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MANUALE DI PROGETTAZIONE PER STRUTTURE IN ACCIAIO INOSSIDABILE. QUARTA EDIZIONE (2017) - 4

Tabella 2.7 Proprietà fisiche a temperatura ambiente, stato ricotto

Grado

Densità

Dilatazione

Conducibilit

Capacità

(kg/m³)

termica da 20°

à termica

termica

acciai

a 100°C (10^-

(W/m °C)

(J/kg °C)

⁶/ °C)

1.4301

7900

500

1.4307

7900

500

1.4401

8000

500

Austenitic

1.4318

7900

500

1.4404

8000

500

1.4541

7900

500

1.4571

8000

16,5

500

1.4062

7800

480

1.4162

7700

500

1.4362

7800

500

Duplex

1.4482

7800

500

1.4462

7800

500

1.4662

7700

500

1.4003

7700

10,4

430

1.4016

7700

460

Ferritici

1.4509

7700

460

1.4521

7700

10,4

430

1.4621

7700

460

Acciaio al

S355

7850

440

carbonio

Il coefficiente di dilatazione termica degli acciai austenitici è più alto di quello

dell’acciaio al carbonio di circa il 30%. Laddove questi due acciai siano impiegati

insieme bisogna tenere conto, nel progetto, del differenziale di dilatazione termica

delle diverse parti. La conducibilità termica degli acciai austenitici e duplex e pari a

circa il 30% della conducibilità termica dell’acciaio al carbonio. I gradi ferritici

hanno una conducibilità termica un po’ superiore, pari a circa il

50% della

conducibilità termica dell’acciaio al carbonio. Il coefficiente di dilatazione termica

dei gradi ferritici è molto più basso rispetto a quello degli austenitici e risulta molto

simile a quello dell’acciaio al carbonio.

I gradi duplex e ferritici sono magnetici, mentre i gradi austenitici allo stato ricotto

sono praticamente non magnetici. In casi particolari in cui sia necessaria una

permeabilià magnetica estremamente bassa si possono selezionare gradi austenitici

speciali e per la saldatura elettrodi in grado di annullare il contenuto di ferrite nel

giunto. Questi materiali di apporto consentono di ottenere il 100% di austenite in

saldatura. Un processo di severa lavorazione a freddo può innalzare la permeabilità

magnetica, specialmente nei gradi austenitici lean; un trattamento di ricottura può

comunque ristabilire le proprietà non-magnetiche di partenza.

2.5

Effetti della temperatura

Gli acciai austenitici sono impiegati per applicazioni criogeniche. Rispetto agli

acciai al carbonio i gradi austenitici mantengono una frazione più elevata della loro

resistenza al di sopra di 550°C circa. Tuttavia, il progetto di strutture soggette ad

altissima o bassissima temperatura per lunghi periodi esula dai fini di questo

Manuale. Molto più importanti, rispetto alle proprietà considerate in questo Cap. 3,

sono altre proprietà meccaniche e i diversi fenomeni di corrosione. Nella maggior

parte dei casi sono più adatti, per applicazioni in condizioni ad elevata temperatura,

altri gradi di acciai inossidabili rispetto a quelli qui considerati, per i quali si

dovrebbe far ricorso ad ulteriori approfondimenti.

Gli acciai duplex non possono essere impiegati a lungo termine per temperature

superiori a circa 250-300°C per la possibilità di infragilimento.

Il Cap. 8 tratta del progetto di strutture resistenti al fuoco e fornisce le proprietà

meccaniche e fisiche alle alte temperature.

2.6

Zincatura e contatto con zinco fuso

La zincatura a caldo dell’acciaio inossidabile non q consentita in quanto il contatto

con zinco fuso può infragilire l’acciaio inossidabile. Qualora ci sia rischio

d’incendio bisogna prendere delle precauzioni al fine di evitare che la zincatura

degli eventuali elementi di acciaio al carbonio zincati contamini l’acciaio

inossidabile e lo infragilisca. Analogamente bisogna evitare la zincatura di elementi

al carbonio successivamente al loro assemblaggio con elementi in acciaio

inossidabile.

2.7

Disponibilità dei tipi di prodotti

2.7.1

Generalità sui tipi di prodotti

Nastri, lamiere e barre sono tutti prodotti largamente disponibili nelle classi di

acciaio inossidabile trattate in questo Manuale. I gradi ferritici sono usualmente

disponibili in spessori fino a 4 mm circa.

I prodotti tubolari sono disponibili in acciaio inossidabile austenitico ed in alcuni

gradi duplex come 1.4462 e 1.4162. Sezioni tubolari facilmente reperibili nei gradi

ferritici standard 1.4003 e 1.4016. I prodotti in acciaio inossidabile più utilizzati

nelle applicazioni strutturali sono i tubolari formati a freddo ma sono anche

disponibili prodotti formati a caldo. Tubolari rettangolari possono anche essere

realizzati saldando due sezioni ad U pressopiegate.

Le sezioni aperte sono generalmente realizzate tramite formatura a freddo,

saldatura (ad arco o laser) o estrusione. Sono disponibili sezioni di varia forma

(angolari, sezioni a T, sezioni ad I, canalette) con dimensioni equivalenti alle travi

standard in acciaio al carbonio

(IPE, IPN, etc.) le sezioni più piccole sono

realizzate tramite laminazione a caldo mentre quelle più grandi tramite saldatura di

piani. Queste sezioni sono disponibili nei gradi austenitici standard

1.4301 e

1.4401; i gradi duplex sono disponibili per ordini speciali. Travi laminate a caldo

sono disponibili solo nei gradi 1.4301 e 1.4401.

Le dimensioni disponibili per le sezioni standard tubolari o aperte sono riportate

nei software e applicazioni per dispositivo mobile all’indirizzo www.steel-

stainless.org/designmanual.

Esistono diversi profilati laminati (angolari, profilati a C, a T, rettangolari cavi e ad

I) nei gradi austenitici standard, come ad es. 1.4301 e 1.4401, le qualità degli acciai

inossidabili duplex invece normalmente sono disponibili per ordini speciali.

Generalmente gli elementi possono essere fabbricati per formatura a freddo

(laminazione o piegatura) o assemblati mediante saldatura ad arco o laser.

Il materiale nella condizione di lavorato a freddo è disponibile in varie tipologie di

prodotto tra cui lamiere, nastri, barre e sezioni cave:

 lamiere e nastri (spessori tipicamente ≤6.0 mm)

 barre tonde (diametri da 5 mm a 60 mm)

 sezioni cave quadrate e rettangolari

(dimensioni della sezione fino a

400 mm, spessori da 1,2 mm a 12,0 mm).

2.7.2 Formatura a freddo

E' importante verificare a priori, con i potenziali fornitori, i limiti della formatura a

freddo qualora si vogliano formare piastre laminate a caldo di spessore consistente.

L’acciaio inossidabile richiede carichi di formatura superiori rispetto all’acciaio al

carbonio e ha ritorni elastici differenti. La lunghezza degli elementi pressopiegati è

necessariamente limitata dalle dimensioni della macchina o dalla sua potenza nel

caso di materiali più spessi o più resistenti. I gradi duplex richiedono circa il

doppio del carico di formatura applicato ai materiali austenitici e di conseguenza la

serie degli elementi in duplex è più limitata, anche se grazie alla loro maggiore

resistenza possono essere più facilmente utilizzati in spessori ridotti. Inoltre, a

causa della minore duttilità dei materiali duplex, devono essere impiegati raggi di

piegatura superiori. Sezioni cave di piccolo spessore sono spesso realizzate per

rullatura e saldatura. Piastre laminate a caldo di acciaio austenitico di spessore fino

13 mm possono essere successivamente laminate per realizzare elementi

strutturali come ad esempio gli angolari. Ulteriori informazioni sono presenti nel

Cap. 11.5.2.

2.7.3 Laminazione a caldo

Piastre di acciaio inossidabile troppo spesse perché siano formate a freddo sono

scaldate e laminate per ottenere la forma finale. Questo processo di laminazione a

caldo è efficiente per lotti grandi di produzione. Piastre di spessori e larghezze

variabili in ampio range sono impiegate per realizzare componenti strutturali di

dimensioni medie e grandi. Sezioni aperte ed angolari sono comunemente

realizzate con questa tecnica. La laminazione a caldo può essere combinata con la

saldatura per ottenere sezioni più complesse, per esempio due sezioni canalari

possono essere saldate insieme per ottenere una sezione doppiamente simmetrica

come quella ad I. Sezioni cave di spessore importante sono spesso ottenute per

laminazione a caldo e saldatura.

2.7.4 Estrusione

Elementi estrusi in acciaio inossidabile sono realizzati a partire da barre e vergelle.

Se si desidera ottenere una sezione di forma non convenzionale (fuori catalogo)

questo può avere dei costi iniziali importanti e diventa efficiente solo per grossi

lotti di produzione. La dimensione massima ottenibile per estrusione dipende dal

produttore ma generalmente non supera i 330 mm di ingombro massimo. La

lunghezza degli elementi estrusi è generalmente fino a 10 m. Questa tecnica di

produzione può permettere la realizzazione di forme complesse che altrimenti

dovrebbero essere realizzate in officina a mezzo saldatura di elementi. È necessario

contattare preventivamente i produttori per definire i limiti dimensionali come ad

esempio spessori e raggi di curvatura minimi.

2.7.5 Saldatura

L’assemblaggio di un elemento strutturale tramite saldatura di piastre è impiegato

per sezioni non convenzionali, quando la quantità è piuttosto piccola o il

componente strutturale è molto grande. Esistono dei carpentieri con esperienza

nell’assemblaggio di elementi in acciaio inossidabile in grado di eseguire lavori di

carpenteria con i metodi standard di produzione.

I centri di servizio stanno aumentando la quantità disponibile di elementi strutturali

in acciaio inossidabile realizzati per saldatura (laser o ad arco) come gli angolari,

sezioni canalari, sezioni a T e sezioni cave. Tali sezioni sono generalmente

disponibili in acciaio austenitico con altezze fino a 400 mm. È possibile fabbricare

in duplex sezioni simili o anche di dimensioni maggiori.

2.7.6 Finitura superficiale

In determinate applicazioni, la finitura e l'aspetto delle superfici hanno un certo

rilievo per la resistenza a corrosione, l’estetica o il mantenimento della superficie

in condizioni di pulizia. La norma di prodotto EN 10088-4 e -5 (parti dedicate agli

impieghi strutturali) definisce i range di finitura superficiale, dalla finitura tal quale

da laminazione fino alla lucidatura a specchio. A ciascuna finitura si associa un

numero (1 per la finitura da laminazione a caldo, 2 per la finitura da laminazione a

freddo) seguito da una lettera. Sezioni strutturali aperte di spessore consistente

generalmente sono fornite con finitura 1D (laminato a caldo e decapato¹). Per

applicazioni architettoniche sono generalmente impiegate superfici laminate a

freddo che hanno un aspetto superficiale più liscio rispetto ai laminati a caldo, per

esempio la finitura

2B (laminato a freddo, trattato termicamente, decapato e

“skinpassato”) è una finitura superficiale standard e poco costosa. Sono disponibili

finiture superficiali specificamente studiate per ottenere determinati effetti

architettonici.

Per ridurre il numero delle operazioni di finitura è buona norma scegliere già

dall’acquisto del materiale la finitura di acciaieria più vicina al risultato finale.

Quando per motivi architettonici l’aspetto superficiale sia di particolare importanza

bisogna tenere presente che anche piccole variazioni nel processo di produzione

possono causare differenze nell’aspetto superficiale, questo può accadere sia

passando da un produttore all’altro o anche da un lotto all’altro dello stesso

produttore, dunque il fornitore deve essere messo a conoscenza delle particolari

esigenze realizzative. È consigliabile che l’acquirente ed il produttore si accordino

preventivamente sullo stato superficiale richiesto, anche facendo uso di campioni

di riferimento. Le finiture brillanti mettono in evidenza qualunque asperità

superficiale mentre le superfici opache appaino più regolari e piatte. Un altro

aspetto da considerare in fase di progettazione è che passando da un gruppo di

acciaio inossidabile ad un altro

(austenitico, duplex o ferritico) si riscontrano

differenze di colore anche a parità di trattamento superficiale.

2.7.7 Collegamenti bullonati

Gli elementi per il collegamento più utilizzati sono in acciaio austenitico di classe

70, secondo la EN ISO 3506. Bisogna tenere in considerazione le restrizioni

dimensionali riportate nella EN ISO 3506. E' anche possibile utilizzare fissaggi

"speciali" ordinati su misura, offrendo in alcuni casi una soluzione economica.

¹ Il decapaggio consiste nella rimozione di un sottile strato superficiale di metallo/ossidi mediante l’applicazione

di una miscela di acido nitrico e fluoridrico. In alternativa sono disponibili composti meno aggressivi presso

fornitori specializzati

Gli elementi di collegamento possono essere fabbricati con diverse tecniche, ad

esempio tramite macchine utensili, per formatura o fucinatura. Le filettature

ottenute per laminazione sono più resistenti di quelle ottenute mediante macchine

utensili in conseguenza dell’incrudimento causato dalle operazioni di laminazione.

Lo stato di compressione superficiale indotto sulle filettature laminate innalza la

resistenza a fatica-corrosione e, in alcuni casi, alla tensocorrosione

(Stress

Corrosion Cracking, SCC). Le filettature laminate hanno anche maggiore

resistenza allo strappo. La laminazione è il metodo largamente più diffuso per la

produzione di viti e dadi, specialmente quando i volumi da produrre sono

importanti e le geometrie sono quelle comunemente utilizzate. Per collegamenti

bullonati di dimensioni grandi (M36 e maggiori) e specialmente per i gradi duplex,

è più comune trovare prodotti ottenuti per asportazione di materiale.

2.8

Life cycle costing e impatto ambientale

C’q una crescente consapevolezza sul fatto che i costi del ciclo di vita (costi a vita

intera), e non solo i costi iniziali, devono essere considerati quando si selezionano i

materiali. L’esperienza ha mostrato che l’utilizzo di materiali resistenti alla

corrosione può essere economicamente vantaggioso, a discapito del maggiore costo

iniziale, quando si considerino anche i costi di manutenzione, della messa fuori

servizio e della sostituzione delle parti deteriorate. Per valutare i costi a vita intera

bisogna considerare:

 i costi iniziali

 i costi di manutenzione,

 i costi di smantellamento e il possibile riciclo del materiale,

 la durata della vita in servizio e l’ambiente in cui si opera.

Il costo iniziale dell’acciaio inossidabile q sensibilmente più alto di quello

dell’acciaio al carbonio, con variazioni a seconda del grado. Ma permette già un

risparmio iniziale dovuto alla non necessità di trattamenti e rivestimenti protettivi.

L’utilizzo di gradi ad elevata resistenza poi permette di ridurre la quantità di

materiale necessario ed il peso globale della struttura. Inoltre non ci sarà bisogno di

fare manutenzione ai trattamenti superficiali o ripristino di componenti degradati

per corrosione, determinando un significativo risparmio a lungo termine.

L’eccellente resistenza a corrosione dell’acciaio inossidabile rende possibile una

significativa riduzione nella frequenza delle ispezioni, riduzione delle opere e dei

costi di manutenzione e una più lunga vita in servizio dell’opera.

L’acciaio inossidabile ha un elevato valore residuo (valore alla fine della vita della

struttura), sebbene questo sia di rado un fattore decisivo per una struttura con una

lunga vita di progetto (ad esempio sopra i 50 anni). Grazie al suo alto valore

residuo, il rottame di acciaio inossidabile è riciclato per produrre nuovi prodotti

metallici e il rateo di riciclo a fine vita è molto alto. Per produrre acciaio

inossidabile si utilizza quanto più rottame possibile, il contenuto di materiale da

riciclo tipico per gli acciai inossidabili q del 60%. L’acciaio inossidabile di per se è

riciclabile al 100% per la produzione di nuovi acciai inossidabili di elevata qualità.

Il Life Cycle Costing utilizza il principio standard di contabilità del flusso di cassa

scontato per ridurre tutti quei costi a valori attuali. Il tasso di sconto comprende

inflazione, tassi di interesse bancari, tasse e, eventualmente, un fattore di rischio.

Questo consente un confronto realistico sulla base delle opzioni disponibili e dei

vantaggi potenziali a lungo termine nell’utilizzo dell’acciaio da valutarsi rispetto

alla selezione di altri materiali.

DURABILITÀ E SELEZIONE DEI

MATERIALI

3.1

Introduzione

Gli acciai inossidabili sono molto resistenti alla corrosione e possono essere usati

in maniera soddisfacente nella maggior parte degli ambienti. I limiti di resistenza

alla corrosione di un determinato acciaio inossidabile dipendono dalla sua

composizione; ciò significa che ogni grado di acciaio risponde in maniera

leggermente diversa quando lo si espone ad un ambiente corrosivo. La scelta del

grado di acciaio inossidabile più adatto per una determinata applicazione deve

essere accuratamente studiata. Generalmente, più alto è il grado di resistenza alla

corrosione, più elevato è il costo del materiale. Ad esempio, l'acciaio 1.4401 è più

costoso del 1.4301 per l’aggiunta del molibdeno. Gli acciai inossidabili duplex

offrono potenzialmente una maggiore resistenza a corrosione e grazie all’elevata

resistenza meccanica possono permettere la realizzazione di strutture più leggere

con conseguente risparmio di materiale.

Gli acciai inossidabili austenitici in condizione di lavorato a freddo hanno una

resistenza alla corrosione simile a quella del materiale ricotto.

I motivi più comuni per cui un metallo non rispetta le aspettative in tema di

resistenza alla corrosione sono:

(a) non corretta valutazione dell'ambiente o dell'esposizione per condizioni

inaspettate, ad es. una contaminazione da ioni cloruro non prevista;

(b) tecniche di fabbricazione sbagliate

(ad esempio in fase di saldatura,

trattamento termico o riscaldo durante la formatura), rimozione incompleta

della superficie con conversione cromatica termicamente alterata o della

superficie contaminata.

finitura.

Anche quando compaia una colorazione o corrosione superficiale è difficile che

l’integrità strutturale venga compromessa. Tuttavia, le sgradevoli macchie di

ruggine sulle superfici esterne possono essere ancora considerate, da parte degli

utenti, come un difetto. Insieme alla scelta del tipo di materiale, un’accurata

progettazione dei dettagli e un’adeguata lavorazione, possono ridurre notevolmente

la possibilità di macchie (degrado) e di corrosione; nel Cap. 11 sono forniti consigli

pratici in merito. L'esperienza dimostra che, nel caso di sbagli di progettazione, seri

problemi di corrosione cominciano a manifestarsi entro i primi due o tre anni di

vita della struttura.

In determinati ambienti aggressivi, alcuni gradi di acciaio inossidabile possono

essere soggetti ad attacchi localizzati. I sei meccanismi di questi attacchi sono

descritti in seguito; gli ultimi tre si riscontrano, tuttavia, raramente nelle strutture su

terraferma.

Va rilevato che la presenza di umidità (compresa quella per condensazione) è un

fattore determinante per lo sviluppo della corrosione.

3.2

Tipi di corrosione e prestazioni dei gradi di

acciaio

3.2.1

Corrosione per pitting

Come indica lo stesso termine inglese pitting questo tipo di corrosione si manifesta

in punti localizzati. Esso si verifica in seguito alla rottura locale dello strato

protettivo, di solito causata da ioni cloro; anche altri alogenuri, solfati e altri anioni

possono avere effetti simili. Nei punti d’innesco i prodotti della corrosione possono

creare una soluzione molto corrosiva, che spesso comporta una veloce

propagazione del fenomeno. Comunque, nella maggior parte delle applicazioni

strutturali, la distribuzione dei punti di corrosione è generalmente superficiale e la

riduzione della sezione di un elemento è trascurabile. I prodotti della corrosione

possono però macchiare le parti architettoniche in vista. La corrosione da pitting

deve essere ancora meno accettata nelle tubazioni, condotte e strutture di

contenimento.

Poiché gli ioni cloro sono la causa predominante di corrosione da pitting, gli

ambienti marini e ambienti trattati con sali anti-gelo risultano essere ambienti

molto aggressivi. In aggiunta al contenuto di cloruri la probabilità che un certo

ambiente possa causare pitting dipende anche dalla temperatura, dalla presenza di

altri agenti e particelle inquinanti, l’acidità o l’alcalinità, la presenza di elementi

ossidanti e la presenza o meno di ossigeno. La resistenza al pitting di un acciaio

inossidabile dipende dalla sua composizione chimica; essa è favorita dalla presenza

di cromo, molibdeno e azoto.

Una misura approssimativa della resistenza alla corrosione da pitting è data dal

coefficiente di pitting, definito PRE

(Pitting Resistance Equivalent), che è

un’equazione empirica data da:

PRE = % in peso di Cr + 3,3 (% in peso di Mo) + 16 (% in peso di N).

Il PRE di un acciaio inossidabile è un indice pratico della sua resistenza al pitting

rispetto ad altri acciai inossidabili, ma deve essere usato solo per una valutazione

preliminare. Infatti una piccola differenza nei valori del PRE può essere facilmente

controbilanciata da altri fattori. Dunque per selezionare un acciaio inossidabile non

è sufficiente considerare solo il valore del PRE.

Il grado 1.4301 è, tra gli austenitici considerati nel Manuale, quello col più basso

PRE. Questo grado mostra corrosione superficiale quando esposto anche solo

moderatamente in ambienti costieri o ambienti trattati con sali anti-gelo. Non è

adatto ad ambienti tipo nebbia salina, esposti a spruzzi marini o in immersione. Il

grado

1.4301 può mostrare un livello inaccettabile di pitting in atmosfere

industriali.

Per esposizione, bassa o moderata, all’inquinamento industriale, all’ambiente

costiero o ad ambienti trattati con sali anti-gelo, sono da preferire il grado 1.4401 o

i duplex 1.4362 o 1.4162. Quando l’inquinamento o il contenuto di cloruri diventa

alto il duplex 1.4462 o gradi ancora più resistenti può essere un’opzione adatta.

3.2.2

Corrosione interstiziale

La corrosione interstiziale può manifestarsi in fessure strette e non sigillate, dove è

continuamente presente uno strato di acqua sia all’interno che all’esterno

dell’interstizio. La forma della zona interstiziale è tale da consentire il passaggio

dell’acqua e dei cloruri disciolti ma prevenire l’ingresso di ossigeno.

Questo tipo di corrosione può essere evitata eliminando le zone di accumulo

d’acqua o sigillandole. La pericolosità di queste zone dipende fortemente dalla loro

forma: più è stretta e profonda più severe sono le condizioni per la corrosione.

I giunti, eccetto quelli sommersi, devono essere progettati in maniera da

convogliare e far scorrere la condensa. Alcuni acciai inossidabili, tra cui i gradi

1.4301 e 1.4401, sono sensibili alla corrosione interstiziale se nell’ambiente sono

presenti cloruri o sali. Gradi autenitici maggiormente resistenti a corrosione e i

gradi duplex sono meno sensibili a questo tipo di corrosione e le loro perfomance

dipenderanno dalle altre condizioni, specialmente la temperatura di servizio.

La corrosione interstiziale in ambiente sommerso è generalmente peggiore che in

ambienti non immersi in cui si hanno cicli umido-secco o con periodi di solo

leggera umidità. Gli interstizi sommersi soffrono una corrosione più aggressiva per

la scarsa presenza degli elementi ossidanti necessari alla formazione del film

protettivo.

L’interstizio suscettibile di corrosione può generarsi da un giunto metallo-metallo,

da una guarnizione, da incrostazioni biologiche, da depositi

(ad esempio di

particolato, foglie secche, cibo o detriti), e da graffi superficiali. È necessario

prendere ogni provvedimento per eliminare gli interstizi che possono essere siti

preferenziali di corrosione.

Come nel caso della corrosione da pitting, elementi di lega come cromo, molibdeno

e azoto migliorano la resistenza agli attacchi e pertanto la resistenza alla corrosione

interstiziale aumenta passando dal grado 1.4301 a quello 1.4401, fino al 1.4462.

3.2.3

Corrosione galvanica

Quando due diversi metalli sono a contatto elettrico tramite un elettrolita (cioè un

liquido conduttore di elettricità come l'acqua marina o acqua dolce non depurata),

si stabilisce una corrente attraverso l’elettrolita che va dal metallo costituente

l'anodo a quello che funge da catodo, che è il più nobile. Di conseguenza, il metallo

meno nobile si corrode.

L’acciaio inossidabile di solito in una coppia galvanica costituisce il catodo dunque

non soffre per questo tipo di corrosione. L’acciaio inossidabile q molto vicino alle

leghe di rame nella scala galvanica e quando esposto a condizioni moderatamente

corrosive può essere messo in contatto diretto con tali leghe senza conseguenze per

la resistenza alla corrosione.

La corrosione galvanica può manifestarsi quando si metta in collegamento l’acciaio

inossidabile con l’acciaio al carbonio o acciai basso legati, il patinabile o

l’alluminio. È importate che il materiale d’apporto nelle saldature sia nobile

almeno quanto il più nobile tra i materiale base saldati (normalmente l’acciaio

inossidabile). Se i collegamenti sono bullonati è necessario che gli elementi per il

collegamento siano realizzati di materiale equivalente a quello del più resistente

alla corrosione degli elementi da collegare. La corrosione galvanica difficilmente si

manifesta tra due gradi diversi di acciaio inossidabile, ma questa eventualità va

tenuta in considerazione nel caso in cui il collegamento tra i due differenti gradi sia

immerso.

La corrosione bimetallica può essere prevenuta interrompendo la continuità

elettrica tra i due metalli con i seguenti metodi:

 isolamento dei metalli diversi, ad es. interrompendo il contatto fra metalli

(vedasi Cap. 7.1.1).

 eliminazione del ponte elettrolita, cioè interrompendo il circuito elettrolitico

mediante verniciatura o altro rivestimento. Quando si ricorre a quest'ultima

soluzione e non è possibile rivestire entrambi i metalli, è preferibile ricoprire il

più nobile (ossia l'acciaio inossidabile nel caso di contatto elettrolitico fra

acciaio inossidabile ed acciaio al carbonio).

Il rischio di un attacco corrosivo è maggiore se l'area del metallo più nobile (ossia

l'acciaio inossidabile) è grande rispetto a quella del metallo meno nobile (cioè

l'acciaio al carbonio). Particolare attenzione merita l'utilizzo di vernici o di altri

rivestimenti per l'acciaio al carbonio. In presenza di minuscoli pori o cavità nel

rivestimento, la superficie ridotta dell'acciaio al carbonio nudo presenterà un valore

molto elevato del rapporto area catodica/area anodica e può verificarsi un

fenomeno di pitting considerevole nell'acciaio al carbonio. Questo è naturalmente

molto più grave nel caso di materiali immersi. In queste situazioni è preferibile

proteggere con la pittura anche l’acciaio inossidabile, fino ad una distanza di

75 mm dalla zona in cui c’q contatto bimetallico.

Negli elementi di collegamento e nei giunti, rapporti sfavorevoli fra aree si

verificano con notevole probabilità. Bisogna evitare l'uso di bulloni in acciaio al

carbonio su membrature in acciaio inossidabile in quanto, essendo alto il rapporto

fra l'area dell’acciaio inox e quella dell’acciaio al carbonio, i bulloni saranno

soggetti ad attacchi aggressivi. Viceversa l'entità dell'attacco ad una membratura in

acciaio al carbonio in presenza di bullonature in acciaio inossidabile è

sensibilmente minore. In genere é opportuno riferirsi all’esperienza maturata in

situazioni locali simili, infatti, spesso, metalli diversi, in presenza di condizioni

occasionali di condensazione o di umidità, specialmente in caso di bassa

conducibilità dell'elettrolita, possono essere accoppiati senza effetti rischiosi.

E' difficile prevedere questi effetti perché l'entità della corrosione è determinata da

una serie di fenomeni complessi. L'utilizzo di tabelle dei potenziali elettrici ignora

la presenza di pellicole superficiali di ossidi, l'effetto del rapporto fra superfici ed il

comportamento chimico dei diversi elettroliti. Un uso acritico di queste tabelle può

quindi condurre a risultati sbagliati. Esse dovrebbero essere utilizzate con molta

attenzione ed unicamente per una valutazione iniziale.

Il comportamento generale degli accoppiamenti fra metalli in ambienti rurali,

urbani, industriali e costieri è completamente documentato nel BS PD

6484,

Osservazioni sulla corrosione nei contatti bimetallici e sua riduzione.

3.2.4

Tensocorrosione (Corrosione sotto tensione)

Lo sviluppo di cricche per tensocorrosione

("SCC", ovvero Stress Corrosion

Cracking) richiede la simultanea presenza di sollecitazioni a trazione e di specifici

fattori ambientali che raramente si ritrovano negli ambienti dei normali edifici. Non

occorre che le sollecitazioni siano molto alte rispetto a quelle di snervamento del

materiale e possono essere imputabili ai carichi e agli effetti residui dei

procedimenti di fabbricazione, quali saldature o piega. Gli acciai ferritici non sono

suscettibili allo SCC. Gli acciai inossidabili duplex presentano in genere una

maggior resistenza alla tensocorrosione rispetto agli austenitici considerati in

questo Manuale. Per quelle applicazioni nelle quali la SCC è una forma di

corrosione pericolosa sono stati sviluppati acciai inossidabili austenitici molto

legati 1.4539, 1.4529, 1.4547, 1.4565.

Una certa cautela deve essere esercitata quando componenti contenenti elevate tensioni

residue (ad esempio per lavorazione a freddo) sono utilizzati in ambienti ricchi di ioni

cloruro (ad esempio piscine al coperto, ambiente marittimo, offshore). Cavi ad elevata

resistenza in ambienti ricchi di cloruri possono essere suscettibili allo SCC,

dipendentemente dal grado dell’acciaio.

Linee guida per la selezione del grado per gli ambienti delle piscine per evitare lo

SCC sono disponibili nel Cap. 3.5.3.

3.2.5

Corrosione generale (uniforme)

Nelle condizioni normali, in cui tipicamente si trovano le strutture, gli acciai

inossidabili non mostrano quella riduzione della sezione, in seguito alla formazione

di ruggine, che caratterizza gli acciai al carbonio e quelli basso legati.

3.2.6 Corrosione intergranulare (sensibilizzazione) e degrado

della saldatura

Quando gli acciai inossidabili austenitici sono soggetti a prolungate esposizioni fra

450 e 850°C, il carbonio, in essi contenuto, migra verso i bordi dei grani e

precipita come carburo di cromo, che a sua volta asporta cromo dalla soluzione

solida e ne riduce il contenuto nella zona adiacente al bordo dei grani stessi. In

queste condizioni l'acciaio è detto sensibilizzato. Il bordo del grano diventa una

zona preferenziale per un attacco in seguito ad una successiva esposizione in

ambiente corrosivo. Questo fenomeno, se si manifesta nella zona termicamente

alterata di una saldatura, è noto anche come degrado della saldatura.

Per impedire la corrosione intergranulare si può ricorrere a tre soluzioni:

 impiegare acciai a basso tenore di carbonio,

 usare acciai stabilizzati con titanio o niobio

(ad esempio 1.4541, 1.4571,

1.4509,

1.4521 o

1.4621), poiché questi elementi, combinandosi

preferenzialmente con il carbonio, formano particelle stabili e riducono di

conseguenza il rischio di formazione di carburi di cromo,

 ricorrere a trattamenti termici, anche se raramente utilizzati nella pratica come

soluzione alla corrosione intergranulare.

Per quanto riguarda gli acciai austenitici e duplex che devono essere saldati, per

evitare la corrosione intergranulare è necessario specificare un basso contenuto di

carbonio (massimo 0,03 %). Se nel produrre l’acciaio si sono utilizzate tecniche

moderne questo limite è sempre rispettato, dunque in pratica è diventato sempre

più raro incontrare problemi di corrosione intergranulare per questi acciai.

Gli acciai ferritici sono più sensibili degli austenitici alla corrosione intergranulare

dovuta alla saldatura, dunque anche se il contenuto di carbonio è basso è sempre

necessario utilizzare gradi ferritici stabilizzati per strutture saldate.

3.3

Corrosione in determinati ambienti

3.3.1

Aria

Le condizioni atmosferiche differiscono da ambiente ad ambiente e

conseguentemente mutano gli effetti sugli acciai inossidabili. L'atmosfera delle

zone rurali, non contaminata dai fumi dell'industria o dalla salsedine delle coste, è

particolarmente "favorevole" in termini di resistenza alla corrosione, anche nelle

aree a forte umidità. L'atmosfera nelle aree industriali e marine è

considerevolmente più aggressiva. Si può far riferimento al Cap. 3.5 per le linee

guida nella selezione del giusto tipo di acciaio inossidabile.

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