Due graffi della stessa profondità, sullo stesso faro, nello stesso giorno. Uno dei due sarà ancora un nulla fra tre anni. L'altro può perforare l'alloggiamento.
A separarli non è il danno. È quale metallo si trova imbullonato accanto, e quanto ce n'è. I nostri alloggiamenti sono in alluminio pressofuso e le nostre staffe sono in acciaio inox, quindi è una questione a cui abbiamo dovuto rispondere sui nostri stessi prodotti e non in astratto.
Questo articolo spiega il meccanismo, l'unica variabile che ne fissa la velocità e che cosa lo trattiene davvero su un faro che vive all'aperto.
La risposta breve: alluminio e acciaio inox a contatto, con acqua di mare a fare da ponte, formano una cella galvanica in cui è l'alluminio a dissolversi. Quanto rapidamente dipende in modo schiacciante da quanto alluminio nudo è esposto rispetto all'acciaio inox che gli sta di fronte. Una piccola lesione accanto a una staffa grande è il caso peggiore, ed è anche il più comune.
Che cos'è la corrosione galvanica, in un paragrafo
È una batteria che nessuno intendeva costruire.
Si mettono due metalli dissimili in contatto elettrico, poi li si collega con un elettrolita, e tra loro scorre corrente. Un metallo cede materiale alla soluzione e l'altro è protetto. Il metallo che perde è l'anodo. Tutte e tre le condizioni devono essere presenti nello stesso momento: se se ne toglie una qualsiasi, la cella si ferma.
Quest'ultimo punto è l'intera base del controllo della corrosione, e vale la pena tenerlo presente. Nulla di pratico cambia quale metallo sia l'anodo. Ciò che si può cambiare è se l'elettrolita arrivi mai ai metalli.
L'acqua di mare è un elettrolita molto migliore della pioggia, ed è per questo che un faro che vive tranquillo su un trattore per anni può comportarsi in modo ben diverso su una barca. I metalli non sono cambiati. È cambiato il ponte.
Vale la pena separare due cose facili da confondere. Tutto ciò che sta in questo articolo avviene all'esterno dell'alloggiamento, dove i due metalli si incontrano. Se l'acqua entri o meno dentro l'involucro è un'altra questione, con un proprio sistema di classificazione, e un faro può essere del tutto sano su un fronte ed esposto sull'altro.
In un faro, l'alluminio è l'anodo
Nella graduatoria rispetto all'acciaio inox in acqua di mare, l'alluminio è il più attivo dei due, quindi è l'alluminio il lato che cede.
Non è un difetto di nessuno dei due metalli e non è una ragione per evitare le staffe in acciaio inox. L'acciaio inox si usa per i fissaggi proprio perché regge nel servizio in ambiente umido, e una staffa in acciaio al carbonio avrebbe problemi propri, più visibili. L'accoppiamento è normale ingegneria. Ciò che conta è capire quale lato venga esposto da quell'accoppiamento.
| Accoppiamento | Quale lato si corrode | Dove si manifesta |
|---|---|---|
| Alloggiamento in alluminio e staffa in inox | L'alluminio | Sulla faccia di contatto e attorno ai fori di fissaggio |
| Alloggiamento in alluminio e vite in inox | L'alluminio | L'interno del foro, spesso invisibile finché non trafila |
| Staffa in inox e vite in inox | Nessuno dei due, sono simili | Non è una coppia galvanica, ma gli interstizi intrappolano comunque il sale |
| Vite in alluminio dentro una staffa in inox | La vite in alluminio, gravemente | Il fissaggio stesso, ed è per questo che non si fa |
Il rapporto tra le aree fissa la velocità
È la variabile che decide se il meccanismo sia una curiosità o un guasto, ed è quella più spesso omessa.
La corrente di corrosione deve uscire attraverso qualunque anodo sia disponibile. Se l'alluminio esposto è abbondante, quella corrente si distribuisce su un'area ampia e la perdita in ogni singolo punto è lieve. Se l'alluminio esposto è una puntura di spillo mentre l'acciaio inox che gli sta di fronte è un'intera staffa, la stessa corrente viene forzata attraverso quella puntura. Lì il metallo viene consumato a una velocità del tutto sproporzionata rispetto alle dimensioni del danno iniziale.
L'ingegneria navale lo ha capito da molto tempo, ed è per questo che la regola pratica nella cantieristica è non lasciare mai che il metallo attivo sia quello piccolo. Una grande piastra di alluminio con qualche fissaggio in inox è una disposizione ben educata. Qualche piccolo accessorio in alluminio su una grande struttura in inox non lo è.
| Geometria | Alluminio esposto | Inox affacciato | Risultato |
|---|---|---|---|
| Alloggiamento rivestito, graffio in campo aperto | Piccola | Nessuno nelle vicinanze | Normale alterazione dell'alluminio, autolimitante |
| Alloggiamento nudo, poche viti in inox | Grande | Piccolo | Attacco distribuito in modo sottile, lento e uniforme |
| Alloggiamento rivestito, lesione sulla faccia della staffa | Molto piccola | Grande | Corrente concentrata in un punto, locale e profonda |
Ecco perché il punto conta più della profondità
Un graffio non è una quantità di danno. È una geometria, e la geometria è stabilita da ciò che gli sta accanto.
L'alluminio lasciato all'aria aperta fa da sé qualcosa di utile: forma una sottile pellicola di ossido che rallenta l'attacco successivo. Una lesione del rivestimento in mezzo a un pannello dell'alloggiamento, lontana da ogni altro metallo, tende a restare lì e a opacizzarsi invece di progredire. È antiestetica e non è urgente.
La stessa lesione dove la staffa serra contro l'alloggiamento è un evento diverso. È piccola, resta bagnata più a lungo perché la giunzione trattiene acqua per capillarità, ed è affacciata a una grande area di acciaio inox. In quel solo punto è presente ogni condizione che rende veloce l'attacco galvanico.
Anche per questo robustezza meccanica e resistenza alla corrosione non sono argomenti separati. La maggior parte delle lesioni del rivestimento non sono difetti di fabbricazione. Nascono dopo, per urto durante il montaggio, oppure perché un faro lavora contro il proprio supporto per una stagione.
Che cosa lo trattiene davvero
Una sola cosa fa il lavoro vero: tenere l'elettrolita lontano dal metallo. Tutto quello che segue è una versione di questo.
| Contromisura | Che cosa fa | Dove smette di funzionare |
|---|---|---|
| Rivestimento integro sull'alloggiamento | Nega all'elettrolita il contatto con l'alluminio | A ogni lesione, ed è per questo che spigoli e punti di fissaggio contano di più |
| Rondella o boccola isolante nella giunzione | Interrompe il percorso elettrico tra i due metalli | Solo se li separa completamente, compreso l'interno del foro |
| Sigillante all'interfaccia | Tiene l'acqua ferma fuori dalla giunzione stessa | Si degrada nel tempo ed è disturbato ogni volta che la giunzione viene aperta |
| Drenaggio nel disegno del supporto | Impedisce alla giunzione di trattenere acqua salata per giorni | Non può aiutare una giunzione serrata piatta contro una superficie orizzontale |
Due di questi sono decisioni di specifica che si prendono in fase di ordine. Gli altri due sono decisioni di installazione, prese da chi monta il faro, ed è per questo che un faro ben costruito può comunque cedere presto se viene montato in una nicchia che non drena mai.
Perché i fissaggi in alluminio non sono la risposta
Perché capovolgono il rapporto tra le aree nella disposizione più dannosa.
È un istinto ragionevole: se il problema sono i metalli dissimili, si usa lo stesso metallo dappertutto. Ma una vite in alluminio che serra una staffa in acciaio inox è un piccolo anodo affacciato a un grande catodo, cioè esattamente la geometria descritta sopra. La vite viene consumata, ed è l'unico componente il cui cedimento libera del tutto il faro.
La resistenza dei fissaggi indica la stessa direzione. La disposizione sensata tiene nobili le parti piccole e attiva la parte grande, il che per un faro significa fissaggi in inox dentro una staffa in inox, e un alloggiamento in alluminio rivestito la cui area esposta resti pari a zero.
Come lo contrastiamo in costruzione
I nostri alloggiamenti pressofusi sono verniciati a polvere e le nostre staffe sono in acciaio inox, quindi tutto il nostro approccio poggia sul mantenere il rivestimento integro dove più conta.
L'attenzione va alla copertura su spigoli e punti di fissaggio, più che alla copertura sulle facce piane, perché le facce piane non sono mai state il rischio. Verifichiamo la finitura in nebbia salina neutra secondo ISO 9227 per 240 ore, prova che ordina una finitura rispetto ad altre invece di prevederne la vita in servizio.
Per gli acquirenti del settore marino e costiero la richiesta personalizzata che riceviamo più spesso è una verniciatura a polvere bianca al posto della finitura scura standard. Dipende in larga parte dall'abbinamento con le livree delle imbarcazioni, anche se una finitura chiara resta pure più fredda sotto il sole diretto. È un cambio di colore della finitura e non un diverso sistema di protezione, e vale la pena dirlo con chiarezza: la protezione viene da un film integro, non dal suo colore.
Quello che non dichiariamo: che un rivestimento renda immune un alloggiamento, che i fissaggi in inox possano essere lasciati senza sigillante di posa in un'installazione marina, o che un risultato di nebbia salina preveda gli anni di servizio. Il meccanismo descritto qui non si spegne. Viene trattenuto, e riprende ovunque il film sia interrotto.
Domande frequenti
Una staffa in acciaio inox provoca corrosione su un faro in alluminio?
Solo dove entrambi i metalli sono esposti allo stesso elettrolita nello stesso momento. Con il rivestimento integro non c'è alluminio esposto e quindi non c'è cella galvanica, che è la condizione normale di un faro in servizio. Il pericolo non è la staffa. È una lesione del rivestimento accanto alla staffa.
La sola vernice può fermare la corrosione galvanica?
Un film continuo la ferma finché il film è continuo, il che è una protezione reale ma condizionata. Dove è possibile vale anche la pena rivestire il catodo e non solo l'anodo, perché ridurre l'area di inox affacciata a una lesione riduce la corrente che quella lesione deve portare. Rivestire solo l'alluminio lasciando una grande superficie di inox nuda è la meno efficace delle due opzioni.
Per il servizio in mare è meglio l'anodizzazione o la verniciatura a polvere?
Nessuna delle due è migliore in assoluto, e per la maggior parte degli alloggiamenti di fari la scelta è più stretta di quanto sembri, perché è la lega di fusione a deciderla in larga parte. L'anodizzazione è fatta crescere dentro il metallo, quindi non ha un bordo di film che possa sollevarsi, mentre la verniciatura a polvere è una barriera più spessa che può essere lesa ma è anche più facile da applicare a colore. Entrambe cedono nello stesso punto, cioè ovunque la superficie sia discontinua.
Che cosa farne
La decisione che questo articolo chiude è dove concentrare l'attenzione: non sulla specifica del rivestimento in generale, ma sulla giunzione. Chiedete come viene posata la staffa, se i fissaggi sono isolati e se la posizione di montaggio drena.
Se state scegliendo fari per l'esposizione al sale, la cosa successiva da leggere è come viene verificata la finitura stessa, perché è il numero che i fornitori vi citeranno e va interpretato prima di significare qualcosa.
