COSA SI DEVE SAPERE SUGLI ANODI SACRIFICALI

Significato del termine in generale

L’anodo sacrificale, detto anche anodo di protezione o sacrificale, prende il suo nome dalla sua funzione. Durante l’utilizzo l’anodo si “sacrifica” consumandosi completamente per proteggere l’oggetto al quale è stato fissato. L’oggetto può essere una nave o un boiler, laddove eventuali danni di qualsiasi tipo sono collegati a costi elevati. Lo scopo dell’anodo sacrificale e quindi quello di proteggere da danni, che potrebbero essere causati dalla cosiddetta corrosione.

Corrosione

La corrosione è una reazione chimica di un materiale con l’ambiente che lo circonda.  Sembrerebbe una reazione innocua ma, indagando l’etimologia del termine corrosione, si comprende che il processo di corrosione non è poi cosi innocuo. In latino “corrodere” significa infatti decomporre, rosicchiare o rodere.

La corrosione si manifesta in modi diversi, ma nel contesto degli anodi sacrificali, si parla sempre di corrosione elettro-chimica. In questo processo l’anodo ossida, il che significa che raccoglie gli elettroni liberi. Questo perché si trova in una serie elettrochimica , nella quale gli elettroni migrano sempre verso l’anodo. Al contrario, un catodo – la controparte di un anodo – si riduce e non ossida, dato che rilascia elettroni.

La corrosione risultante da una ossidazione porta alla fine, come già spiegato sopra, ad una distruzione del metallo chiamata “ruggine”, a condizione che il materiale ossidante sia ferro o acciaio. In tutti gli altri casi la corrosione non è meno dannosa, ma semplicemente non può essere chiamata ruggine.

Tipi di acque

Generalmente si può dire che l’acqua relativamente al tema della corrosione non è sempre la stessa, siccome in qualità di elettrolita porta con sé, in base al tipo di acqua, un diverso potenziale di aggressività. Per questo motivo, a seconda del tipo di acqua, occorrono diversi tipi di anodi. Le acque generalmente si possono suddividere in acqua dolce, acqua salmastra e acqua salata.

L’acqua dolce ha una bassa conducibilità elettrica, dato che contiene solo pochi sali,  necessari per produrre una serie elettrochimica. Per questo motivo per l’acqua dolce si utilizzano anodi di alluminio, di magnesio o anche di una lega di entrambi i materiali per combinare i loro vantaggi.

L’acqua salmastra ha un più elevato contenuto di sali. Diversamente dell’acqua dolce, non è potabile. Sebbene il contenuto di sale non sia tanto quanto quello dell’acqua salata, per l’acqua salmastra si utilizzano ugualmente anodi di zinco, poiché la conducibilità dell’acqua contenente più sale è comunque molto più alta dell’acqua dolce.

L’acqua salata, come indicato dal nome, ha il più alto contenuto di sale. Come l’acqua salmastra non è potabile, possiede la conducibilità migliore e per questo può produrre meglio una serie elettrochimica, necessaria per muovere gli elettroni. Questa caratteristica fa sì che l’acqua salata sia l’acqua più pericolosa, dato che porta più velocemente alla corrosione. Anche per l’acqua salata si usano sempre anodi zincati.

Il consiglio di uno dei nostri esperti è quello di utilizzare un anodo sacrificale di alluminio o magnesio o una lega di entrambi, per poter utilizzare la propria nave sia per la navigazione interna che per la navigazione marittima senza pensieri. Il metallo di questi anodi sacrificali ha infatti una elevata differenza di potenziale e viene di solito, come già descritto, utilizzato per l’acqua dolce, che possiede una conducibilità minore. Ciononostante, questi anodi possono essere utilizzati senza problemi in acqua salata, possedendo questa già per se una buona conducibilità elettrica. Al riguardo c’è da considerare, inoltre, il fatto che presumibilmente l’anodo si possa corrodere più velocemente nell’acqua salata, dato che per il suo scopo originario ha una differenza di potenziale maggiore rispetto all’anodo di zinco. Il nostro consiglio è, quindi, quello di cambiare più frequentemente l’anodo durante una stagione, per potersi godere entrambe le tipologie di acqua senza correre rischi. Questa spesa si potrebbe ridurre, utilizzando anodi più grandi, il che porta allo stesso risultato rispetto ad una più frequente sostituzione.

A volte, per classificare più in dettaglio le differenti tipologie di acqua, viene considerata anche la sua durezza. Generalmente al riguardo vale la regola che più l’acqua è dura, più è alta la sua conducibilità elettrica. La durezza dell’acqua può essere dedotta dal suo inquinamento.

Generalmente si può dire che più l’acqua è pulita, più può essere assimilata all’acqua potabile del rubinetto e quindi paragonabile ad acqua dolce. In questo contesto si parla anche di acqua “morbida”. Al contrario l’acqua dura è più inquinata, non è elaborata ed è quindi paragonabile ad acqua salmastra o acqua salata.

Nel caso di acqua dura si dovrebbero, quindi, utilizzare anodi di zinco e nel caso di acqua morbida anodi di alluminio o magnesio oppure la già citata lega di alluminio e magnesio.

Ma servono davvero gli anodi sacrificali?

Riassumendo si può quindi dire che una certa tipologia di acqua richiede un certo tipo di anodo, ma rimane la domanda di base se un anodo in generale è necessario oppure no.

Nel caso di acque salmastre e salate la domanda non si pone, poiché la loro conducibilità elettrica è molto elevata, il che agevola l’ossidazione dell’anodo sacrificale. In questo caso è quindi molto probabile che l’oggetto da proteggere subisca un danno irreparabile – per esempio una nave o un boiler – se non dovesse essere utilizzato un anodo sacrificale.

Nel caso di acqua dolce la situazione viene spesso valutata in modo errato. Sebbene la sua conducibilità elettrica non sia cosi alta quanto quella dell’acqua salmastra o salata, esiste comunque il reale pericolo, che la corrosione si manifesti causando danni irreparabili all’oggetto.

Premesso tutto ciò, il nostro consiglio è quindi di utilizzare anodi sacrificali in ogni caso. Sono per cosi dire un’assicurazione continua, che con una spesa minima, garantiscono una protezione contro costi sproporzionati nel caso di un vero danno. Risparmiare al momento sbagliato non è, quindi, un buon consiglio, è come avere un’assicurazione domestica che minimizza in caso d’emergenza il rischio, evitando in questo modo di doversi sobbarcare poi dei costi molto più elevati.

Quando cambiare gli anodi sacrificali?

L’anodo è un componente soggetto ad usura e deve essere pertanto cambiato regolarmente, dato che l’usura dell’anodo consente di preservare intatto l’oggetto da proteggere. Lo stato di usura dell’anodo può essere rilevato facilmente, controllando visivamente l’anodo con regolarità.

Nel momento in cui l‘anodo è già fortemente ossidato, è sensato cambiarlo, poiché con il tempo si corroderà sempre più. Una regola chiara circa il momento in cui sostituire un anodo purtroppo non esiste, dato che il processo di corrosione dipende dalla tipologia di acqua. È comunque consueto, nel caso di acque navigabili aggressive (acque salmastre e salate), cambiare più volte in una stagione gli anodi sacrificali. In acque tranquille come l’acqua dolce non è il caso. Qui basta cambiare l’anodo una volta ogni stagione, il cambio spesso si effettua in primavera o in autunno.

Si può quindi dedurre che, con la sostituzione dell’anodo, non si debba aspettare troppo tempo, per non aumentare il rischio che l’oggetto da proteggere subisca danni di corrosione. Per questo è importante osservare l’ossidazione dell’anodo e cambiarlo di conseguenza, non appena la sua sostanza si è ridotta a meno del 50 per cento.

Che materiale utilizzare per gli anodi sacrificali?

Relativamente alle materie prime per gli anodi sacrificali esistono evidenti differenze. In linea di principio sono adatti tutti i tipi di metallo che, all’interno di una serie elettrochimica  di più elementi, sono classificabili come meno preziosi rispetto all’oggetto da proteggere. Per quanto riguarda la disponibilità, l’economia e il rispetto dell’ambiente, oggi la maggior parte degli anodi viene prodotta in zinco, alluminio o magnesio.

Inoltre nella scelta del materiale per l’anodo sacrificale deve essere considerata anche la differenza di potenziale elettrico. Questa sta in relazione alla conducibilità elettrica del tipo di acqua nel quale è previsto l’utilizzo dell’anodo. La regola generale dice che più alta è la conducibilità elettrica dell’acqua, più bassa deve essere la differenza di potenziale elettrico del materiale utilizzato.

Gli anodi di zinco ad esempio hanno una differenza di potenziale elettrico molto bassa e vengono, pertanto, utilizzati nelle acque salmastre o salate, la cui conducibilità elettrica già per sé è molto buona. Al contrario, gli anodi di alluminio hanno una elevata differenza di potenziale elettrico e vengono utilizzati in acque dolci, siccome l’acqua dolce ha già di per sé una bassa differenza di potenziale elettrico. Gli anodi di magnesio hanno una differenza di potenziale ancora più alta rispetto agli anodi di alluminio ma hanno una durata di vita minore.

Oltre ai materiali per anodi sopra descritti, esistono anodi costituiti da leghe di metallo. Queste leghe vengono prodotte per combinare tra loro le migliori caratteristiche dei singoli metalli. Si producono per esempio anodi di una lega composta da alluminio e magnesio, per unire la durevolezza dell’alluminio con l’alto grado di efficienza del magnesio.

Aspetti qualitativi nella produzione di anodi sacrificali

Principalmente gli anodi sacrificali vengono prodotti mediante un processo di colata. Sono da distinguere però due diversi metodi. In base al metodo scelto dal produttore si possono trarre conclusioni in relazione alla qualità dell’anodo sacrificale.

Spesso per la produzione di anodi sacrificali viene utilizzata la tecnica della pressofusione. Si tratta di una tecnica meccanica completamente automatizzata. Per garantire che il processo di produzione si svolga in modo sicuro e con una riproduzione esatta, risulta necessaria una modifica della lega per gli anodi sacrificali in elaborazione. Ciò significa che si trovano ulteriori additivi metallici negli anodi, inseriti esclusivamente per il processo di produzione. Al fine di garantire una produzione economica degli anodi, si scende quindi ad un compromesso che va a scapito sia delle caratteristiche di protezione anticorrosiva sia a scapito dell’impatto ambientale. A parte i vantaggi dei costi, la tecnica di pressofusione permette la produzione di anodi sacrificali con una superficie molto liscia.

In alternativa può essere utilizzata la tecnica di colata in conchiglia. Questo processo avviene manualmente o in modo parzialmente automatizzato. La lega non deve essere adattata al processo di produzione ma è già predisposta al 100% ad una protezione anticorrosiva ottimale. Gli anodi sacrificali sono facilmente riconoscibili dalla loro superficie molto più ruvida, in parte paragonabile ad una buccia d’arancia. Un anodo sacrificale con una superficie più ruvida/ondulata possiede una superficie funzionale più grande rispetto ad un anodo liscio con le stesse misure. La superficie funzionale più grande ha effetti positivi sulle capacità protettive dell’anodo.

In conclusione: Anodi sacrificali prodotti con la tecnica della pressofusione a prima vista sono più belli da vedere, ma presentano svantaggi qualitativi e per l’impatto ambientale. Gli anodi sacrificali prodotti con la tecnica di colata in conchiglia sono di minore impatto visivo, ma sono da privilegiare per le loro capacità protettive decisamente superiori. Come spesso accade nella vita – contano i valori interni!

Che forma hanno gli anodi sacrificali?

Gli Anodi sacrificali hanno le più variabili forme e misure. In questo contesto si parla spesso di anodi per albero di trasmissione, anodi a blocco, anelli per assi, anodi a piastra per scafi, anodi a raggiera, anodi ad ogiva per eliche, anodi finali per albero di trasmissione, anodi a disco, anodi a flangia per timoni, anodo flap, anodo a dado cieco, anodi con uno, due o tre fori…
Questi termini si riferiscono alla forma dell’anodo che rispecchia la forma dell’oggetto da proteggere, sul quale l’anodo dovrebbe essere montato.

Su una nave per esempio esistono diverse possibilità di montare gli anodi sacrificali. In base al pezzo della nave scelto, sono necessari diversi anodi, riconducibili unicamente alle forme peculiari dei singoli pezzi di una nave. Un buon esempio al riguardo può essere quello di paragonare l’elica della nave e lo scafo. Questi due pezzi differiscono molto fra loro non solo in grandezza, dal momento che l’elica rispetto allo scafo è molto piccola, ma anche la loro forma presenta significative differenze. L’elica è composta da tanti piccoli elementi paragonato allo scafo che è un elemento molto più largo. Di conseguenza se per lo scafo occorre un anodo a blocco o a piastra, che ha una forma longitudinale e copre una grande superficie, per l’elica verrà utilizzato un anodo a raggiera o ad ogiva, il quale verrà posizionato sulla punta dell’elica.

Quali sono gli ambiti di applicazione degli anodi sacrificali?

Gli anodi sacrificali vengono utilizzati in svariati campi, nei quali può manifestarsi la corrosione. L’utilizzo più frequente è nel settore nautico. Hanno il compito di proteggere pezzi costosi della nave come l’albero porta-elica- detta anche elica, lo scafo o il palo del timone.

Anche per i boiler si utilizzano anodi sacrificali, per esempio per proteggere dalla corrosione le caldaie, che solitamente hanno un boiler zincato.

Anche per grandi serbatoi, condutture sotterranee e impianti di trivellazione si utilizzano anodi sacrificali per prevenire la corrosione.

Montaggio di anodi sacrificali

Una volta individuato l‘anodo giusto per la tipologia di acqua nella quale dovrebbe essere utilizzato, si pone il problema del montaggio.

Per il fissaggio corretto di un anodo sacrificale è importante assicurarsi che non sia presente alcuna conducibilità elettrica fra l’anodo e l’oggetto da proteggere. In caso contrario l’anodo sacrificale non funzionerebbe correttamente e l’oggetto che dovrebbe essere protetto verrebbe invece aggredito. Per questo motivo non dovrebbe mai essere posizionata una guarnizione di gomma o di altro materiale fra l’anodo sacrificale e l’oggetto da proteggere, ma porre metallo sopra metallo.

Gli anodi sacrificali vengono montati in base al loro modello. Sono dotati o di fori per poterli avvitare o di staffe per mezzo delle quali l’anodo viene saldato sull’oggetto da proteggere. Per alcuni anodi, come per esempio l’anodo per albero di trasmissione, deve essere considerato il diametro dell’albero. In caso contrario il montaggio sull’albero di trasmissione dell’elica della nave potrebbe risultare difficile.

Una volta che il 50% dell’anodo è corroso dovrebbe essere sostituito. La sostituzione di solito non è problematica, per rimuoverlo basta, in base al modello, svitarlo o togliere le saldature o staccarlo a colpi. Per fare in modo che lo smontaggio avvenga senza problemi, è consigliabile provvedere già in fase di montaggio all’utilizzo di viti con esagono incassato. La testa esagonale incassata permette un momento torcente maggiore rispetto a viti a croce o con testa ad intaglio, il che facilita lo smontaggio della vite dal prodotto corroso sostituendo l’anodo sacrificale con poca fatica.

Gli anodi sacrificali sulle navi possono essere montati lungo la carena. Un’altra parte adatta per il montaggio di anodi è soprattutto l’elica come parte dell’elica trasversale sul dritto di poppa della nave. Con navi più piccole si usa l’anodo sacrificale sul fuoribordo al quale viene montato. L’anodo sacrificale si monta anche sulla pala del timone o sull’albero dell’elica. Più frequentemente è utilizzato sull’elica stessa, dato che in questo punto l’intensità di corrente è la più alta e pertanto occorre necessariamente una protezione anticorrosione in quel punto.

Il numero di anodi sacrificali necessari per una nave può essere stabilita in base ad una regola empirica. Vale che più grande è la superficie della nave sott’acqua più anodi devono essere posizionati li. È meglio però mettere un anodo in più per minimizzare il rischio di corrosione.

Adattamento e modifica di un anodo sacrificale

Può accadere che un anodo sacrificale debba essere adatto o modificato per essere adeguato all’oggetto da proteggere. Questo non è un problema irrisolvibile, dato che la modifica a posteriori di un anodo non pregiudica il funzionamento dello stesso.

Nel caso in cui si utilizzi un anodo con forature, i fori già presenti possono essere ingranditi o è possibile aggiungere altri fori. Meglio però farlo fare ad un esperto o ad un tecnico specializzato perché prima di iniziare a trapanare devono essere prese le dovute precauzioni. L’anodo andrebbe fissato in una morsa per evitare che si muova e inoltre è fondamentale che prima di forare si utilizzi un punteruolo per evitare che il trapano scivoli sul materiale. È fondamentale anche che il trapano sia abbastanza robusto per forare il materiale.

Si potrebbe anche aggiungere ad un anodo sacrificale una staffa, per poter saldare l’anodo anziché avvitarlo. Anche in tal caso è meglio rivolgersi ad un esperto o ad un tecnico specializzato. Si deve considerare, inoltre, che queste staffe devono essere fatte dello stesso materiale dell’anodo stesso o almeno avere un mantello metallico uguale, dato che la saldatura di due metalli identici è meno complicata. Per esempio, si può saldare una staffa di acciaio senza problemi a posteriori su un anodo di zinco.

Inoltre, gli anodi sacrificali possono essere colati anche singolarmente. Questo però comporta costi più alti, dato che deve essere prima prodotta l’attrezzatura a conchiglia, che serve come forma per l’anodo sacrificale. Le richieste per la produzione di anodi personalizzati di solito viene fatta da imprese.

 

Verifica della funzionalità degli anodi sacrificali

Generalmente vale la regola che se l’anodo sacrificale è visibilmente corroso, si presume che il montaggio sia stato effettuato correttamente e che non ci si debba preoccupare per il suo funzionamento.

Per avere qualche sicurezza in più sul funzionamento corretto di un anodo sacrificale, si possono effettuare dei test con l’aiuto di un misuratore di corrente. In relazione all’utilizzo di un boiler, è però necessario che l’anodo sacrificale sia stato montato in modo isolato. Successivamente si può misurare la serie elettrochimica nella quale si trova l’anodo. Se la corrente è abbastanza forte dipende dal raggio di utilizzo dell’anodo. I boiler hanno per esempio un limite di funzionamento a 0,3 mA. Solo a partire da questo limite si attiva una corrente protettiva che è sufficiente a deviare la corrosione verso l’anodo sacrificale proteggendo in questo modo il boiler di riscaldamento.

 

Possibili cause di un malfunzionamento di un anodo sacrificale

Se la superficie di un anodo sacrificale non viene propriamente consumata, si può supporre che l’anodo non funzioni correttamente. Un malfunzionamento di un anodo sacrificale può avere diverse cause. Di seguito troverete un riassunto delle cause più frequenti per di malfunzionamento per un anodo sacrificale:

Utilizzo di un materiale non adatto all’anodo

Il materiale utilizzato per l’anodo deve essere sempre meno pregiato del metallo da proteggere, altrimenti non può fungere da polo negativo accumulando la corrosione. Se per esempio un anodo di zinco viene montato sullo scafo di una nave fatto di alluminio, lo zinco è più pregiato dell’alluminio e perciò non si attiva nessun flusso di elettroni che può finire sull’anodo di zinco.

L’anodo è stato montato sotto isolamento elettrico

Un anodo sacrificale deve sempre essere posato con la parte metallica sul metallo dell’oggetto da proteggere, senza che in mezzo ci sia qualsiasi tipo di isolamento. Se per esempio un anodo viene verniciato con della lacca, questa annulla la funzione dell’anodo. Dall’altro lato bisogna considerare che anche il materiale da proteggere deve essere libero. Non deve essere verniciato o isolato da qualsiasi oggetto che possa ostacolare il flusso di corrente.

Influenza da correnti esterne

Correnti elettriche esterne, che non c’entrano con il flusso degli elettroni dall’oggetto da proteggere verso l’anodo sacrificale, possono creare notevoli interferenze. Per esempio, lo scarico della corrente dei mezzi del trasporto pubblico possono influenzare la corrente nell’acqua e compromettere anche l’efficacia dell’anodo sacrificale o addirittura azzerarla.  Correnti esterne possono per esempio essere identificate mediante una misurazione sul campo.

Interferenze di altri metalli

Anche altri metalli che si trovano nelle vicinanze dell’anodo sacrificale nell’acqua, possono deviare la corrente degli elettroni dal metallo da proteggere verso l’anodo sacrificale. Se per esempio vicino alla nave si trova un’altra nave in acqua, il campo nell’acqua può essere disturbato e di conseguenza potrebbe essere influenzato anche il funzionamento dell’anodo.

Manutenzione e pulizia degli anodi sacrificali

Per tenere pulito un anodo sacrificale così come l’aspetto esterno del metallo da proteggere esistono diversi modi.

Una spazzola metallica può essere di grande aiuto. Può essere usata per liberare l’anodo da alghe o altri residui. La spazzola dovrebbe avere delle setole di acciaio inossidabile antiruggine per evitare la creazione di ruggine durante l’utilizzo della spazzola e la conseguente perdita di setole.

Un altro metodo per mantenere puliti gli anodi prevede l’utilizzo di una sabbiatrice. Con la pressione creata dalla sabbiatrice e la finezza dei granuli di sabbia che essa utilizza, residui di qualsiasi tipo possono essere eliminati in modo sicuro e definitivo.