Corrosione e protezione delle strutture - NOINAVI

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Corrosione e protezione delle strutture

Nascosto 1
Corrosione
1) Ferro
2) idrossido ferroso
3) fotolisi
4) radicale libero (ossidrile)
5) ossidazione
6) elettrone libero
7) microbolle di idrogeno

Dare energia,  restituire energia
 
Gli acciai da costruzione sono materiali provenienti da  risorse naturali non replicabili. La materia prima è stata sottoposta a  processi termici e meccanici spendendo energia.
I prodotti semilavorati o finiti sono instabili dal punto  di vista dell'entropia universale, perché non sono al loro stato naturale. E' come  se  avessero memoria di ciò che erano e  come tali tenteranno a ritornare.
L'evidenza è data dalla generazione di sali, ossidi.
Attraverso il processo di trasformazione del metallo in  ossido, sarà rilasciata dell’energia, che si manifesta solo in determinate occasioni.
Il rilascio di energia, sotto forma di calor, dipende dalla quantità ossidata e  dalla superficie esposta. Il fenomeno, apparentemente  secondario, potrebbe assumere una grande importanza.
A sostegno di quanto detto, si riporta unìavaria accaduta alcuni anni addietro.
Il Codice BLU (Bulk Loading and Unloading), comprende, fra i carichi pericolosi, il trasporto di trucioli di ferro (categoria  B). La scheda di pericolosità dei trucioli di lavorazione, impone che non debbano essere caricati in caso di pioggia.
Di fatto, alcuni anni fa, questa prescrizione di sicurezza fu disattesa alla  fine della caricazione di una piccola bulkcarrier. Quando le coperture delle stive furono sollevate, si liberò una nube di vapore d'acqua ed una volta scaricata la partita  di trucioli, si evidenziarono notevoli deformazioni alle paratie delle stive:  tale fu il calore sviluppato nell’ossidazione dei trucioli di ferro.
Ruggine a sfaldamento
Sfaldamento (flaking): distacco del rivestimento dalla superficie, sotto forma di scaglie, sia di pittura che di ruggine. Ruggine con formazione a scaglie sovrapposte.
Corrosione profonda
Corrosione profonda craatasi sotto il rivestimento protettivo
2.2.9 Corrosione Significativa
La corrosione significariva è una corrosione rilevante, ma tale che la valutazione del modello di corrosione indica un consumo superiore al 75% dei margini consentiti, ma sempre entro limiti accettabili.
Per le navi costruite secondo le " Common structural rules", la corrosione significativa è un'estensione della corrosione tale che la valutazione del modello di corrosione indica uno spessore misurato tra  (tren) + 0,5 mm e(tren).
Quota aggiuntiva
Fondo cisterna del carico
Fondo di cisterna di petroliera
Il fondo della cisterna di questa petroliera era corroso in misure da generare una "segnalazione nella classe", ma comunque entro  il limiti di tollerabilità anzi detti.
Ignorare il problema avrebbe costituito un rischio futuro di sottospessore della struttura.
L'Armatore ha deciso di proteggere la sua nave con un adeguato trattamento di pittura epossidica, previa adeguata pulizia e sabbiatura.
Il trattamento non si è limitato al solo fondo, ma anche ad un risvolto di 0,5m. sulle superfici verticali.
RISOLUZIONE MSC A.744(18), allegato VII:
 
  • Buono: condizioni con solo lievi punti di ruggine,
  • Mediocre: rottura locale ai bordi degli irrigidimenti strutturali e dei collegamenti saldati e per leggera ruggine oltre il 20% o più delle aree in esame, ma meno di quanto definito per cattive condizioni,
  • Scadente: ripartizione generale del rivestimento oltre il 20% o più delle aree o scala dura al 10% o più delle aree in esame.
Criteri di ispezione del rivestimento
Punteggio
(CRITERI DI VALUTAZIONE DELL'ISPEZIONE PER ABS)
Condizione della pitturazioneGiudizioGradoCondizioni e commentiLivello del rischioCodice colore
Buona
Good
Eccellente0Pitturato di fresco, trasurabili aòyeraziono della superficie Basso
Buono1Modeste presenze di macchie di ruggineBasso
Buono tendente al mediocre2Decadimento generale del rivestimento, ma non  superiore al 5%Basso - medio
Mediocre
Fair
Mediocre3Decadimento locale sugli spigoli delle stutture di rinforzo e sulle connessioni saldate (non protette)Medio
Mediocre tendente allo scarso4
Decadimento generale del rivestimento, superiore al 10%
Medio -  alto
Scarsa
Poor
Scarso5
Decadimento generale del rivestimento, superiore al 20%
Alto
Terribile6
Decadimento generale del rivestimento, superiore al 30%
Molto alto
La Raccomandazione IACS N°87 offre “un'interpretazione unificata per le Società di Classificazione”.
2.2.24, Pitting corrosion
sono punti di corrosione sparsi con riduzioni di materiale locali che sono maggiori della corrosione generale nell'area circostante.
scattering
Elettronegatività
Rlettronegatività
L'elettronegatività è la capacità di un atomo nell’attrarre un elettrone.
 
 
Alla formazione di un legame covalente polare avviene che:
  • il polo negativo sarà l'elemento che ha un valore più elevato di elettronegatività,
  • il polo positivo sarà quello che ha meno elettronegatività.
Cella galvanica
Anodo catodo
Condisioni affinché si verifichi la corrosione
  • i metalli devono avere una differenza di potenziale,
  • i metalli devono essere posti in un elettrolito (es. acqua di mare),
  • deve esistere una continuità elettrica tra i metalli.
Legenda

1) Anodo
2) catodo
3) liquido conduttore
4) flusso dells corrente
5) flusso di particelle anodiche
6) corrente convenzionale

Asse portaelica
L'asse portaelica è un elemento dalla nave, che potrebbe generare un accumulo indesiderato di cariche elettriche. Per evitare il rischio lo si pone in continuità elettrica con lo scafo della nave per mezzo di una connessione a spazzole.
Massa
Connessione a massa albero portaelica
4 messa a terra del cuscinetto dell'albero, cavo di rame,
5 anello dell'albero di terra,
6 spazzole carbone.
Ulteriori dettagli su "Ship's Basic Knowledge " booklet di R. Giancola (english)
Protezione attiva
Anodi sacrifica
Cisterne, doppifondi, wing tanks, void spces, o comunque spazi con presenza di umidità, se non a contatto con un qualunque elettrolita (acqua di mare sewage, raw water, etc.)  costituiscono la cella galvanica quando due metalli diversi sono in contatto elettrico fra di loro. Il metallo con elerreonegatività minore riceverà elettroni dall'altro metallo (catodo) e  muterà il suo stato (l'anodo si "consums"), impedendo la corrosione del catodo.
Semplificando, le strutture di acciaio sono il catodo e gli anodi sacrificali (oaltri sistemi a corrente) saranno l'anodo. Le strutture metalliche delle navi, possono anche essere protette con anodi di zinco purissimo. Mediamente la vita di un anodo è di / anni, dopodiché la protezione dovrà essere reintegrata.
Nell'approvvigionamento degli anodi, è sempre opportuno pretendere il rispetto delle norme U.S. Mil. 18001; esse dettano i limiti di presenza nell'anodo, di ferro,  piombo o altri materiali, che inibiscono (passivano) l'azione di protezione dell'anodo.
Anodi zinco
Montaggio degli anodi sacrificali
Affinché l'anodo sacrificale funzioni correttamente, dovrà essere collegata elettricamente alla struttura della nave. Solo con la chiusura del circuito elettrico della cella galvanica si avrà la protezione.
Il metodo ottimale che assicuri la continuità, consiste nel saldare alla struttura l'anima dell'anodo opportunamente sagomata.. La saldatura assicura la continuità metallica.
Quando si renderà necessario sostituire l'anodo, si dovrà scalpellare la saldatura dal supporto per poi saldare un nuovo anodo. Durante la costruzione della nave, gli anodi sono posti in sito, quando gli spzi sono ancora agevolmente accessibili, se non completamente aperti. Durante l'esercizio della nave, la situazione sarà difficoltosa: si dovrà lavorare in doppifondi o comunquw in spazi confinati.
Scalpellare e saldare sono "lavori a caldo" che, anche se effettuati nel rispetto delle procedure di sicurezza, costiuiscono un rischio potenziale se non imponderabile.
Da tempo, si ricorre all'espediente delle colonnine, già saldate alla nave in fase di costruzione o degli "U clamp" nel caso di retrofitting o di upgrade.
Le colonnine consistono in un tondino di acciaio saldato alla struttura della nave; in esse è praticato un foro in cui sarà inserito il codolo dell'anodo. Il contatto elettrico si realizza tramite un bullone in acciaio inox con punta a mordere; il bullone è dotato di controdado di serraggio.
Le "U clamp" si utilizzano in assenza delle colonnine; essi lavorano con lo stesso principio della colonnina, soltanto che in assenza della saldatura i rebbi della "U" saranno inseriti a cavallo della struttura, serrati da uno o più bulloni inox con punta a mordere.
Anodi saldati
Serie di anodi saldati sui correnti di un doppiofondo protetto anche con pitturazione
Anodo corroso
L'anodo presenta corrosioni e formazioni saline sulla sua superficie.
Ciò significa che l'anodo effettua una corretta protezione.
U clamp
Anodo posto a protezione di spzio confinato.
L'anodo è predisposto per essere fissato con sue "U Clamps".
La formazione di sali sulla superficie dell''anodo, dimostrano che lavora correttamente.
Anodi sacrificabili
Anodo saldato
Anodo con colonnina
Ulteriori dettagli su "Ship's Basic Knowledge " booklet di R. Giancola (english)
Supporti
Colonnina e "U clamp"
Ulteriori dettagli su "Ship's Basic Knowledge " booklet di R. Giancola (english)
Timone
Come l'asse portaelica, anche il timone è isolato rispetto allo scafo. E' buona norma collegare l'asta del timone allo scafo con una o più trecce collegate alla struttura in licale agghiaccio.
Si opera una protezione aggiuntiva della pala del timone,
saldando su di esso degli anodi "a pesce".
Pod
I "POD", indipendentemente che siano elettrici o meccanici, sono connessi a scafo come il timone e protetti con anodi "a pesce".
Correnti impresse
Lo scafio,  immerso nell'elettroliro acqua di mare, è soggetto a corrosione.
In passato lo si proteggeva tramite numerosi anodi piatti. L'unico supporto fruibile allo scopo, in carena, era rappresentato dalle alette di rollio.
Da molto tempo si è abbandonato questo sistema per utilizzare le "correnti impresse".
Il sistema è cistituito da un generatore di corrente atto a contrastare le correnti che provocherebbero la corrosione della carena. La quantità di corrente erogata è strettamente legata alla superficie da proteggere.
Una quantità di corrente inferiore al necessario, non proteggerebbe la  carena, mentre una quantità eccessiva, danneggerebbe il rivestimento della carena "saponificando" la pittura. Si impone un rigoroso controllo della erogazione di corrente. Alcune navi hanno un bagnasciuga molto ampio e il sistema deve poter variare l'erogazione in funzione della superficie  immersa, da proteggere. In sistema di monitoraggio è affidato a delle celle di riferimento, che in funzione di una cera superficie da proteggere, eragano la giusta quantità di corrente per metroquadro.
Gli anodi delle corrento impresse sono posti a coppie  e sui due lati della nave. Navi molto lunghe possono avere due coppie di anodi poste a poppa e due coppie a prua. Ogni coppia di anodi è regolata in feed back ad una cella di riferimento.
Le correnti impresse saranno disattivate ogni bolta cje la nave sarà in banchina os accanto ad altra nave.
Poiché le navi hanno un potenziale di circa 400 mV, In considerazione del tipo di nabe, si adotteranno sistemi di isolamento  con la banchina o di messa a massa (se. tankers).
ICCP
Impressed current cathodic protection.
Impianto di protezione catodica su nave petroliera
6. anodi poppieri
7. celle di riferimento poppiera
11. anodi prodieri
12. celle di riferimeto prodiere.
Ulteriori dettagli su "Ship's Basic Knowledge " booklet di R. Giancola (english)
Schema ICP
Schema semplificato dell'impianto a correnti impresse
Anodo ICP
Anodo al titanio per l'emissione della corrente a protezione della carena. Si noti òo schermo isolante attorno all'anodo, atto ad impedire una chiusura della corrente tale da distruggere il trattamento di carenatura.
Calla ICP
Cella di riferimento dell'impianto a correnti impresse
Protezione passiva
SOLAS II-1 Regola 3-2
I depositi della zavorra (cisterne, wing tanks, doppifondi, heeling tanks, etc,) di tutte le navi nonché il doppio fianco asciutto (void space) delle bulkcarriers (≥150m.) debbono essere protette da rivestimento adeguato (navi ≥ 500 TSL e consegnate dal luglio 2012, ...).Lo standard delle prestazione per i rivestimenti protettivi è stato adottata dal MSC con la risoluzione.215(82); le petroliere e bulkcarriers costruite dal 1 luglio 1998, devono essere conformi alla delibera MSC.47(66).
La manutenzione dei rivestiment protettivii deve essere inclusa nello schema generale di manutenzione della nave.
L'efficacia della protezione è verificata dall'amministrazione o ... sulla base delle linee guida ... .
SOLAS II-1 Regola 3-11
Protezione dalla corrosione delle cisterne del carico delle petroliere che trasprtano petrolio greggio, di portata lorda pari o superiore a 5.000 tonnellate Navi consegnate ≥ 01 gennaio 2016 (chimichiere e combination carriers escluse).
Le e cisterne per il carico devono essere rivestite in conformità con lo standard di prestazione per i rivestimenti protettivi per le cisterne del carico, adottato dal MSC con la risoluzione 288 (87).
In alternativa la protezione potrà essere effettuata con sistemi alternativi di protezione dalla corrosione o con l’impiego di materiale resistente alla corrosione, per cui l'integrità strutturale sarà assicurata per 25 anni (standard previsti dalla risoluzione MSC.289(87).

RESOLUTION MSC.288(87), (adottata il 14 maggio 2010):
 
PERFORMANCE STANDARD FOR PROTECTIVE COATINGS FOR CARGO OIL TANKS OF CRUDE OIL TANKERS
 
4.4 Areadi applicazione della protezione
.1 Parte alta con struttura interna completa, comprensiva di ... (Rif. multileader n°1)
.2 Paratie longitudinali e trasversali ...
.3 Sulle paratie delle cisterne di carico ...
.4 Fondo piatto della cisterna e tutta la struttura sino ad altezza di 0,3 m sopra fondo..
Trattamenti tanker
1) Zona superiore
2) fondo piatto della cisterna e tutte le strutture sino a 0,30m. sopra il fondo della cisterna

Ricordiamo alcune nozioni fondamentali per la corretta conoscenza dell'applicazione delle pitture, tratte dagli MSC citati
 
  • punto di rugiada (dew oint) è la temperatura alla quale l'aria è satura di umidità; Il fenomeno della condensa avviene su superfici fredde e vanifica l’applicazione della pittura.
  • DFT (Dry Film Thichness): spessore del film secco.
  • molatura dei bordi: il trattamento del bordo (ved disegni)  prima della preparazione della superficie.
  • “GOOD”, "BUONA": condizione per la valutazione dei rivestimenti delle cisterne di zavorra per le navi cisterne avente punti di ruggine in quantità minore alle di quanto previsto dalla risoluzione A.744(18).
  • NDFT (Nominal Dry Film Thichness): spessore nominale del film secco.
  • Primer coat: prima mano del ciclo di pitturazione applicato in cantiere dopo l'applicazione dello shop primer.
  • Shop primer: primer di prefabbricazione applicato sull’acciaio.
  • "Stripe Coat" o "Striping:  modo incisivo per proteggere opportunamente lasuperfici che presentano difficoltà di applicazione. Bordi, angoli esterni, , saldature e comunque superfici irregolari, comprese tecniche opzionali di preparazione della superficie per spigoli vivi.
  • La vita utile (target life): durata progettuale prevista per il sistema di pitturazione, espresso in anni.
  • Scheda tecnica: unita ad ogni prodotto, redatta sotto la responsabilità del produttore, contiene le istruzioni dettagliate e informazioni relative al rivestimento e alla modalità di applicazione,
  • CTF   Coating Technical File: Specifiche del sistema di rivestimento applicato alle cisterne cidi zavorra ed i void spaces
    (o wing tanks): contiene la registrazione del lavoro di rivestimento effettuato dal cantiere e dall'armatore, i criteri dettagliati per la selezione del rivestimento, le specifiche del lavoro, l'ispezione, la manutenzione e la riparazione.Il COT deve essere mantenuto a bordo per tutta la vita della nave,
  • IMO PSPC-SWBT (Performance Standard Protective Coatings -SeaWater Ballast Tanks): Risoluzione IMO MSC.215(82) - Standard di prestazione per rivestimenti protettivi per le cisterne della zavorra dell'acqua di mare in tutti i tipi di navi e volume laterali (wing tanks, void spaces) di navi portarinfuse, richiesto dal capitolo II-1/3-2 della SOLAS, aggoprnato con la risoluzione IMO MSC.216(82),
  • IMO PSPC-COT, (Performance Standard Protective Coatings - Cargo Oil Tanks), Risoluzione IMO MSC.288(87) - Standard di prestazione per rivestimenti protettivi per cisterne delle ", richiesto dal capitolo SOLAS II-1/3-11, adeguato conformemente alla risoluzione IMO MSC 288(87) e 291(87); Standard 15 anni protezione,
  • IMO PSCRS-COT, (Performance Standard Alternative Means of Corrosion Protection - Cargo Oil Tanks): Risoluzione IMO MSC.289(87) - Standard prestazionale per mezzi alternativi di protezione dalla corrosione per le cisterne del “greggio”,  Standard prestazionale per acciaio resistente alla corrosione, richiesto da SOLAS Capitolo II-1/3-11, modificato da Risoluzione IMO MSC.291(87); Alternative: 25 anni protezione-
Metodologia applicativa della preparazione delle superfici da tarttare
 
Preparazione superficie primaria
  • Sabbiatura: Sa 2 ½, con rugosità tra 30 e 75 microns La sabbiatura non deve essere eseguita quando: l'umidità relativa è superiore all'85% o la temperatura superficiale dell'acciaio è inferiore a 3°C al di sopra del punto di rugiada.
  • il controllo della pulizia della superficie e della rugosità si effettua una volta terminata la preparazione, prima dell'applicazione del primer in conformità alle raccomandazioni del produttore del rivestimento.
  • pulizia assoluta della superficie: assenza du polveri ruggine, macchie d'olio, etc.,
  • "shop primer": il primer di prefabbricazione è spesso applicato su lamiere in impianti automatici e prima della prima mano della pitturazione. Si impiega Zinco contenente inibitore a base di silicato di zinco o equivalenti,
  • appliazione di primer coat: prima mano del sistema di rivestimento applicato in cantiere dopo l'applicazione dello shop primer,
Preparazione secondaria:
  • L superficie da rivestire sarà preparata in modo tale che il rivestimento sia conforme al “nominal dry film thicjness” di progetto ed abbia adesione adeguata. Saranno stati rimuossi gli spigoli vivi, molando i cordoni e gocce di saldatura e qualsiasi altra irregolarità superficiale fino al grado P2.
    Bordi da trattare con raggio arrotondato di minimo 2 mm, o soggetti a rettifica in tre passate o comunque processo equivalente prima della verniciatura.
  • ovunque necessario, stripe coating: rivestimento a strisce: pitturazione di bordi, saldature, aree difficili da raggiungere, ecc.. Il trattamento specifico è necessario per assicurare la buona adesione della pittura ed il necessario spessore della pittura nelle aree critiche,
  • mask tape: superficie coperta da mascherature che impediscono l'applicazione della pittura; si applica nelle zone (es. limiti dei blocchi) che saranno saldati successinamente. La procedura evita la bruciatura della mano di primer-

Condizioni ambientali a controlli finali
Il rivestimento sarà applicato in condizioni di umidità e superficie controllate, secondo le specifiche del produttore.
Inoltre, il rivestimento non deve essere applicato quando:
  1. l'umidità relativa è superiore all'85%,
  2. la temperatura superficiale è inferiore a 3°C al di sopra del punto di rugiada.
Prove del rivestimento
Durante l’applicazione della pittura si potrà verificare il corretto “spessore unido” con semplici micrometri a pettine.
Lo spessore del film secco sarà misurato al completamento di ogni mano da parte del “controllo qualità”, ad esempio con apparecchiature ultrasoniche.
Molatura dei bordi (superfici secondarie)
 
preparazione meccanico da effettuare prima della “sabbiatura” e successiva applicazione del ciclo di trattamento.
Grinfing
Trattamento standard degli spigoli
(esempio di applicazione)
Riferimento disegno sopa.
Area di applicazione
Note
1

Nessun trattamento
Differenti cistern e depositi: F.O, D. O., G.O., L.O., etc.).
Le forme irregolari come sfridi od erosioni, vanno molate.
2

Un solo passaggio di molatura
Collettori e tronchetti,   parti esposte in sala macchine, alloggi, locale agghiaccio, posto pompe   combustibile, emergenza, ghiottem cala nostromo, cisterne dell'acqua di   raffreddamento,  spazi vuoti e   cofferdam, ...
  
Rimuovere gli sfridi
3

Tre passaggi di molatura
Cisterne della zavorra, cisterna acqua dolce con il suo  allestimento, nicchie delle prese a mare, pozzetti di sentina, depositi delle acque luride, falchetta, bordi di sfregamento dei cavi.
Le cisterne della zavorra dell'acqua (inclusi gavoni si poppa e prora) saranno trattati in conformità allo standard IMO PSPC.
Carena in bacino
Visita carena in bacino
Il trattamento antivegetativo presenta numerosi rigonfiamenti.
Sono dovuti alla preparazione scadente del fondo, pima dell'applicazione delle mani di pittura. Normalmente si tratta di batteri anaerobi che danneggiano gravemente il supporto metallico, creando profonde vaiolature. In tal caso è necessario apportare metallo elettrosaldato, Eliminare metallo oltre la superficie, controllo ultrasonico per individuare eventuali soffiature, "sabbiare" accuratamente ed applicare le mani di pittura. Mai premere le bolle! Esse contengono un liquido fortemente urticante.
Distacco del Trattamento
Il trattamento diella cisterna di zavorra si è staccato dal supporto metallico.
Possibilicause, una ad una o anche associate:
supporto metallico con condensa,
supporto metallico non adeguatamente pulito o sporco (es. tracce di oli,
supporto metallico troppo freddo.
Visita cisterna zavorra
Il trattameno risponde abbastanza bene al servizio. in generale si potrebbe valutare con "buono-nediocre". E' comunque un segnale da tenere in conto e sarebbe necessario provvedere ad un tmponamento onde evitare un decadimento appena iniziato.
Struttura alta
Struttura scatolare alta.
Si notino i supporti ed i "railing" per agevolare la visita degli ispettori.
Le condizioni sono "buone-mediocri", da tamponare quando possibile.
La parte alta della cisterna di zavorra, anche se asciutta, potrebbe presentare fenomeni di condensa che agevolanola corrosione.
Cisterna zavorra smezzata
La cisterna della zavorra, parzialmente vuota, mette in evidenza il trattamento delle sue strutture che sono in buone condizioni (da vedere comunque la parte bassa). Al tempo della visita, la nave, aveva vent'anni.
Ossidazione diffuse
Gavone ricondizionato
Gavone di poppa di nave FPSO, destinata a lunga permanenza offshore. Ossidazione diffusa ma non incidente sui margini di riserva. L'armatore ha deciso di ricondizionare opportunamente le superfici in conformità alla notazione PSC.
Autorizzazioni ed omologazioni
Tutto ciò che costituisce la nave deve essere di "tipo approvato".Le pitture ovvero i sistemi protettivi delle strutture in acciaio, non fanno eccezione.
  • Tutte le pitture, che costituiscono il sistema di protezione, debbomo essere di tipo approvato. Sui loro contenitori è apposta l'indicazione delle loro caratteristiche, è indicata la modalità di applicazione, è applicato l'indicatore di pericolosità per il personale addetto,
  • il personale addetto alla preparazione delle superfici, alla preparazione delle pitture ed alla loro applicazione, stato addestrato ed è dotato di certificazione che gli consente l'operatività in cantiere,
  • il personale di sorveglianza, sia del colorificio, che dell'Autorità, sonoanchìessi autorizzati.
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