Corrosione delle tubazioni

La corrosione delle tubazioni in acciaio e dei relativi componenti è un processo continuo e pressoché inarrestabile. Anche con la corretta applicazione delle contromisure disponibili, i costi per la gestione e i controlli, la sostituzione e riparazione delle tubazioni corrose sono elevatissimi e risulta essere uno dei peggiori problemi nel settore industriale (ma anche in quello privato). Oltre alla corrosione intrinseca e naturale del metallo, a peggiorare la situazione appare essere la sempre peggiore qualità dei materiali usati, nonché dei controlli inefficaci o rari.

Esempi pratici di problemi relativi alla corrosione delle tubazioni sono rappresentati dagli impianti antincendio o di riscaldamento, il cui deterioramento può condurre a cali di efficienza del trasferimento di calore, tubi ristretti, perdite (da minime a gravi), arresti temporanei, guasti operativi, interruzione della produttività, intasamento degli ugelli di irrorazione, lesioni personali. Il mancato funzionamento di un impianto antincendio può portare ad un gravissimo impatto, incluso la distruzione dell'immobile e la perdita di vite umane.

Si elencano di seguito i problemi corrosivi più comuni riscontrabili nelle tubazioni:

Riparazioni difettose

Le riparazioni dei tubi assumono varie forme, che vanno dai morsetti temporanei alla sostituzione di intere sezioni. In molti esempi, la mancata risoluzione di un problema corrosivo si traduce in riparazioni multiple o graduali nel corso degli anni, con uno spreco di tempo prezioso che avrebbe potuto altrimenti essere utilizzato per correggere il guasto alla radice e ridurre al minimo le conseguenze. Riparazioni frettolose e palliative non possono che aumentare il problema, senza risolvere il vero meccanismo di innesco corrosivo.

Perdite nelle filettature

Ogni filettatura del tubo è un punto debole intrinseco, con circa il 50% della parete del tubo incisa. Spesso, una perdita nella filettatura è il primo segno di un problema di corrosione e richiede ulteriori indagini. Se non viene affrontata i tubi potrebbero separarsi provocando danni devastanti. Sebbene le condizioni delle tubazioni di grandi dimensioni siano normalmente la preoccupazione maggiore per il gestore di un edificio o di un impianto, è il tubo filettato che in genere causa i danni maggiori.

Una condizione di vaiolatura elevata causerà guasti in aree casuali delle filettature, consentendo il passaggio dell'acqua. Per piccole perdite in cui il tasso di evaporazione supera la perdita d'acqua, l'ossido di ferro disciolto e altri depositi si accumuleranno sulle filettature ingannando la valutazione di un problema di corrosione che sembra originato sulla superficie esterna.

Depositi all'interno dei tubi

I depositi interni di ruggine rappresentano un'inevitabile condanna al deterioramento per la maggior parte dei sistemi di tubazioni. Sono rappresentati dal prodotto finale più leggero e meno denso della corrosione dei tubi in acciaio che, accumulandosi, genera man mano vaiolature profonde e sempre più grandi.

Il fenomeno è più probabile che si verifichi sulle linee orizzontali e nelle aree a basso flusso o senza uscita, ideali a far convogliare e depositare residui e idrossidi che catalizzeranno la corrosione.

Il trattamento chimico è una potenziale soluzione per molti problemi corrosivi interni delle tubazioni. Il lavaggio del tubo con una soluzione chimica rimuove eventuali prodotti della corrosione, successivamente il pompaggio di sostanze filmanti e inibitrici riveste e protegge le superfici. Simili trattamenti possono venire effettuati sia internamente sia esternamente al tubo.

Corrosione esterna

Rappresenta una delle forme di corrosione più dannose per un sistema di tubazioni. Spesso chiamata "corrosione cellulare", è tipicamente molto aggressiva e localizzata e provoca una penetrazione profonda della superficie metallica con una minore corrosione generale nelle aree circostanti. Il meccanismo scatenante è riconducibile a depositi superficiali, squilibrio elettrico, attacco microbiologico o altri fattori corrosivi. I tubi zincati sono altamente sensibili al suddetto fenomeno.

In alcuni casi la vaiolatura si estende su tutta la superficie del metallo, conferendogli un profilo superficiale irregolare o molto ruvido. In altri casi, i buchi sono concentrati in aree specifiche, lasciando la maggior parte della superficie metallica in condizioni pari al nuovo.

La completa rimozione di ruggine e l'impiego di inibitori chimici sono la priorità assoluta da seguire per mitigare il guasto. Se la ruggine superficiale è lieve può essere facilmente risolta dal personale di manutenzione mediante smerigliatura e applicazione di un efficace antiruggine e di un rivestimento protettivo esterno. Qualora non venga rimossa, la ruggine superficiale si svilupperà in livelli stratificati contro i quali solo la sabbiatura si rivelerà efficace per la completa rimozione.

Molti sono i casi in cui i tubi, soprattutto quelli posizionati in zone alte o poco accessibili, vengono lasciati deteriorare a causa di manutenzione scarsa o mancante.

Agenti atmosferici

Di tutte le forme di corrosione causate ai sistemi di tubazioni, i danni dovuti agli agenti atmosferici (pioggia, neve, condizioni atmosferiche, spruzzi eccessivi delle torri di raffreddamento) sono i più facili da prevenire. Le tubazioni sono esposte e accessibili, con attività corrosiva sempre visivamente evidente.

La maggior parte dei danni provocati dagli agenti atmosferici richiedono decenni per produrre un guasto e, se avvengono, sono semplicemente dovuti alla mancanza di manutenzione. Le tubazioni di diametro inferiore sono sempre più vulnerabili a causa del loro spessore di parete intrinsecamente inferiore.

Guasto all'isolamento in fibra di vetro

L'isolamento standard in fibra di vetro fornisce una barriera contro l'umidità inefficace per i tubi dell'acqua fredda. L'umidità dell'area condensata produce una condizione di corrosione secondaria, tipicamente nascosta, all'esterno del tubo. Più comuni nei sistemi ad acqua fredda e a doppia temperatura, le perdite per corrosione esterna superano di gran lunga i tassi di corrosione interna fino a 10 volte o più. Spesso le tubazioni dell'acqua fredda hanno uno spessore di isolamento insufficiente, sono di tipo inadeguato, sono installate in modo errato o tutte e tre le cose.

Nel corso di decenni e nascosti alla vista, i guasti all'isolamento possono distruggere interi sistemi di tubazioni. Nella maggior parte degli esempi in cui il tubo isolato è osservabile, il problema di questo tipo di guasto è molto facile da riconoscere. Questo scenario è spesso riscontrabile negli appartamenti e nei condomini in cui sono stati installati montanti di riscaldamento e raffreddamento a doppia temperatura sui pilastri esterni dell'edificio. Dopo decenni dalle installazioni, le tubazioni montanti difficilmente saranno ancora integre, nella maggior parte dei casi saranno state quasi completamente distrutte dall'esterno; l'unica opzione sarà la sostituzione totale delle tubazioni, con costi e disagi enormi.

L'isolamento mancante, danneggiato, calpestato e rotto definisce un eventuale problema che vale la pena indagare. Danni causati dall'acqua, tubi gocciolanti, scolorimento o cristallizzazione della superficie isolante esterna sono ulteriori segnali che suggeriscono un potenziale problema. Il rivestimento esterno in alluminio e vinile offre poca resistenza alla migrazione dell'umidità e nasconde lo scolorimento, spesso rivelatore del guasto sottostante. Il rivestimento in vinile solitamente trattiene l'acqua condensata sulla superficie fredda del tubo, aumentando il rischio di corrosione esterna del tubo.

I tubi di diametro inferiore sono più vulnerabili a causa dello spessore di isolamento generalmente inferiore applicato e della parete del tubo naturalmente più sottile. Il tubo sul lato di alimentazione subisce sempre un impatto peggiore a causa delle temperature superficiali più fredde. L'aggiunta di estremità filettate aggiunge un ulteriore livello di vulnerabilità per i tubi più piccoli comunemente presenti nei sistemi ad acqua fredda e a doppia temperatura.

Guasto all'isolamento in schiuma

L'isolamento in morbida schiuma consente all'umidità di infiltrarsi nelle superfici fredde dei tubi e produrre la distruzione del tubo d'acciaio comune. In un tempo relativamente breve, l'isolamento in schiuma morbida si deteriora, indurendosi, fessurandosi e restringendosi fino a produrre ampi spazi in cui l'umidità può entrare.

Inoltre, la schiuma si degrada chimicamente fino a diventare leggermente acida, legandosi al tubo o agli strati di ruggine in modo talmente saldo che rimuovere il vecchio isolante in schiuma morbida diventa estremamente difficile.

Per contrastare il problema è possibile utilizzare della fibra di vetro verniciata con un rivestimento ad alto contenuto di solidi che funga da barriera contro l'umidità. L'isolamento in schiuma morbida deve essere utilizzato solo per applicazioni temporanee o a breve termine.

Corrosione influenzata microbiologicamente

La corrosione influenzata microbiologicamente (MIC) è di gran lunga la forma più grave e minacciosa di corrosione per le tubazioni HVAC e i sistemi antincendio. È causata dalla presenza di diversi agenti microbiologici in specifiche condizioni ambientali e può, in alcuni casi, provocare nel giro di pochi anni un guasto avanzato e diffuso di interi sistemi di tubazioni.

La presenza di una MIC solitamente segnala una minaccia molto grave per l'intero sistema, che richiede pulizie approfondite e ripetute sterilizzazioni con costi elevati. Per molti sistemi interessati, la MIC non può essere eliminata e permarrà una condizione elevata di corrosione e vaiolatura per il resto della vita del sistema.

La corrosione influenzata microbiologicamente produce cavità grandi e profonde a causa dell'utilizzo del tubo d'acciaio stesso come fonte di energia (spesso come alternativa all'ossigeno), nonché attraverso la produzione di sottoprodotti metabolici fortemente corrosivi come l'acido solforico, che assiste ulteriormente il microrganismo nella dissoluzione del metallo del tubo.

La MIC esiste a vari gradi di gravità e non è esclusiva dei sistemi di tubazioni in acciaio al carbonio o dei sistemi idrici a condensatore aperto. Il MIC si trova comunemente nelle tubazioni chiuse dell'acqua refrigerata, in particolare quelle invernali con glicole, ed è stato documentato che distrugge anche tubi in rame, ottone e acciaio inossidabile.

Tubi saldati

I tubi saldati presentano una maggiore vulnerabilità alla corrosione in corrispondenza delle giunzioni, diventando un punto focale in cui ruggine e microrganismi possono stabilire e promuovere un'attività corrosiva, che spesso porta a guasti e micro fori.

Le cause sono da attribuire alla più economica fabbricazione, che spesso producono una cucitura interna o esterna incompleta, oltre al fatto che i differenti materiali impiegati (tra il laminato del tubo e il materiale di saldatura) provocano un differenziale nel potenziale elettrico. Infine, il rivestimento protettivo di zinco sulla saldatura è talvolta mancante o incompleto, causando una linea di attacco galvanico molto prematura ma definita.

Tubi saldati difettosi sono ancora molto diffusi, soprattutto nel mercato estero. In condizioni di bassa corrosione, un tubo difettoso può produrre problemi lievi o mediocri, ma nelle condizioni di corrosione più elevata le conseguenze possono divenire gravi.

Corrosione torre di raffreddamento e scambiatore

Uno dei primi segni di corrosione in un sistema idraulico si manifesta solitamente nella torre di raffreddamento; bianchi depositi suggeriscono spesso una condizione di incrostazione.

L'acqua scolorita e torbida è ancora un'altra indicazione che l'attività corrosiva è elevata e che il trattamento chimico dell'acqua è carente. Le alghe e altre formazioni organiche non solo interferiscono con le operazioni, ma accelerano anche molti altri processi di corrosione e promuovono la corrosione influenzata dal punto di vista microbiologico.

In molti casi, la manutenzione delle torri di raffreddamento e la rimozione dei depositi di ruggine vengono eseguite senza mai indagare sulla causa sottostante del problema e senza considerare che il volume dei depositi di ruggine esposti sulla torre non è nulla in confronto al volume dei depositi di ruggine ancora all'interno, saldamente attaccato alle sue pareti.

La maggior parte dei depositi di ruggine pesante si formano dopo decenni di elevata attività corrosiva e si staccano per essere trasportati alla torre di raffreddamento dopo qualche forma di shock al sistema, come un avviamento primaverile o un cambiamento di temperatura. Raramente vengono catturati dalla maggior parte dei sistemi di filtrazione o rimossi o disciolti da coadiuvanti chimici.

Guasto da corrosione galvanica

La corrosione galvanica può verificarsi quando diversi metalli (specie in ambiente acido) vengono uniti insieme e dipende soprattutto dalle condizioni di corrosione già esistenti e dal sistema di tubazioni coinvolto. È più comune, ad esempio, nei sistemi ad acqua con condensatore aperto, nei sistemi idrici di processo e nei sistemi ad acqua refrigerata o di protezione antincendio. Si verifica comunemente tra un tubo in acciaio al carbonio unito a una valvola in ottone o nei collegamenti tra valvole in acciaio zincato e ottone.

Un deposito verde-bluastro sulla valvola e l'assenza di perdite sulla connessione acciaio-acciaio opposta forniscono la conferma dell'esistenza di una condizione galvanica; può produrre guasti diffusi e separazioni totali dei tubi. Questo tipo di corrosione è insidioso e talvolta viene diagnosticata frettolosamente in maniera errata, attribuendola automaticamente alle perdite sulle filettature tra acciai e valvole in ottone/rame. La sostituzione del tubo con raccordi isolanti dielettrici (fungono da isolanti tra due metalli, impedendo l'elettrolisi) è costosa e ne vale la pena solo in appurati casi di corrosione galvanica.

Elettrolisi acciaio-acciaio

Differenze di microvolt nel potenziale di terra tra le tubazioni degli edifici e l'acciaio strutturale (come i supporti) possono causare guasti molto localizzati.

Poiché richiedono strumenti elettrici altamente sensibili per effettuare una diagnosi positiva, i test a ultrasuoni eseguiti più lontano dall'area del guasto spesso mostrano un'attività corrosiva molto inferiore o addirittura normale.

Sebbene questa forma di elettrolisi si verifichi raramente, è prudente isolare il contatto metallo-metallo, soprattutto laddove il tubo d'acciaio è esposto all'acqua e alle condizioni atmosferiche.