The corrosion of weather exposed metals. Developing a method able to determine the estimated service life

In nowadays building sector, the choice of which components have to be installed in a building is made by taking into account only the price-performance ratio of such components. This is a consequence of many factors - first of all, the producer's lack of interest towards this aspect that leads to an attitude where damages are seen as an instant event and not as the natural end of a decaying process. The aim of this thesis is to develop an engineering approach to the life expectancy of some metal materials commonly used in buildings so to understand their real durability value. My mentors and I decided to focus on aluminum, copper, low-carbon steel and zinc metal because they are widely used in roofing and closing. My work began in Australia under Dr. Ivan Cole's supervision. He is a world leading expert in the metal corrosion field. At CSIRO state laboratory, Dr. Ivan Cole, his panel and I analyzed corrosion process The tests took place in a controlled environment where we changed rains and salt deposit parameters to simulate the Italian weather. I completed my work together with Professor Bruno Daniotti, my supervisor. We looked for the best way to translate this mass loss experimental data into a figure able to identify the life expectancy of a building. In the end, found the solution in the thickness value of metals. Eventually, we developed a program able to foretell the life expectancy of some metal elements in Italy. It takes into account the mass loss of a metal, the maximum weight for which the building has been designed for and\or the foreseen useful gauge. The program will then provide a life expectancy figure defined as the moment when the non-corroded material will no longer be able to sustain the foreseen weight and\or the material gauge will tend to zero.

Nell’odierno settore edile è pratica comune scegliere i componenti da istallare negli edifici riferendosi unicamente alle loro iniziali caratteristiche economico-prestazionali. Ciò avviene perché vi è mancanza d’interesse verso il problema rappresentato dalla loro vita utile sia da parte del produttore che del progettista. Si tende cioè a vedere gli elementi istallati come eterni, considerandone il guasto come un evento istantaneo e imprevedibile e non come il culmine di un processo di degrado. Con questo elaborato voglio quindi studiare come rame, alluminio, zinco e acciaio dolce rispondono a contatto con i vari ambienti atmosferici Italiani. L'obiettivo è sviluppare un metodo ingegneristico di previsione della vita utile che permetta di conoscere la durabilità reale dei componenti in sito. Il lavoro è iniziato in Australia, presso i laboratori del centro di ricerca CSIRO con un'analisi sperimentale della velocità di corrosione, il tutto supervisionato dal Dott. Ivan Cole e dal suo gruppo di ricerca. Qui, cambiando i parametri d’intensità di pioggia e deposito di sale in un ambiente controllato che simulava le condizioni ambientali italiane, sono risalito al percorso corrosivo dei quattro metalli e ai fattori chiave della loro corrosione. Ho concluso la mia esperienza estera aggiornando un programma in grado di stabilire la massa persa annua dei materiali in base alla posizione geografica italiana dove sono impiegati. Infine, in Italia, affiancato dal Prof. Bruno Daniotti, abbiamo individuato nello spessore dei metalli la chiave per correlare la massa persa con gli anni di vita utile dei componenti. Sono così giunto all’elaborazione di un programma capace di restituire la vita utile di questi elementi metallici in alcune città Italiane. L'input è composto dalla massa persa dall’elemento, dal carico massimo per cui l’elemento è stato dimensionato oppure dallo spessore utile previsto. L'output è il tempo di vita utile, definito come l’istante in cui le dimensioni del materiale sano risulteranno zero o inferiori a quelle necessarie per sopportare gli sforzi applicati.