• Sacrificial Anodes
• Industrial Castings

Utilizzi

Un'applicazione tradizionale della protezione catodica è quella per le superfici esterne di tubazioni o cisterne in acciaio interrate o immerse in acqua di mare.

Anche le superfici interne di strutture quali scaldabagni e bollitori possono essere sottoposte a protezione catodica.

Non è conveniente però applicare la protezione catodica ad una struttura priva di rivestimento (es. condotta in acciaio) perché l'installazione e l'esercizio risulterebbe molto dispendiosa e comunque non si raggiungerebbe una protezione efficace.

La sua applicazione diventa conveniente quando il manufatto è dotato di una protezione passiva (rivestimento dielettrico). In questo caso la protezione catodica (o protezione attiva) completa la protezione alla corrosione offerta dal rivestimento con costi limitati.

Cenni storici

Anodo sacrificale sullo scafo di una nave.

La tecnica della protezione catodica nasce ufficialmente in Inghilterra e fu inventata da sir Humphry Davy nel 1824. Tale scoperta diede l'avvio al passaggio definitivo dalle navi con scafo in legno a quelle con scafo in metallo, altrimenti impensabile.

Un secolo dopo la sua invenzione tale tecnica si afferma negli Stati Uniti e soltanto a partire dagli anni '60 in tutto il mondo.

Le prime applicazioni in Italia avvengono attorno al 1930 per la protezione delle guaine in piombo dei cavi telefonici.

Meccanismo elettrochimico

Il terreno o l'acqua di mare per la loro costituzione hanno un comportamento elettrolitico.
Pertanto un metallo interrato o immerso ha un comportamento analogo a quello di un elettrodo immerso in una soluzione elettrolitica (nella quale gli ioni fungono da portatori di carica).
Sulla superficie di metallo in contatto con l'elettrolita, ossia all'interfase tra metallo ed elettrolita, possono esservi condizioni di sviluppo di reazioni elettrochimiche.
Il processo di corrosione elettrochimica di un metallo (es. il ferro) può avvenire solo se a contatto con il metallo sono presenti ossigeno e acqua secondo la reazione:

• ferro + acqua + ossigeno = prodotti di corrosione

Questa reazione e costituita da 4 processi parziali:

• Fe → Fe²⁺ + e ^2- - processo anodico (corrente I_a)
• O₂ + 2H₂O + 4e^- → 4OH^- - processo catodico (corrente I_c)
• trasporto degli elettroni nel metallo dalle regioni anodiche dove vengono resi disponibili a quelle catodiche dove sono consumati (corrente I_m)
• trasporto di ioni nell'elettrolita (corrente I_e).

questi 4 processi sono complementari cioè devono prodursi con la stessa velocità.
Il valore comune di queste correnti (I_corr=I_a=I_c= I_m=I_e) misura la velocità del processo globale di corrosione.
La velocità di corrosione è quindi determinata dal più lento dei 4 processi parziali.
Il metallo può allora comportarsi di caso in caso come anodo o come catodo (o talvolta anche avere entrambi i comportamenti in zone diverse della sua superficie nel caso della corrosione generalizzata, o nel caso della corrosione per aerazione differenziale).

Principi di funzionamento

Nella protezione catodica, la struttura metallica da proteggere non dovendosi comportare da anodo viene resa più elettronegativa rispetto al potenziale di "libera corrosione" che la stessa struttura assumerebbe nell'ambiente elettrolitico in condizioni "naturali". Questo lo si ottiene inviando, in senso contrario alla corrente di corrosione I_corr, una corrente di protezione la cui intensità I_p ≥ I_corr; pertanto la corrente risultante è nulla o diretta verso il metallo. In pratica si immettono forzatamente elettroni nel metallo che si corrode che vanno a compensare quelli persi durante il processo di corrosione. Se questa condizione è verificata in tutti i punti del manufatto a contatto con l'ambiente esterno il fenomeno della corrosione si arresta poiché in queste condizioni il metallo si comporta come un catodo, questo sistema di difesa si chiama protezione catodica.

Tipologia

Protezione catodica con anodo sacrificale

La protezione catodica può essere attuata con :

 accoppiamento galvanico (o ad anodo sacrificale): il metallo da proteggere (che deve assumere la funzione di catodo) è collegato ad un metallo di tipo diverso e più elettronegativo che funga spontaneamente da anodo sacrificale (seguendo questa tecnica, il ferro da proteggere deve essere collegato con l'alluminio, lo zinco o il magnesio). L'anodo sacrificale è destinato al progressivo consumo nel tempo e può essere necessaria la sua sostituzione periodica. Un utilizzo classico è quello sullo scafo metallico delle navi.

Immagini e testi da Wikipedia