Validazione sperimentale di simulazioni a elementi finiti di un fenomeno di accoppiamento galvanico

The main purpose of this work was to validate the equations obtained by finite element simulations (FEM) of corrosion phenomena of macrocell mechanisms. In particular, the galvanic coupling between carbon steel and stainless steel has been considered. The electrochemical kinetic parameters, such as the slope of Tafel and the limiting current density, required as input data for finite element simulations, have been extrapolated from the electrochemical tests of potentiodynamic polarization. Finally, validation was carried out by mapping the potential for experimentally re-creating the throwing power. The value of throwing power obtained experimentally was also compared with the value obtained from the semi-empirical formulation. In this thesis, laboratory tests were designed and carried out, but not finite element simulations. The simulations were carried out by Dr. Mehdi Attarchi, a graduate student in materials engineering.

Il principale obiettivo del presente lavoro è stato quello di validare le equazioni ottenute mediante simulazioni a elementi finiti (FEM) di fenomeni di corrosione con meccanismi di macrocella. In particolare, è stato considerato l’accoppiamento galvanico tra acciaio al carbonio e acciaio inossidabile che, ad esempio, consente di simulare la corrosione per vaiolatura (pitting) degli acciai inossidabili. I parametri cinetici elettrochimici, come la pendenza di Tafel e la densità di corrente limite di diffusione di ossigeno, necessari come dati in ingresso per le simulazioni a elementi finiti, sono stati estrapolati dalle prove elettrochimiche di polarizzazione potenziodinamica. La validazione, infine, è stata effettuata tramite la mappatura del potenziale per la determinazione del potere penetrante della macrocoppia ricreata sperimentalmente e il confronto tra i valori sperimentali ottenuti e quelli simulati. È stato, inoltre, confrontato il valore di potere penetrante ottenuto sperimentalmente con quello ottenuto tramite una formulazione semi-empirica. In questa tesi sono state progettate e realizzate le prove di laboratorio, ma non le simulazioni a elementi finiti. Queste ultime sono state effettuate dal dottor Mehdi Attarchi, dottorando in ingegneria dei materiali.