Modules | Area | Type | Hours | Teacher(s) | |
CORROSIONE E PROTEZIONE DEI MATERIALI METALLICI | ING-IND/21 | LEZIONI | 60 |
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ll corso ha lo scopo di fornire una comprensione dei meccanismi di corrosione, dei metodi usati nel controllo e nella prevenzione della corrosione e di mettere in evidenza le correlazioni fra la morfologia dei fenomeni di corrosione, l’insieme di tutti i parametri che concorrono a creare le condizioni aggressive e i meccanismi delle reazioni chimiche ed elettrochimiche coinvolte nell’innesco, nella propagazione della corrosione e nella sua inibizione e controllo. Parte integrante del corso è la presentazione e discussione di numerosi esempi pratici di corrosione di componenti meccanici e di impianti industriali, in modo da delineare un sistematico approccio alle tecniche e metodologie di failure analysis.
La verifica delle conoscenze acquisite dallo studente riguarda non solo l'apprendimento delle nozioni di base dei fenomeni corrosivi, ma anche la capacità di analizzare la corrosività degli ambienti aggressivi in termini di caratteristiche chimico-fisiche e di selezionare i materiali più idonei e/o le tecniche di protezione più efficaci.
Lo studente sarà in grado di analizzare i danneggiamenti corrosivi su componenti meccanici e impianti industriali tramite failure analysis e selezionare i materiali più idonei e/o le tecniche di protezione più efficaci all'applicazione di interesse.
saranno presentati e discussi in aula casi reali di danneggiamenti corrosivi, in modo da mostrare dal vero la morfologia degli attacchi corrosivi e delineare al contempo le tecniche e le procedure sperimentali più idonee di failure analysis.
Lo studente potrà acquisire sensibilità e competenze tecniche nell'analisi dei danneggiamenti corrosivi. Potrà inoltre acquisire le nozioni di base indispensabili per la conduzione di impianti civili e industriali.
Nel corso delle presentazioni di casi reali di corrosione su componenti meccanici e impianti sarà valutata la capacità dello studente di partecipare alla discussione in aula e di proporre metodologie di analisi e possibili soluzioni. Durante prova orale sarà valutata la capacità dello studente di analizzare nuovi casi di corrosione e di proporre soluzioni giustificate.
Prerequisiti utili sono la conoscenza della chimica inorganica, soprattutto gli equilibri in soluzione acquosa ed elettrochimica. Attitudine alla partecipazione in lavori di gruppo.
1 -Introduction: direct and indirect damages due to corrosion. Wet and hot corrosion. Chemical kinetics and chemical and electrochemical thermodinamics.
2 - Metallurgy basics and classification of ferrous and non-ferrous alloys. Metallic materials: mechanical properties. Dislocation theory and plastic deformation of metallic materials. Work hardening and recrystallization. Resilence and ductile-brittle transition temperature. Hall-Petch relationship. Fracture mechanics and KIc. Residual stresses. Bain curves TTT and CCT. Fe-Fe3C phase diagram. Perlitic, bainitic and martensitic transformations. Thermal treatments of steels. Mechanical fatigue. Carbon steels, stainless steels, aluminium alloys, copper alloys and superalloys. Cast irons.
3- Electrochemical mechanism of wet corrosion. Thermodinamic aspects: elecrified surface and double electric layer. Reference electrods: hydogen, Ag/AgCl, Cu/CuSO4. Immunity, activity and passivity. Poubaix diagrams E-pH and applications. Kinetics of wet corrosion: exchange current, overpotential and charge transfer. Butler-Volmer equation, Tafel equations and polaization resistance. Anodic and cathodic polarization curves. Evans curves and concentration overpotential. Mechanism of differential areation. Local couples theory and Theory of mixed potential.
4 - Passivity of metals and alloys: chemical and electrochemical passivity. Active-passive curves of metals.
5- Factors influencing wet corrosion: Nature and microstructure of metals and alloys. Environmental factors (T, pH, redox potential) and metal-environment coupled factors.
6- Morphologic aspects of wet corrosion. Uniform, localized and selective forms of corrosion. Uniform corrosion: corrosion rate, laboratory and on-field tests of corrosion. Electrochemical determination of the corrosion potential and of corrosion rates via Tafel extrapolation. Industrial corrosimeters and polarization resistance. Pitting and crevice corrosion mechanisms. Immersion tests for critical pitting and crevice corrosion temperatures. Pren index for stainless steels and nickel-based superalloys. Potentiocyclic laboratory test. Tea staining of stainless steels exposed to atmosphere. Galvanic corrosion. Factors influencing galvanic corrosion: real potential difference, cathodi/anodic surface ratio, electrolite conductivity, polarizability. Localized corrosion: stress corrosion cracking, mechanism and factors influencing the damage: environment, alloying elements, electric potentials, temperature. KISCC laboatory tests. Hydrogen embrittlment at high (HTHE) and low (LTHE) temperatures. Selective corrosion: sensitization of austenitic stainless steels and intergranular corrosion. Slow Strain Rate tests. Microbiological Induced Corrosion (MIC): aerobic and anaerobic bacteria and biocide industrial treatments. Erosion-corrosion, cavitation and fretting corrosion. Filiform corrosion under painting.
7- Corrosion in natural environments. Atmospheric corrosion. Influencing factors: time of wetting and presence of contaminants (SOx, NOx, Cl-). Corrosion resistance of carbon alloys (Cor.Ten), stainless steels, copper alloys, aluminium alloys.Corrosion in tap water and Langelier Saturation Index. Corrosion in seawater. Underground corrosion. Corrosion of reinforced concrete.
8- Protection methods. Cathodic protection: principles and concept of protection potential and overprotection. Impressed currents and sacrifical anodes methods. Electric interference: stationary and non-stationary. Methods for checking the presence of interference and problem solving. Corrosion inhibitors:anodic, cathodic, filming and volatile inhibitors. Metallic and non metallic (inorganic and polimeric) protection deposits. Conversion protection deposits: phosphating, anodizing, chromating. Saline fog room for testing protective deposits.
9- Corrosion in Chemical and Petrochemical industries: CO2 corrosion, H2S corrosion, naftenic acid corrosion.
10 - Hot corrosion. Formation and development of oxide layers. Pilling-Bedworth index. Protective and non-protective oxides. Wagner theory. Oxidation resistance of carbon and stainless steels at high temperatures.
Pietro Pedeferri:"Corrosione e Protezione dei materiali metallici", Ed.Polipress, Milano 2007 (2 volumi)
Dispense e materiale didattico su piattaforma e-learning
Pietro Pedeferri: "Corrosione e Protezione dei Materiali Metallici', Ed.Polipress, Milano 2007 (2 volumes)
Slides and didactic material available on e-learning platform.
Il Corso prevede il superamento di una prova orale.
Oral examination (around 40 mitues)