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PORTALE DELLA DIDATTICA

Corrosione e protezione dei materiali

06ALJMZ, 06ALJMW

A.A. 2022/23

Lingua dell'insegnamento

Italiano

Corsi di studio

Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Dei Materiali - Torino
Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Chimica E Dei Processi Sostenibili - Torino

Organizzazione dell'insegnamento
Didattica Ore
Lezioni 40
Esercitazioni in aula 10
Esercitazioni in laboratorio 30
Docenti
Docente Qualifica Settore h.Lez h.Es h.Lab h.Tut Anni incarico
Grassini Sabrina Professore Associato ING-IND/23 40 10 60 0 2
Collaboratori
Espandi

Didattica
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ING-IND/21
ING-IND/23
3
5
D - A scelta dello studente
D - A scelta dello studente
A scelta dello studente
A scelta dello studente
Valutazione CPD 2021/22
2022/23
L’insegnamento si propone di descrivere i processi chimico-fisici che regolano l’interazione materiale-ambiente in modo da fornire agli studenti le competenze per un corretto approccio al problema della corrosione. Sono studiati gli aspetti teorici dei fenomeni di corrosione che riguardano la corrosione degli acciai, delle leghe leggere e delle leghe a base rame d’interesse nei settori industriale, del patrimonio culturale e dei biomateriali. Sono illustrati i principali metodi di prevenzione e protezione dalla corrosione e le metodologie per la valutazione del comportamento a corrosione dei materiali e dei rivestimenti protettivi. Nell’insegnamento sono anche illustrati i fenomeni di degrado che interessano i materiali polimerici e i vetri. Accanto agli approfondimenti teorici, si dedica spazio alla discussione di casi di studio pratici ed allo svolgimento di prove di laboratorio che consentano allo studente di mettere in pratica i concetti appresi a lezione. I casi studio sono volti a stimolare lo studente ad analizzare in modo autonomo il comportamento a corrosione dei materiali, riflettendo sulle corrette metodologie di progettazione e di monitoraggio della corrosione nei diversi ambienti. L’insegnamento pone attenzione al modello economico, sostenuto dalla cosiddetta Quarta Rivoluzione Industriale che si propone di ricostruire il capitale, finanziario, manifatturiero, umano, sociale o naturale, garantendo così flussi migliori di beni e servizi. Una delle branche dell’Economia Circolare è direttamente associata allo sviluppo dei materiali: produzione di materie prime, progettazione, lavorazione, uso, protezione, riutilizzo, ristrutturazione e riciclaggio. Le crescenti preoccupazioni sulla sostenibilità del pianeta richiedono cambiamenti radicali nei metodi tradizionali di produzione, utilizzo e smaltimento dei materiali. Il nuovo modello di sviluppo spinge gli obiettivi imprenditoriali al di là dei profitti economici per includere i profitti ambientali e sociali. La sfida è quindi massimizzare il tempo di vita o allungare il ciclo di sostituzione dei materiali e delle attrezzature. Comprendere e aiutare a sviluppare una cultura organizzativa che supporti gli approcci degli ingegneri della corrosione può migliorare la competitività aziendale. Garantire l'implementazione di un migliore sistema di gestione della corrosione non solo aiuta a ridurre i guasti alle apparecchiature, gli incidenti sanitari e ambientali e a risparmiare denaro, ma aiuta anche a garantire come tutte le misure che possono essere prese dalla progettazione allo smantellamento di qualsiasi risorsa, evitino lo spreco di materiali, persone e denaro, e contribuiscano al concetto di Economia Circolare.
The course describes the corrosion phenomena of steels, light alloys and copper-based alloys of interest in the industrial, cultural heritage and biomaterials fields. The chemical-physical processes related to material-environment interaction are discussed with the final aim of providing the student with the skills for a correct approach to the problem of corrosion. The main methods of corrosion prevention and protection and the methodologies for evaluating the corrosion behavior of materials and protective coatings are illustrated, too. Moreover, the degradation phenomena affecting polymeric materials and glasses are also briefly discussed. Alongside the theoretical insights, the discussion of practical case studies and laboratory activities are important activities that allow the student to put into practice the concepts learned during the theoretical lectures. The case studies are aimed at stimulating the student to independently study the corrosion behavior of materials and the methodologies for assessing and monitoring corrosion phenomena in different environments. The teaching focuses on the economic model, supported by the so-called Fourth Industrial Revolution which aims to rebuild capital, financial, manufacturing, human, social or natural, thus ensuring better flows of goods and services. One of the branches of the Circular Economy is directly associated with the development of materials: production of raw materials, design, processing, use, protection, reuse, renovation and recycling. Growing concerns about the planet's sustainability require radical changes in traditional productive methods, using and disposing of materials. The new development model pushes business goals beyond economic profits to include environmental and social profits. The challenge is therefore to maximize the life time or extend the replacement cycle of materials and equipment. Understanding and helping to develop an organizational culture that supports the approaches of corrosion engineers can improve business competitiveness. Ensuring that a better corrosion management is implemented not only helps reducing equipment failures, health and environmental accidents and save money, it also helps ensuring that all measures can be taken from design to dismantling of any resource, avoid wasting materials, people and money, and contribute to the concept of Circular Economy.
Al termine dell’insegnamento lo studente sarà in grado di: - Conoscere e comprendere i principali meccanismi di degrado dei materiali esposti ai diversi ambienti aggressivi - Conoscere e comprendere le principali tecniche di prevenzione e protezione dalla corrosione - Conoscere e comprendere i principali metodi per la valutazione del comportamento a corrosione dei materiali e per la valutazione dell’efficacia dei trattamenti di protezione - Applicare le conoscenze acquisite alla scelta e progettazione dei materiali idonei ai diversi ambienti aggressivi ed alle diverse applicazioni tecnologiche - Applicare le conoscenze acquisite all’impiego delle diverse tecniche di monitoraggio e valutazione del comportamento a corrosione dei materiali - Applicare le conoscenze acquisite alla scelta dei trattamenti di protezione dalla corrosione per le diverse applicazioni ingegneristiche - Applicare le conoscenze acquisite sui fenomeni di corrosione per prolungare il tempo di vita di materiali, reattori chimici ed apparecchiature contribuendo così a migliorare la sostenibilità ambientale dei processi e all’economia circolare.
- Knowledge on the degradation mechanisms of metals and alloys exposed to environments of different aggressivity - Knowledge on corrosion prevention and control - Basic knowledge on inspection methods and corrosion testing - Skill in the material selection and component design for the different technological applications
Per la corretta fruizione dell’insegnamento sono necessarie le seguenti conoscenze: - Conoscenza dei concetti di base sulla cinetica e termodinamica delle reazioni chimiche - Conoscenza dei concetti di base che regolano i fenomeni elettrochimici.
- Basic knowledge on the kinetic and thermodynamic aspects of chemical reactions - Basic knowledge on electrochemistry
Durante l’insegnamento verranno trattati i seguenti argomenti, con il relativo peso in crediti: - Corrosione: definizione ed aspetti termodinamici e cinetici; tensione di equilibrio e f.e.m., equazione di Nernst, diagrammi pH-potenziale, serie galvaniche, equazione di Butler-Volmer, legge di Tafel e diagrammi di Evans, materiali con comportamento attivo e passivo (1,5 cfu); - Morfologia della corrosione: corrosione galvanica, vaiolatura (pitting), interstiziale (crevice), intergranulare, filiforme, corrosione selettiva, corrosione per correnti disperse, corrosione influenzata da fattori meccanici (stress corrosion cracking), corrosione a fatica, fretting, erosione, corrosione microbiologica (1,5 cfu); - Ambienti di corrosione: corrosione atmosferica, corrosione nel suolo, corrosione nel calcestruzzo, corrosione in acqua di mare (0.5 cfu); - Protezione mediante inibitori di corrosione e rivestimenti superficiali; rivestimenti organici e inorganici (metallici e non metallici); elettrodeposizione di metalli e leghe; vernici e cicli di verniciatura; trattamenti in plasma; protezione elettrochimica e protezione catodica (1 cfu); - Prove di corrosione e metodi di ispezione: test accelerati di corrosione, prove elettrochimiche e metodi di ispezione, misure in campo e strumentazioni portatili (1,5 cfu); - Aspetti tecnici, progettuali ed economici della corrosione; casi di studio derivanti dal settore industriale, biomedico e del patrimonio culturale (1 cfu) - Fenomeni di degrado di materiali polimerici e vetri (1 cfu).
- Corrosion: scientific, technical and economical aspects of corrosion processes; uniform and localized corrosion; high-temperature corrosion; electrochemical theory of corrosion. - Kinetic and thermodynamic aspects of the corrosion phenomena: Nernst equation, galvanic series, Butler-Volmer equation, potential - pH diagrams, Evans diagrams and Tafel law. - Corrosion morphology: galvanic corrosion, pitting corrosion, crevice corrosion, intergranular corrosion, filiform corrosion, selective corrosion, stress corrosion cracking , corrosion fatigue, fretting corrosion, erosion, corrosion fouling. - Corrosion environments: atmospheric corrosion, corrosion in soil, corrosion in concrete, corrosion in sea water. - Corrosion control: material design, removal of corrosive components, controlled environments, structure and stress conditions of the material. - Protective coatings and inhibitors: organic and inorganic coatings; electrodeposition; paints and painting cycles; plasma treatments. - Corrosion prevention: cathodic protection; cathodic protection of underground structures, ships and offshore structures, cathodic protection in concrete; anodic and cathodic protection prevention. - Corrosion testing: accelerated corrosion tests, electrochemical measurements, inspection methods and in situ measurements; portable instrumentations. - Case studies from the industrial, biomedical and cultural heritage fields.
L’insegnamento è strutturato in: - 40 ore di lezioni teoriche (40 ore) mirate allo sviluppo di conoscenze sui fenomeni di corrosione e degrado dei materiali, sulle metodologie di protezione e sui metodi di valutazione, controllo ed ispezione; durante le lezioni sono illustrati casi pratici di corrosione con particolare riguardo alla modalità di scelta del materiale, alla progettazione e alla messa in sicurezza in funzione dell’ambiente aggressivo considerato e dell’applicazione tecnologica; - 30 ore di esercitazioni in laboratorio che permettono di sperimentare l’uso delle diverse metodologie per la valutazione del comportamento a corrosione dei materiali e consentono di sviluppare in modo autonomo un approccio critico ai problemi di corrosione; l’attività di laboratorio è svolta sia in presenza, sia attraverso lo svolgimento di misure in remoto sulla piattaforma IHomeCorr (https://ihomecorr.led.polito.it/); - 10 ore di esercitazioni in aula durante le quali sono analizzati e discussi i dati delle prove effettuate durante le esercitazioni di laboratorio.
The course includes lectures and exercises in teams that study practical cases of corrosion with special regard to material selection criteria, materials design as a function of the environmental aggressivity. Laboratory activities will be developed as well as corrosion tests carried out trough the IHomeCorr remote laboratory (https://ihomecorr.led.polito.it/). All didactic materials employed during the course will be provided on the web portal.
Testi di approfondimento - G. Bianchi, F. Mazza: "Corrosione e protezione dei metalli". Ed. AIM Milano - P. Pedeferri: "Corrosione e protezione dei materiali metallici". Ed. CLUP Milano - G. Fontana: "Corrosion Engineering". Ed. McGraw-Hill Materiale disponibile on-line: http://www.corrosion-doctors.org Materiale disponibile sul portale della didattica: - lucidi delle lezioni - testo di accompagamento alle lezioni ed alle esercitazioni - dispense delle esercitazioni di laboratorio - materiale di approfondimento per l'interpretazione delle prove di laboratorio.
- G. Bianchi, F. Mazza: "Corrosione e protezione dei metalli". Ed. AIM Milano - P. Pedeferri: "Corrosione e protezione dei materiali metallici". Ed. CLUP Milano - G. Fontana: "Corrosion Engineering". Ed. McGraw-Hill. On-line didactic material: http://www.corrosion-doctors.org
Modalità di esame: Prova scritta (in aula);
Exam: Written test;
Risultati di apprendimento attesi L’obiettivo principale dell’insegnamento è quello di fornire le conoscenze necessarie a valutare ed affrontare i problemi relativi alla corrosione dei materiali in funzione della loro applicazione ed a sviluppare opportune metodologie di monitoraggio e protezione. Il raggiungimento di tale obiettivo richiede di sviluppare le capacità di: - identificare e conoscere i meccanismi di degrado dei materiali; - identificare i fattori ambientali e di progettazione critici; - conoscere ed impiegare metodologie di monitoraggio e controllo della corrosione; - conoscere ed impiegare diverse metodologie di protezione in funzione dell’applicazione e dell’aggressività dell’ambiente. Criteri, regole e procedure per l'esame L’esame è volto ad accertare la conoscenza degli argomenti elencati nel programma ufficiale dell’insegnamento e la capacità di applicare la teoria alla soluzione di casi pratici di corrosione. Le valutazioni sono espresse in trentesimi e l’esame è superato se la votazione riportata è di almeno 18/30. L’ esame è costituito da una prova scritta con durata di un'ora composta da tre quesiti a risposta aperta ed un esercizio di valutazione di un caso pratico di corrosione ed ha lo scopo di verificare il livello di conoscenza e di comprensione degli argomenti trattati nell’insegnamento. Ciascun quesito a risposta aperta vale 8 punti. Il riconoscimento del caso di corrosione vale 6 punti. Un punto supplementare è riservato alla chiarezza ed al rigore espositivo e permette di ottenere la lode. Durante lo scritto non si possono consultare libri o appunti del corso. Per le persone che lo desiderano, limitatamente alla prima sessione di esame (due appelli), dopo la conclusione dell’insegnamento, può essere effettuata una presentazione orale dei risultati ottenuti durante le esercitazioni di laboratorio per integrazione del voto fino a 5/30, fino ad arrivare al voto massimo complessivo di 30/30. L’integrazione del voto viene applicata agli studenti che conseguono almeno 18/30 nella prova scritta. La presentazione ha l’obiettivo di verificare la capacità di trasferire le conoscenze acquisite a lezione nell’elaborazione dei dati delle prove di laboratorio e l’autonomia nel valutare e discutere i risultati ottenuti.
Gli studenti e le studentesse con disabilità o con Disturbi Specifici di Apprendimento (DSA), oltre alla segnalazione tramite procedura informatizzata, sono invitati a comunicare anche direttamente al/la docente titolare dell'insegnamento, con un preavviso non inferiore ad una settimana dall'avvio della sessione d'esame, gli strumenti compensativi concordati con l'Unità Special Needs, al fine di permettere al/la docente la declinazione più idonea in riferimento alla specifica tipologia di esame.
Exam: Written test;
The exam aims to evaluate the knowledge of the topics listed in the program and the ability to apply theory to the solution of practical corrosion case studies. The exam consists of a written test, lasting 1 hour with three open questions and one exercise focused on the evaluation of a practical corrosion case study. During the exam, the students are not allowed to bring any type of books or notes to the classroom. The maximum score which can be obtained with a correct written test is 30 cum laude. In the first exam session after the end of the course, the presentation, not compulsory, of the results of the laboratory activity may be performed and may lead to an increase of the final score up to 5/30, until a final maximum score of 30 cum laude. The integration of the final score is applied, only for the students who pass the written test in the same academic year and with a minimum score of 18/30.
In addition to the message sent by the online system, students with disabilities or Specific Learning Disorders (SLD) are invited to directly inform the professor in charge of the course about the special arrangements for the exam that have been agreed with the Special Needs Unit. The professor has to be informed at least one week before the beginning of the examination session in order to provide students with the most suitable arrangements for each specific type of exam.
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