Approccio energetico per la previsione dell'innesco della corrosione localizzata degli acciai inossidabili

Stainless steels are widely used in industrial applications and in aggressive environments as they have high corrosion resistance; however, in certain environmental conditions, for example when the concentration of chlorides exceeds a certain threshold, and depending on the chemical composition and the surface finish of the material, they may undergo localized corrosion attacks, such as pitting corrosion. In this thesis work an energy model is proposed, alternative to the traditional approach based on the pitting potential (Epit), in order to evaluate more rigorously the pitting corrosion resistance of stainless steels. The new suggested parameters are the energy J and the electric charge Q for pitting initiation, which were obtained by processing the data provided by anodic potentiodynamic polarization tests carried out on stainless steel samples. The experimental tests were carried out on two types of specimens, obtained from a cylindrical bar and a rectangular plate, almost chemically identical because they consist of the same material (AISI 304 stainless steel), but metallurgically different. Three different test solutions were used (containing 100, 1000 and 10,000 p.p.m. of chlorides), maintaining the pH (6) and temperature (20 ° C) values constant. The results obtained for the energy and the electric charge for pitting initiation were then compared with the pitting potential to verify the reliability and repeatability of the proposed energy model with respect to the traditional approach. To compare the three parameters, each characterized by its own unit of measurement, the coefficient of variation (CV) was introduced, a statistical dispersion index that allows to compare the variability of distributions whose values are expressed in units of different types. From the results obtained it was concluded that the energy and the electric charge for pitting initiation are characterized by a high dispersion of data that strongly limits its use and application, even if the energy approach would seem to be more complete and rigorous when compared with the traditional one; on the contrary, the pitting potential is preferable with respect to the other two proposed parameters because it has less variability in the results obtained.

Gli acciai inossidabili sono ampiamente utilizzati nelle applicazioni industriali e negli ambienti aggressivi poiché possiedono elevata resistenza alla corrosione; tuttavia, in determinate condizioni ambientali, ad esempio quando la concentrazione di cloruri supera una certa soglia, e in funzione della composizione chimica e della finitura superficiale del materiale, essi possono subire attacchi localizzati di corrosione, come il pitting (corrosione per vaiolatura). In questo lavoro di tesi è proposto un modello energetico, alternativo all’approccio tradizionale basato sul potenziale di pitting Epit, allo scopo di valutare in maniera più rigorosa la resistenza alla corrosione per vaiolatura degli acciai inossidabili. I nuovi parametri suggeriti sono l’energia J e la carica elettrica Q di innesco del pitting, che sono stati ricavati elaborando i dati forniti da test di polarizzazione potenziodinamica anodica effettuati su campioni di acciaio inossidabile. Le prove sperimentali sono state condotte su due tipologie di provini, ricavati da barra cilindrica e lastra, pressoché uguali chimicamente perché costituiti dallo stesso materiale (acciaio inossidabile AISI 304), ma diversi metallurgicamente. Sono state utilizzate tre diverse soluzioni di prova (contenenti 100, 1000 e 10000 p.p.m. di cloruri), mantenendo costanti i valori del pH (6) e della temperatura (20 °C). I risultati ottenuti per l’energia e la carica elettrica di innesco del pitting sono stati poi confrontati con il potenziale di pitting per verificare l’attendibilità e la ripetibilità del modello energetico proposto rispetto all’approccio tradizionale. Per confrontare i tre parametri, caratterizzati ciascuno da una propria unità di misura, è stato introdotto il coefficiente di variazione (CV), un indice di dispersione statistico che consente di confrontare tra di loro la variabilità di distribuzioni i cui valori sono espressi in unità di misura differenti. Dai risultati ottenuti si è concluso che l’energia e la carica elettrica di innesco del pitting sono caratterizzati da un’elevata dispersione dei dati che ne limita fortemente l’utilizzo e l’applicazione, anche se l’approccio energetico sembrerebbe essere più completo e rigoroso se confrontato con quello tradizionale; al contrario, il potenziale di pitting risulta preferibile rispetto agli altri due parametri proposti perché presenta una minore variabilità dei risultati ottenuti.