Valutazione del rischio di corrosione in soluzioni schiumogene dei metalli in un impianto idraulico di veicoli antincendio

The thesis work developed below continues a previous project, which mainly dealt with the corrosive action of different types of water on the metallic components of the hydraulic system in a civilian fire-fighting vehicle. The system in question is designed and produced by the company BAI - Brescia Antincendi International, which has sought the cooperation of the Materials Corrosion Laboratory “Pietro Pedeferri" to analyze and evaluate the corrosion resistance of the constituent metals. The purpose and approach of this thesis are therefore the same as the previous one, but with different solutions at stake. The selected materials were SAE 316L stainless steel, EN CW617N brass and EN AC-42000 aluminum castings, with anodizing thickness of 40 μm. Components of these alloys underwent tests with four different foaming solutions: two with a protein foam (pure and diluted) and two with a synthetic foam (pure and diluted). Firstly, the samples in contact with the solutions were analyzed both under free corrosion conditions and in pairs, to evaluate the effects of galvanic coupling. Periodically, measurements were collected on the samples, covering a total time span of 100 days. The measured values were electrochemical potentials and galvanic currents, while the direction of the currents was constantly monitored. Only at the end of the testing days, the main corrosion products were collected and analyzed with X-ray diffraction. Then, the internal surfaces of the samples were cleaned and inspected, and the most interesting cases were analyzed under a stereomicroscope; thus, it was possible to measure the depth of the pits and consequently estimate the corrosion rate. Furthermore, the samples underwent electro-chemical potentiodynamic tests, in order to identify the most interesting corrosion parameters. These experiments allowed to graph the E vs I curves for all the materials in the four environments under analysis, recognizing parameters such as corrosion and pitting potentials. The overall study confirmed the general good resistance of all alloys in free corrosion; at the same time, it highlighted a great problem in galvanic couplings for solutions with a higher chloride content (protein foams). In fact, among the metals of the couplings, while stainless steel and brass have proven to be practically immune, the less noble anodized aluminum has undergone localized corrosion phenomena, even very severely. In particular, aluminum coupled with both pure and diluted protein foam has proven to be the most critical case. Synthetic foams, on the other hand, presented a low level of aggression, even in the apparently most severe cases.

Il lavoro di tesi sviluppato di seguito continua un precedente progetto, che si occupava principalmente dell'azione corrosiva di diversi tipi di acqua sui componenti metallici del sistema idraulico in un veicolo antincendio civile. Il sistema in questione è progettato e prodotto dalla società BAI - Brescia Antincendi International, che ha cercato la collaborazione del Laboratorio di corrosione dei materiali "Pietro Pedeferri" per analizzare e valutare la resistenza alla corrosione dei metalli costituenti. Lo scopo e l'approccio di questa tesi sono quindi gli stessi della precedente, ma con diverse soluzioni in gioco. I materiali selezionati sono acciaio inossidabile SAE 316L, ottone EN CW617N e fusioni di alluminio EN AC-42000, con spessore di anodizzazione di 40 μm. I componenti di queste leghe sono stati sottoposti a test con quattro diverse soluzioni schiumogene: due con una schiuma proteinica (pura e diluita) e due con una schiuma sintetica (pura e diluita). Innanzitutto, i campioni a contatto con le soluzioni sono stati analizzati sia in condizioni di corrosione libera che in coppia, per valutare gli effetti dell'accoppiamento galvanico. Periodicamente, le misurazioni sono state raccolte sui campioni, coprendo un arco di tempo totale di 100 giorni. I valori misurati sono stati i potenziali elettrochimici e le correnti galvaniche, mentre la direzione delle correnti è stata costantemente monitorata. Solo alla fine dei giorni di test, i principali prodotti di corrosione sono stati raccolti e analizzati con diffrazione ai raggi X. Successivamente, le superfici interne dei campioni sono state pulite e ispezionate e i casi più interessanti sono stati analizzati sotto uno stereomicroscopio; quindi, è stato possibile misurare la profondità dei pit e di conseguenza stimare il corrosion rate. In aggiunta, i campioni sono stati sottoposti a test elettrochimici potenziodinamici per identificare i parametri di corrosione più interessanti. Questi esperimenti hanno permesso di rappresentare graficamente le curve E vs I per tutti i materiali nei quattro ambienti in analisi, individuando parametri come potenziali di corrosione e di pitting. Lo studio complessivo ha confermato la buona resistenza generale di tutte le leghe nella corrosione libera; allo stesso tempo, ha messo in luce un grosso problema negli accoppiamenti galvanici per soluzioni con un contenuto di cloruro più elevato (schiume proteiniche). Infatti, tra i metalli in accoppiamento, mentre l'acciaio inossidabile e l'ottone hanno dimostrato di essere praticamente immuni, l'alluminio anodizzato meno nobile ha subito fenomeni di corrosione localizzata, anche molto severamente. In particolare, l'alluminio accoppiato con schiuma proteica pura e diluita si è dimostrato il caso più critico. Le schiume sintetiche, d'altra parte, hanno presentato un basso livello di aggressività, anche nei casi apparentemente più gravi.