Corrosion risk assessment of the metals used for the hydraulic system of firefighting vehicles

The present work derives from the collaboration between the Laboratory of Materials Corrosion “Pietro Pedeferri”, at Politecnico di Milano, and the company BAI Brescia Antincendio International. The latter is specialised in the production of firefighting vehicles, and recently marketed a new model of hydraulic system for a municipal Fire Rescue Pumper. In such system, together with the traditional metals (like stainless steel and copper alloys), newly designed components in anodised cast aluminium have been introduced also. The aim of this thesis was to assess the corrosion resistance of the metals used in this hydraulic system. For this purpose, the four most employed materials were selected: stainless steel SAE 316L, brass EN CW617N, and cast aluminium EN AC-42000, with two thicknesses of anodization (15 and 40 µm). Components of such alloys were tested with four aqueous solutions, with increasing salinity (from tap to marine water). Samples were both analysed in free corrosion conditions and in pairs, to evaluate the role of galvanic coupling. Periodic measurements were performed for 100 days over the samples: values of electrochemical potential and galvanic currents were collected, and the currents direction was constantly monitored. At the end of the tests, corrosion products were analysed via XRD; the surfaces of the samples were visually inspected and the most interesting cases were analysed with a laser profilometer. In doing so, pits depth was measured and the order of magnitude of corrosion rate could be estimated. This study confirmed the general good resistance of all alloys under free corrosion; at the same time, the detrimental role of galvanic couplings has been reported for all solutions. In fact, while stainless steel and brass were virtually immune, the less noble anodised aluminium underwent phenomena of localised corrosion. In particular, aluminium coupled in brackish or marine water turned out to be the most critical case, with significant values of corrosion rates. Moreover, the study demonstrated that the Italian and European municipal waters present a virtually identical low level of aggressiveness, even considering the most pessimistic cases.

Il presente lavoro di tesi nasce dalla collaborazione tra il Laboratorio di Corrosione dei Materiali “Pietro Pedeferri”, presso il Politecnico di Milano, e l’azienda BAI Brescia Antincendio International. Quest’ultima è specializzata nella produzione di veicoli antincendio, e ha recentemente messo in commercio un nuovo modello di impianto idraulico per un veicolo civile, un AutoPompa – Serbatoio. In tale impianto, oltre che metalli tradizionali (come acciaio inossidabile e leghe di rame), sono stati introdotti anche alcuni componenti progettati recentemente in fusioni di alluminio anodizzato. Lo scopo di questa tesi è di valutare la resistenza alla corrosione dei metalli utilizzati in questo impianto idraulico. A tal fine, sono stati selezionati i quattro materiali più impiegati: acciaio inox SAE 316L, ottone EN CW617N, e fusioni di alluminio EN AC-42000, con due spessori di anodizzazione (15 e 40 µm). Componenti di tali leghe sono stati testati con quattro soluzioni acquose di crescente salinità (da acqua di rubinetto ad acqua di mare). I campioni sono stati analizzati sia in condizioni di libera corrosione, sia in coppie, per valutare il ruolo degli accoppiamenti galvanici. Misurazioni periodiche sono state effettuate per 100 giorni sui campioni: sono stati raccolti i valori di potenziale elettrochimico e di corrente galvanica, e la direzione delle correnti è stata costantemente monitorata. Al termine di questi test, i prodotti di corrosione sono stati analizzati tramite XRD; le superfici dei campioni sono state ispezionate visivamente e i casi più interessanti sono stati analizzati con un profilometro laser. Così facendo, è stata misurata la profondità dei pit ed è stato possibile stimare l’ordine di grandezza della velocità di corrosione. Questo studio ha confermato la generale buona resistenza di tutte le leghe in corrosione libera; al tempo stesso, è stato messo in luce il ruolo deleterio degli accoppiamenti galvanici per tutte le soluzioni. Di fatto, mentre l’acciaio inox e l’ottone si sono dimostrati praticamente immuni, il meno nobile alluminio anodizzato ha subito fenomeni di corrosione localizzata. In particolare, l’alluminio accoppiato in acqua salmastra o di mare si è rivelato essere il caso più critico, con valori significativi di velocità di corrosione. Inoltre, lo studio ha dimostrato che le acque municipali italiane ed europee presentano in pratica un identico basso livello di aggressività, anche considerando i casi più pessimistici.