavità è privo di ossigeno, la pellicola passivante non vi si può ricostituire e la reazione catodica continua altrove, così che la cavità si approfondisce in fretta nel metallo.

Dove si incontra negli impianti

La corrosione da aerazione differenziale è ovunque ci sia un punto schermato e umido. Casi tipici: sotto le guarnizioni di flange e accoppiamenti bullonati; sotto i depositi di calcare, sabbia o prodotti di processo che si accumulano sul fondo di serbatoi e tubazioni; nei giunti sovrapposti e nelle saldature mal eseguite; sotto i rivestimenti distaccati; nella zona di interfaccia aria-acqua di una struttura parzialmente immersa, dove la linea di galleggiamento separa nettamente la zona aerata da quella impoverita. In tutti questi casi il danno è localizzato e nascosto: spesso si scopre solo a perforazione avvenuta.

Come si previene

La prevenzione è in gran parte progettuale: evitare geometrie che intrappolino la soluzione, preferire saldature di testa continue a giunti sovrapposti, eliminare gli interstizi, garantire il drenaggio, scegliere guarnizioni non assorbenti e mantenere pulite le superfici per impedire la formazione di depositi. Dove possibile, ridurre i cloruri e l’ossigeno nel fluido di processo. Per le leghe passivate vale una regola d’oro: nessuna fessura significa nessuna corrosione in fessura. Non sono concetti diversi da quelli del pilastro sulle forme di corrosione, a cui si rimanda per il quadro d’insieme.

Perché conta nella pratica

La corrosione in fessura e sotto deposito è subdola perché colpisce i materiali che sembrano più sicuri e nei punti che non si ispezionano. Per chi progetta apparecchiature, scegliere geometrie senza interstizi, curare guarnizioni e saldature e prevenire i depositi vale spesso più che cambiare lega. Riconoscere che dietro questi guasti c’è una banale differenza di ossigeno permette di intervenire alla radice, evitando perforazioni inattese che, in un impianto in pressione o con fluidi pericolosi, possono avere conseguenze gravi.

Domande frequenti

Perché la zona con meno ossigeno corrode invece di quella con più ossigeno?

Perché la reazione catodica nella corrosione comune è la riduzione dell’ossigeno, che avviene dove l’ossigeno abbonda. La zona ricca di ossigeno fa quindi da catodo e si protegge, mentre alla zona povera resta il ruolo anodico di cedere metallo. La differenza di concentrazione di ossigeno crea una vera pila, e a corrodere è il punto impoverito, di solito quello schermato.

Che cos’è la corrosione in fessura (crevice)?

È la corrosione localizzata che si sviluppa negli spazi stretti e ristagnanti — sotto guarnizioni, giunti sovrapposti, depositi — dove la soluzione non si ricambia con l’esterno. L’ossigeno intrappolato si esaurisce, la fessura diventa anodica e corrode, mentre la superficie aperta e aerata fa da catodo. Il danno è concentrato, profondo e nascosto.

Perché la corrosione in fessura si autoaccelera?

Perché gli ioni metallici che si accumulano nella fessura richiamano ioni negativi, soprattutto cloruri, per mantenere la neutralità. L’idrolisi di questi sali abbassa il pH locale, rendendo l’interno acido e aggressivo e impedendo la riformazione delle pellicole protettive. L’ambiente interno peggiora da solo, e la corrosione accelera anziché arrestarsi.

Perché gli acciai inossidabili soffrono la corrosione in fessura?

Perché la loro resistenza si basa su una sottile pellicola di ossido che ha bisogno di ossigeno per mantenersi. Dentro una fessura povera di ossigeno e ricca di cloruri quella pellicola si rompe e non si riforma: il metallo resta localmente «nudo» e corrode rapidamente, mentre tutta la superficie esterna ancora passiva fa da grande catodo. Per gli inox le fessure sono particolarmente pericolose.

Come si previene la corrosione da aerazione differenziale?

Soprattutto con il progetto: evitare geometrie che intrappolino la soluzione, preferire saldature continue di testa, eliminare interstizi, garantire il drenaggio, usare guarnizioni non assorbenti e mantenere pulite le superfici per impedire i depositi. Dove possibile, ridurre cloruri e ossigeno nel fluido. Per le leghe passivate la regola è semplice: senza fessure non c’è corrosione in fessura.