Se lavori nel settore idrico, potresti aver sentito il termine "dezincificazione". Sebbene la sua presenza possa sembrare ovvia dal punto di vista scientifico, il suo effetto sugli accessori per l'acqua in ottone può essere seriamente dannoso.
La dezincificazione pone problemi significativi sia ai produttori di raccordi per acqua in ottone che agli utenti finali. Allora, cos’è esattamente e cosa si può fare per ridurne gli effetti?
Cos'è la dezincificazione?
La dezincificazione è un processo che provoca la decomposizione in acqua delle leghe di zinco, come l'ottone, nel tempo. L'ottone è composto da circa due terzi di rame e un terzo di zinco, insieme a tracce di altri elementi leganti, come stagno, ferro e manganese.
Durante la dezincificazione, lo zinco viene involontariamente rimosso dalla lega di ottone attraverso una reazione corrosiva all'acqua o all'umidità.
Dopo un periodo di funzionamento in condizioni di umidità, dalla lega di ottone può fuoriuscire una quantità di zinco sufficiente a compromettere l'integrità del componente in ottone, lasciando una struttura indebolita a nido d'ape inadatta allo scopo.
La dezincificazione provoca la ruggine dell'ottone?
Sebbene non si tratti di ruggine come la intendiamo tradizionalmente (solo il ferro può arrugginire), la dezincificazione ha un effetto corrosivo simile sui componenti in lega di ottone, compromettendone la struttura interna e diminuendone la resistenza.
Può essere difficile individuare l'ottone dezincato, a differenza della ruggine con il suo colore e la sua consistenza notevoli. I componenti in ottone dezincato spesso rimangono invariati all'esterno, a parte un lieve scolorimento, e solitamente mantengono la forma e le dimensioni originali.
Ma la maggiore porosità della lega di ottone e la drastica riduzione della resistenza meccanica del componente portano spesso a guasti catastrofici.
Perché la dezincificazione provoca la corrosione dell'ottone?
Questa reattività dell'ottone nell'acqua sorprenderà molte persone; i raccordi in ottone sono comunemente preferiti nel settore idrico, quindi perché usarli se la dezincificazione è un problema?
La verità è che, sebbene la dezincificazione sia una considerazione seria quando si scelgono i raccordi per l'acqua in ottone, devono essere in gioco alcuni fattori ambientali affinché si verifichi. Questi includono:
- Acqua leggermente acida nel sistema
- Acqua leggermente alcalina nell'impianto
- Bassa aerazione dell'acqua
- Temperature dell'acqua più elevate
- Gli effetti dei Metalli Nobili e la Serie Galvanica
Un buon esempio di ciò è rappresentato dai cilindri per l'acqua calda, dove i raccordi in ottone possono essere soggetti a condizioni e temperature dell'acqua variabili. Per questo motivo, i raccordi in ottone utilizzati nella costruzione dei bollitori per acqua calda devono essere selezionati con attenzione per ridurre al minimo il rischio di dezincificazione dei componenti vitali.
La serie galvanica e la corrosione galvanica (la parte scientifica)
La serie Galvanic è un articolo a sé stante, ma vale la pena riassumerne qui gli effetti in quanto offre alcune informazioni su come avviene la dezincificazione e perché provoca la corrosione dei raccordi dell'acqua in ottone.
La corrosione galvanica avviene quando due metalli diversi vengono uniti e immersi in un elettrolita; in questo caso i due metalli diversi sono rame e zinco (sotto forma di ottone) e l'elettrolita è l'acqua. Questa reazione galvanica è lo stesso principio che fa funzionare le batterie, o celle di corrosione.
All'interno di una cella di corrosione devono essere presenti un anodo, un catodo, un percorso metallico e un elettrolita. Il metallo più nobile funge da catodo e quello meno nobile da anodo, con l'anodo che si corrode preferibilmente rispetto al catodo.
Il rame non occupa un posto particolarmente elevato nella scala nobile, anzi, si colloca praticamente a metà strada. Lo zinco, tuttavia, è quasi il metallo meno nobile, quindi il divario tra rame e zinco è significativo. Quando un componente in lega di ottone viene sottoposto ad un elettrolita e forma un percorso metallico, l'elemento di zinco diventa l'anodo e si corrode preferibilmente rispetto al catodo di rame.
La reazione galvanica è accelerata se il catodo è più grande dell'anodo. Ciò aggrava il problema della dezincificazione nei componenti in ottone dei cilindri dell'acqua calda poiché il grande cilindro di rame, che funge da catodo, è significativamente più grande dei piccoli raccordi in ottone contenenti lo zinco, che sono gli anodi.
Aggiungete a ciò l'elevata temperatura dell'acqua all'interno del cilindro e avrete creato le condizioni perfette per la dezincificazione dei raccordi in ottone.
Perché l'industria idrica utilizza raccordi in ottone se la dezincificazione li corrode?
Nonostante i problemi associati alla dezincificazione, ci sono molti buoni motivi per utilizzare l’ottone nella produzione di raccordi per l’acqua. L'ottone ha:
- Una delle migliori proprietà di lavorazione tra tutti i metalli
- Grande formabilità per stampaggi
- Rapporto costo per applicazione favorevole
- Un processo di produzione di leghe relativamente semplice
La chiave per un'applicazione di successo dell'ottone è che il progettista del componente comprenda appieno l'applicazione finale dei raccordi.
Eliminare gli effetti della dezincificazione
Per eliminare gli effetti della dezincificazione sui raccordi speciali per acqua in ottone, gli elementi di lega dell'ottone possono essere modificati durante la sua produzione. Si tratta di un processo relativamente a basso costo che migliora notevolmente la resistenza dell'ottone alla dezincificazione e aumenta la longevità dei componenti se utilizzati in condizioni calde e umide come i serbatoi di acqua calda.
La lega risultante è chiamata ottone da dezincificazione. Viene spesso indicato come CZ132, ottone DZR o CW602N.
Esistono due modi per produrre l'ottone DZR:
- Utilizzare un contenuto di zinco >15%. Ciò impedisce automaticamente la dezincificazione, tuttavia, il contenuto inferiore di zinco può rendere la lega risultante inadatta al componente previsto o ai requisiti di produzione.
- Se è necessario un contenuto di zinco più elevato (tipicamente 35%) per preservare le caratteristiche dell'ottone, è possibile aggiungere altri elementi di lega in quantità molto piccole (tipicamente 0.2-2%) per prevenire la dezincificazione. Questi elementi sono spesso definiti inibitori della dezincificazione e comprendono arsenico, nichel, stagno, fosforo e alluminio.
Un altro fattore importante per prevenire la dezincificazione dei raccordi in ottone è il metodo scelto per la produzione dei componenti. Se si utilizza un processo di forgiatura, come lo stampaggio a caldo, o un altro processo termico, come la ricottura, la resistenza del componente alla dezincificazione risulta ulteriormente migliorata.
Tuttavia, è necessario prestare particolare attenzione anche a ciò che è giusto per la progettazione del componente, la sua applicazione e i processi di lavorazione adeguati per la produzione del pezzo.
Ci sono molti fattori da considerare nella produzione di leghe di ottone, ma questa è un'ampia panoramica del processo di dezincificazione e dei principi per la produzione di raccordi in ottone DZR da utilizzare nel settore idrico.
In conclusione, se il progettista del componente comprende l'applicazione e specifica la lega di ottone corretta, i raccordi in ottone risultanti dovrebbero avere una durata operativa lunga e senza problemi.
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