Protezione catodica
Come si realizza la protezione catodica?
In questa lezione studieremo che cos'è la protezione catodica e a cosa serve; vedremo inoltre come la protezione catodica può essere attuata e in quali campi viene impiegata.
Che cos'è la protezione catodica?
La protezione catodica è un sistema di salvaguardia dalla corrosione di un manufatto metallico.
I metalli, infatti, a contatto con una soluzione elettrolitica o con dei materiali umidi, subiscono una corrosione elettrochimica che consiste essenzialmente nell'allontanamento di ioni metallici da alcune zone del manufatto (regione anodica) verso l'elettrolita, bilanciato, in termini di cariche elettriche, da processi di riduzione che avvengono, nella regione catodica, posta in altra zona del metallo.
Come risulta dall'immagine seguente, nel caso dell'ossidazione di un metallo (nel caso specifico del ferro), si hanno due semireazioni, quella di ossidazione, che avviene all'anodo e determina la dissoluzione del metallo, e quella di riduzione, che avviene al catodo, che determina il consumo degli elettroni liberati all'anodo.
Fasi della corrosione del ferro.
La circolazione di corrente e le differenze di potenziale, che determinano l'ossidazione, corrispondono nel metallo e nell'elettrolita circostante a un campo elettrico (campo di corrosione) il quale può venire modificato in misura anche notevole, sia nella forma sia nell'entità, dalla sovrapposizione di un altro campo.
L'applicazione della protezione catodica mira appunto, con l'imposizione di un campo esterno, a una trasformazione del campo di corrosione tale da eliminare del tutto dal manufatto le zone in cui le linee di corrente, considerate nel senso convenzionale, fuoriescono dal metallo (zone anodiche), rendendolo interamente catodo e quindi impedendone la corrosione.
Sorgente della f.e.m.
La protezione catodica può essere realizzata con l'uso di una f.e.m. interna al sistema collegando la struttura da proteggere con un metallo meno nobile (nel caso dell'acciaio, per esempio, con leghe di magnesio, zinco o alluminio) che funge da anodo oppure utilizzando un alimentatore a corrente continua esterno.
Nel primo caso la protezione, realizzata in condizioni di tensione costante, riesce ad agire su zone limitate del manufatto a causa della non elevata disponibilità di f.e.m..
Protezione catodica mediante anodo sacrificale.
L'anodo si consuma (è chiamato, perciò, anodo sacrificale) e deve essere sostituito dopo un certo periodo di tempo; la manutenzione dell'impianto di protezione, che è estremamente semplice e sicuro, è molto ridotta.
Anodo sacrificale montato sullo scafo di una barca.
L'uso di alimentatori esterni (capaci di fornire intensità di corrente sensibilmente costante al variare del carico) permette di proteggere con un unico impianto strutture molto più estese.
Mediante l'ausilio di una forza elettromotrice (f.e.m.) esterna e di un anodo (chiamato, in questo caso, anodo solubile), si invia corrente al pezzo da proteggere; quest'ultimo è così portato a un potenziale elettrico di sicurezza e si comporta quindi da catodo.
Protezione catodica mediante generatore di corrente.
In questo tipo di protezione catodica non si devono, però, creare campi di protezione molto intensi, tali da determinare interferenze con altri manufatti che possono, per effetto di esse, corrodersi.
Rivestimenti
Se possibile, risulta molto utile rivestire la struttura metallica da proteggere catodicamente con opportune pitturazioni o ricoprimenti a spessore (protezione passiva), perché in tal modo si riduce la superficie del metallo a contatto con l'elettrolita a quella corrispondente ai difetti del rivestimento; in questo modo è possibile, con campi molto deboli, proteggere strutture anche molto estese.
Impieghi della corrosione catodica
La protezione catodica, impiegata da H. Davy fin dal 1824 per proteggere alcune unità da guerra della marina inglese, si è negli anni molto perfezionata e notevolmente diffusa, ed è attualmente impiegata anche in nuovi campi, quali, per esempio, quello dell'industria chimica.
Applicazioni tipiche della protezione catodica si hanno anche nella difesa dalla corrosione di grandi strutture interrate o sommerse quai ad esempio: acquedotti, oleodotti, cavi telefonici, strutture portuali, navi, ecc.
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