L'acciaio legato arrugginisce nell'acqua?
Dipende da quale lega. La parola lega significa semplicemente un metallo composto da due o più elementi, quindi comprende acciaio al carbonio, acciaio a bassa lega, acciaio inossidabile e leghe di rame, e il loro comportamento in acqua è molto diverso. L'acciaio al carbonio e l'acciaio bassolegato, come il Q235B o l'A106 grado B utilizzato per i tubi saldati, sono principalmente ferro e arrugginiscono nell'acqua, perché il ferro reagisce con l'ossigeno disciolto per formare ossido di ferro idrato. L'acciaio inossidabile contiene almeno il 10,5% circa di cromo e forma una sottile pellicola passiva di ossido di cromo che resiste alla ruggine finché la pellicola rimane intatta. I fattori decisivi sono il contenuto di lega dell'acciaio e l'aggressività dell'acqua, non la parola lega sull'etichetta.
Perché alcune leghe resistono all'acqua e altre no
La corrosione nell'acqua è un processo elettrochimico. La superficie dell'acciaio rilascia ioni ferro nei siti anodici, l'ossigeno consuma elettroni nei siti catodici e l'ossido risultante è ruggine. Tutto ciò che rallenta una delle due reazioni rallenta la corrosione.
Cromo: al di sopra del 10,5% circa in soluzione solida forma una pellicola passiva e la velocità di corrosione diminuisce drasticamente. Questa è la base di ogni acciaio inossidabile.
Molibdeno: migliora la resistenza alla vaiolatura in acqua contenente cloruri, motivo per cui il 316L supera il 304 in acqua clorata o salmastra.
Nichel: stabilizza la struttura austenitica e migliora la tenacità e la resistenza generale alla corrosione.
Rivestimenti in zinco o alluminio: fungono da barriera e da anodo sacrificale, quindi l'acciaio è protetto anche dove il rivestimento è graffiato.
Carbonio: aumenta la resistenza e la durezza ma non offre alcun vantaggio alla corrosione e un carbonio più elevato riduce la saldabilità e la tenacità.
Materiali delle tubazioni nel servizio idrico
| Materiale | Norma tipica | Comportamento in acqua |
|---|---|---|
| Acciaio al carbonio come Q235B, A106 Grado B e A53 | GB/T 3091, ASTM A106, ASTM A53 | Arrugginisce nell'acqua; richiede zincatura, rivestimento o protezione catodica |
| Acciaio bassolegato come 16Mo3 e 13CrMo4-5 | EN10216-2 | Resistenza alla corrosione simile all'acciaio al carbonio; la lega è destinata alla resistenza alle alte temperature, non all'acqua |
| Acciaio al carbonio zincato | GB/T13912, ASTM A153 | Buona protezione per anni, ma lo zinco si consuma nel tempo, più velocemente in acqua dolce o acida |
| Tipi inossidabili austenitici 304 e 316 | ASTM A312, EN 10216-5 gradi 1.4301 e 1.4404 | Resistente in acqua dolce; rischio di vaiolatura con cloruri, quindi il tipo con cuscinetto in molibdeno è preferito in acqua clorata o salmastra |
| Acciaio inossidabile duplex | ASTM A790 | Elevata resistenza alla vaiolatura da cloruri e alla tensocorrosione in acqua aggressiva |
| Lega di rame | ASTM B88, ASTM B111 | Resistente all'acqua dolce ma può subire vaiolature in certe acque e costa di più |
Chimica dell'acqua, temperatura e flusso
Lo stesso acciaio può durare decenni in un’acqua e rompersi nel giro di mesi in un’altra. Il contenuto di cloruro provoca la vaiolatura dell'acciaio inossidabile. L'ossigeno disciolto provoca la corrosione dell'acciaio al carbonio, quindi l'acqua deareata è molto meno aggressiva dell'acqua aerata. La temperatura aumenta la maggior parte delle velocità di reazione e riduce la solubilità dell’ossigeno, motivo per cui i circuiti dell’acqua calda sono spesso più aggressivi di quelli freddi. Il pH basso e l'anidride carbonica disciolta attaccano i rivestimenti zincati e consumano lo zinco. Condizioni stagnanti favoriscono la corrosione interstiziale e l'attacco sotto i depositi, mentre l'elevata velocità del flusso provoca corrosione da erosione, in particolare nelle leghe di rame e nei tubi rivestiti. Una velocità molto bassa è altrettanto dannosa perché consente ai depositi di formare fessure sul muro.
Guida alla selezione e alla protezione
Per l'acqua calda e fredda municipale ordinaria, viene utilizzato acciaio al carbonio zincato o rivestito, rame o un sistema in plastica approvato e la scelta segue le norme idrauliche e di qualità dell'acqua locali.
Per le condutture industriali di acqua di raffreddamento e antincendio, i tubi in acciaio al carbonio rivestito con giunti protetti rappresentano normalmente la soluzione economica.
Per l'acqua demineralizzata e ad elevata purezza, è preferibile l'acciaio inossidabile o l'acciaio inossidabile duplex, poiché l'acqua pura molto dolce può essere sorprendentemente aggressiva per l'acciaio al carbonio.
Per qualsiasi sistema che rimane umido e non verniciato, selezionare il materiale in base al contenuto di cloruro, alla temperatura e al livello di ossigeno anziché in base alla parola lega.
Proteggere sempre le estremità tagliate, le filettature e le saldature, perché questi sono i punti in cui inizia la corrosione.
Domande frequenti
D: L'acciaio legato arrugginisce nell'acqua?
SÌ. Gli acciai bassolegati come 16Mo3 o 13CrMo4-5 sono legati per resistenza alle alte temperature, non per resistenza all'acqua, e arrugginiscono in acqua in modo molto simile all'acciaio al carbonio. Solo le leghe con sufficiente cromo, come l'acciaio inossidabile, resistono alla ruggine in acqua.
D: Perché l'acciaio inossidabile non arrugginisce nell'acqua?
L'acciaio inossidabile contiene almeno il 10,5% circa di cromo, che forma sulla superficie una pellicola passiva di ossido di cromo. La pellicola si riforma se viene graffiata, quindi l'acciaio rimane brillante finché la pellicola non viene degradata da cloruri o contaminazioni superficiali.
D: I tubi in acciaio inossidabile sono sempre la scelta migliore per l'acqua?
No. I gradi austenitici possono subire vaiolatura in acqua clorata o salmastra e in condizioni aggressive è necessario l'acciaio duplex o lega superiore. L'acciaio al carbonio rivestito è spesso la scelta economica migliore per l'acqua trattata.
D: I tubi zincati possono arrugginirsi nell'acqua?
Sì, ma più lentamente. Il rivestimento di zinco si sacrifica per proteggere l'acciaio e si consuma gradualmente. In acqua dolce, acida o ad alto contenuto di cloruro si consuma più velocemente e il tubo inizia ad arrugginire una volta scomparso il rivestimento.
D: Quale metallo è il migliore per i tubi dell'acqua potabile?
La scelta dipende dalla qualità dell'acqua locale e dalle norme idrauliche e le soluzioni comuni includono acciaio zincato, acciaio inossidabile, rame e plastica approvata. Ciò che conta è che il materiale sia approvato per il servizio potabile e che i giunti e le estremità tagliate siano protetti.
D: Una maggiore quantità di carbonio rende l'acciaio più resistente alla corrosione?
No. Il carbonio aumenta la resistenza e la durezza ma non fornisce protezione dalla corrosione. La resistenza alla corrosione nell'acciaio deriva dal cromo e da altri elementi leganti o da un rivestimento come lo zinco.
