FAQ

La zincatura a caldo in Italia ed Europa

La zincatura a caldo ha un mercato solido in Italia. Il nostro Paese è da anni ormai il primo produttore europeo. Nel 2005 si sono zincate in Italia 1.352.000 tonnellate di acciai su circa 6.002.000 tonnellate di produzione nel vecchio continente, con uno share del 22,5%. Questo risultato è stato possibile grazie alla qualità e produttività degli impianti italiani.

Il secondo paese produttore è la Germania con 1.238.000 tonnellate.

In Tab. 7.1, indichiamo la composizione segmentata della produzione in Europa nel 2005. Si riconosce la molteplicità dei campi di applicazione della zincatura: dalle costruzioni in generale, all’ arredo stradale, dalle utility (trasporto e produzione di energia elettrica, linee aeree per trasporti ferroviari) ai mezzi di trasporto, dalle insediamenti industriali alle installazioni agricole.

Le costruzioni

Come si può vedere il mercato delle costruzioni è rappresenta la quota di produzione più rilevante. Da sola essa rappresenta più del 40% del totale.

La gamma di applicazioni della zincatura a caldo nell’ edilizia sia pubblica che privata è pressoché infinita. Si possono zincare tutti i componenti strutturali, dalle travi in acciaio di tutti i tipi al tondino per il cemento armato. In questo modo la zincatura può essere utilizzata nella costruzione di tutti gli edifici residenziali e non, dei ponti, delle strutture degli aeroporti, stazioni ferroviarie, metropolitane, parcheggi, stadi e strutture sportive, alberghi etc.

Oltre alle applicazioni summenzionate la zincatura si effettua anche su gli articoli di finitura quali balconi, ringhiere, balaustre in acciaio, cancelli, persiane di ferro, scale esterne ed uscite antincendio, grate, grondaie, facciate continue, l’ acciaio ornamentale utilizzato per la realizzazione di certe recinzioni o di gazebo e coperture di terrazzi, pergolati ed articoli di pregio estetico come certe lanterne, tavoli e sedie, panchine… È praticamente impossibile esaurire la serie delle applicazioni nel campo delle costruzioni e dei relativi arredi in cui la zincatura offre la sua preziosa protezione.

Anche nel settore dell’ edilizia industriale, dove si opta per la leggerezza e versatilità delle strutture in acciaio, la protezione è molto spesso affidata alla zincatura, tranne in quei casi in cui vi è elevata aggressività per la presenza di inquinanti in concentrazioni notevoli, in particolare gli acidi. In genere, si riescono ad affrontare ambienti aggressivi con l’ applicazione del sistema duplex, zincatura e verniciatura, con un’ opportuna scelta delle qualità chimiche della vernice in relazione alla tipologia delle atmosfere. Vi sono tuttavia ambienti in cui la zincatura non è consigliabile, come ad esempio con strutture esposte al rischio di condense acide o di contatto con sostanze fortemente alcaline. Del resto, in quei casi, l’ uso stesso dell’ acciaio al carbonio risulta altamente rischioso. Il settore delle costruzioni è insieme il principale mercato della zincatura ma anche il campo in cui ci sono le maggiori possibilità di espansione. Infatti, ogni anno, solo una piccola percentuale delle strutture e dei manufatti destinati alle costruzioni che potrebbero essere efficacemente protette dalla corrosione con la zincatura, viene effettivamente zincato.

Una ricerca condotta negli ultimi anni in Italia ha valutato intorno all’ 8% l’ acciaio zincabile che giunge realmente alla zincatura. Il resto viene protetto con metodi alternativi che purtroppo non garantiscono le stesse performance. Ciò è essenzialmente dovuto a due motivi fondamentali, scarsa conoscenza delle caratteristiche del trattamento, che richiedono conoscenze specifiche nel funzionamento dei sistemi anticorrosivi e una cattiva valutazione economica. Il capitolo che segue è volto a sfatare certe convinzioni infondate nella valutazione della convenienza economica della zincatura.

La zincatura del tondino

Applicazione particolare della zincatura nel campo delle costruzioni è la protezione delle armature per il cemento armato.

L’ elevata alcalinità del cemento presente nel calcestruzzo porta l’ acciaio a formare una sottile pellicola di ossido, passivandosi e, quindi, impedendo alla ruggine di attaccarlo. Questo accade per un calcestruzzo giovane, che conserva per qualche anno dopo il getto le sue caratteristiche. Si verificano, tuttavia, frequenti condizioni in cui questa protezione contro la corrosione perde nel tempo efficacia o non si può instaurare in misura adeguata (vedi anche capitolo 3).

E’ il caso, ad esempio, della presenza di difetti nel cemento, quali fessure, lacerazioni, nidi di ghiaia, rivestimenti di cemento eccessivamente ridotti o mancanti, della carbonatazione del cemento o dell’ effetto di cloruri per spargimento di sale o in presenza di atmosfere marine. Accanto a tali situazioni, la semplice presenza in aria dell’ anodride carbonica accanto agli inquinanti usualmente presenti, contribuisce a provocare danni alle strutture di cemento armato.

Il risanamento dei danneggiamenti subiti si rivela spesso estremamente difficile e dispendioso e talvolta tecnicamente imperfetto.

Uno dei più efficaci metodi di protezione delle armature contro la corrosione consiste nell’ applicare rivestimenti superficiali. Come per le altre strutture in acciaio le protezioni utilizzate possono essere metalliche e non metalliche.

I sistemi non metallici, come per esempio quelli di tipo epossidico, possono presentare alcuni svantaggi. Lo strato protettivo può danneggiarsi facilmente durante le fasi di spedizione, trasporto, piegatura e assemblaggio delle gabbie, deposito in cantiere e getto del calcestruzzo. Inoltre, il legame tra la superficie del rivestimento e il calcestruzzo è piuttosto debole. Per quasta mancanza di aderenza, questi rivestimenti sono stati addirittura proibiti in certi stati USA.

Tra i rivestimenti metallici disponibili, la zincatura a caldo offre i maggiori vantaggi sotto il profilo sia tecnico sia economico. Il rivestimento che si ottiene, come descritto, realizza con acciaio un’ unione inscindibile che sopporta, entro certi limiti, anche le deformazioni senza subire danneggiamenti. Dei fenomeni per cui avviene la corrosione delle strutture di cemento armato e dell’ efficacia della protezione della zincatura abbiamo parlato diffusamente nel capitolo 3.

La zincatura a caldo per le strutture in cemento armato è stata ampiamente sperimentata in molti paesi, purtroppo in Italia persistono ancora alcuni preconcetti riguardo al suo impiego. In effetti, perfino in condizioni critiche (strutture delicate sottoposte ad alti livelli corrosivi) la zincatura a caldo ha dato prova della propria validità. È stata infatti impiegata nella realizzazione di strutture portuali con ottimi risultati.

Studi e sperimentazioni eseguiti in differenti parti del mondo in maniera coordinata tra centri di ricerca specifici, università, operatori del settore e utenti hanno incentivato l’ impiego di tale metodologia protettiva.

Nel caso in cui il rivestimento sia danneggiato da piegature con angoli troppo stretti, tagli, saldature o, comunque, si presentino zone scoperte, lo strato di zinco garantisce, come è stato più volte ricordato, una protezione sacrificale. La coesività del legame tra calcestruzzo e armatura rimane preservata (anzi viene migliorata) e diminuiscono enormemente i rischi di sfaldamento del calcestruzzo anche con bassi sovraspessori. Inoltre, si evita la fastidiosa colorazione rossastra tipica dei calcestruzzi armati con rinforzi non protetti, aumentano le capacità di tenuta anche in ambienti aggressivi e eventuali errori di composizione degli impasti sono meglio tollerati.

E’ inutile sottolineare che i tondini di acciaio per cemento armato dovrebbero essere zincati in conformità alle normative generali sulla zincatura a caldo (UNI EN ISO 1461), oppure secondo le recenti UNI 10622.

Analizzando correttamente costi e rischi delle armature non protette diventa evidente che la spesa aggiuntiva stanziata per la zincatura è senz’ altro sostenibile, dal momento che è della stessa entità del costo dell’ acciaio (tondino non lavorato) che compone l’ armatura. L’ importo è, dunque, modesto rispetto al valore totale della costruzione. In un certo senso, può essere considerata alla stregua di un premio assicurativo molto conveniente, liquidabile in un’ unica rata. Nel momento in cui viene fatto un bilancio tra i costi e le conseguenze derivanti dai danni provocati dalla corrosione, nel contesto di un’ intera realizzazione in cemento armato, l’ investimento richiesto dalla zincatura appare pienamente giustificato.

Applicazioni in agricoltura

Nelle aziende agricole gli strumenti e le apparecchiature tecniche sono prevalentemente costituite di acciaio: recinzioni, reti, portoni, atri, strutture delle stalle, costruzioni per allevamenti, utensili, contenitori e così via.

I vecchi edifici realizzati in muratura vengono, infatti, sempre più spesso sostituiti da moderne strutture in acciaio di grandi dimensioni che permettono di utilizzare lo spazio a disposizione in maniera più razionale.

Nel settore delle colture intensive, da decenni vengono utilizzate serre in acciaio zincato poiché consentono di avere edifici di grandi luci senza necessità di sostegni intermedi, i cui spazi interni sono totalmente sfruttabili per l’ uso di attrezzature da coltivazione. L’ acciaio zincato, oltre a soddisfare tali esigenze, resiste alle condizioni corrosive generate da umidità, temperatura e sostanze chimiche, nonché dalle naturali sollecitazioni dell’ atmosfera esterna. Per la conservazione dei prodotti le attrezzature più adatte si sono rivelati i silos in acciaio, cilindrici e a sezione quadrata, poiché tale materiale permette di realizzare strutture di basso peso, dotate di elevate possibilità di carico, a costi contenuti.

I macchinari agricoli richiedono gli investimenti più ingenti, ma sono indispensabili per svolgere la attività agricole. Esempi tipici sono rappresentati da trattori, rimorchi, spargitori di concime, miscelatori per liquidi e solidi, attrezzi per lavorare il terreno, trebbiatrici, raccoglitori d’ acqua piovana e così via. Parti di questi macchinari possono essere zincati. Parimenti nelle aziende agricole e nelle stalle esistono distributori automatici di mangime, macchine tritapaglia, mungitrici ecc. con un diffuso uso della zincatura.

L’ atmosfera sostanzialmente poco inquinata delle aree rurali genera sicuramente ridotti rischi di corrosione. Tuttavia, esistono numerose sostanze solide, liquide e gassose ad elevata corrosività.

All’ interno delle stalle, per esempio, si creano ambienti altamente corrosivi a causa della presenza di letame, orina e residui vari, cui si accompagnano elevate temperature, umidità ed esalazioni ammoniacali prodotte dagli stessi escrementi animali. Possono, inoltre, verificarsi asportazioni meccaniche provocate dallo strofinio o dal calpestio degli animali, che però non aggravano il problema della corrosione.

Inoltre, le attrezzature sono frequentemente coperte da sporcizia e depositi, che in presenza di umidità possono accrescere il carico corrosivo, soprattutto nei punti di difficile accesso per le operazioni di pulizia.

In tali condizioni è evidente che può contrastare l’ attacco corrosivo solo l’ intervento di un adeguato sistema di protezione. Esso deve essere tenace, durevole, resistente all’ usura e, naturalmente, economicamente vantaggioso.

Nelle stalle, nel caso in cui si ricorra alla protezione mediante zincatura a caldo, l’ attacco più pericoloso per lo strato di zinco riguarda le zone in prossimità del suolo e, soprattutto, i punti in cui soglie e stipiti si inseriscono nel cemento della pavimentazione. Le elevate percentuali di umidità e la conseguente formazione di condensa impediscono la formazione dello strato protettivo superiore tipico della zincatura. Una semplice misura preventiva consiste nell’ applicare sulle strutture, per un’ altezza di 25 – 30cm dal suolo, uno strato di vernice bituminosa prima di annegarle nella gettata di calcestruzzo. Di facile attuazione, tale sistema garantisce una lunga vita alla struttura zincata.

Servizi, strade e arredo urbano

Vasto campo di applicazione è quello costituito dalle strutture zincate nei servizi, nell’ arredo urbano e sulle strade.

I grandi gestori del trasporto e produzione di energia elettrica, della telefonia, delle linee ferroviarie hanno da tempo ormai quasi immemorabile scelto la zincatura come principale opzione per la protezione delle strutture in atmosfera. In questi importanti settori i controlli sulla qualità delle realizzazioni sono particolarmente severi, per l’ importanza della funzione e per esigenze di sicurezza. Le società elettriche hanno sviluppato al loro interno una struttura di collaudo dei sistemi di protezione con specifiche e prove molto severe.

Per queste applicazioni, non mancano evidenze circa la validità della zincatura a caldo. Con uno studio condotto nel 2001 dall’ Università di Ancona su piloni di bassa tensione in opera nella zona di Ancona e Parma per circa 30 anni, i ricercatori hanno rilevato spessori residui dello strato di zincatura ancora in linea con le prescrizioni degli odierni capitolati di appalto. Ciò significa che la protezione, anche per lo spessore, supererebbe ancora oggi i test per il collaudo.

Anche la rete delle strade ed autostrade è disseminata di materiale zincato che consiste in barriere di sicurezza, guardrail e new jersey metallici, ma anche recinzioni fonoassormenti, griglie di delimitazione e pali per illuminazione. Mentre nelle strade e piazze di città l’ impiego di acciaio zincato coinvolge oltre a tutte le recinzioni, pali e griglie, anche i cassonetti e cestini per i rifiuti, gli equipaggiamenti per i giardini, chioschi, cancelli, supporti per segnali stradali e tutto ciò che è fatto di acciaio e ferro.

Nell’ ultimo periodo, si sta assistendo alla crescita di un mercato interessante che è costituito dalla protezione dei mezzi di trasporto: zincatura di chassis e carrozzerie, parti di barche e vagoni ferroviari. Importanti case automobilistiche, soprattutto in Francia, hanno deciso di sfruttare le proprietà della zincatura riuscendo a garantire che le carrozzerie siano esenti da corrosione per lunghi periodi.

Per queste applicazioni si sta svilupando la ricerca di leghe di zinco che consentano un più agevole controllo della crescita ed uniformità dello strato. Infatti, soprattutto per la componentistica dei mezzi di trasporto, le tolleranze da rispettare sono molto più stringenti. Leghe ad alto tenore di alluminio (fino al 5%) sono attualmente in fase di sperimentazione per consentire l’ utilizzo della zincatura a caldo anche per rivestimenti che non possono superare la dimensione di qualche micron. In questi casi, gli spessori elevati che costituiscono il pregio della zincatura a caldo per altre applicazioni, non possono essere ammessi.

Certamente: l’azione dello zinco non avviene soltanto per la copertura della superficie, ma anche grazie quella differenza di potenziale fra zinco e ferro: la protezione elettrochimica preserva l’acciaio dalla corrosione anche in presenza di microfratture della superficie di zinco.

No, ma prolunga consistentemente la vita del materiale. Condizioni ambientali, siano esse naturali o tecniche (ambienti di lavorazione), sono tali da diminuire la durata della protezione, ma esiste un’ampissima quantità di situazioni in cui l’efficacia della verniciatura supera i trent’anni di vita del pezzo.

Si può zincare qualsiasi pezzo di acciaio perfettamente pulito che sia predisposto per un corretto drenaggio dello zinco fuso. Questo significa che il pezzo deve essere privo di ruggine, di grassi, di morchia o altri residui di lavorazione e a questo provvedono i trattamenti pre zincatura (decapaggio, flussaggio, sabbiatura), ma anche e soprattutto che il pezzo sia “pensato” in modo da far scorrere lo zinco sulla superficie senza ostacoli. Fori di drenaggio e corrette sagomature sono necessari per evitare zincature imperfette e rischi di lavorazione.

Certamente, ma sempre con un’attenzione precisa a non ridurre il drenaggio dello zolfo. Va tenuto anche conto del fatto che la zincatura ha comportamenti differenti sul materiale di saldatura e sul metallo non saldato, per cui per esempio vanno evitate le vernici antispruzzo a base siliconica che non permettono allo zinco di aggrapparsi al materiale e formare la superficie di protezione.

Se la saldatura di pezzi zincati viene effettuata correttamente, l’azione di protezione rimane inalterata. L’utilizzo di processi a fusione, più lenti e con voltaggi e archi ridotti, passaggi ripetuti dell’elettrodo per evaporare lo zinco ed interventi di ritocco effettuati con vernici ricche di zinco permettono di ottenere pezzi saldati con invariate capacità di resistenza alla corrosione.

La zincatura ha capacità protettive consistenti, ma anche una caratteristica estetica di uniformità non sempre apprezzata. La verniciatura si rende quindi necessaria per motivi non tecnici, ma la possibilità di usare vernici protettive incrementa la capacità del metallo di resistere alla corrosione, con un effetto combinato che prolunga la vita del materiale.

Naturalmente: la zincatura ha effetti positivi in molte situazioni e in contesti non solo tecnici. Un pezzo zincato si corrode molto più lentamente e “vive” più a lungo, con una riduzione degli interventi di manutenzione e sostituzione: un chiaro beneficio economico che ha effetti positivi anche in termini ambientali, perché lo zinco è riciclabile, non è dannoso per la salute, ma è un componente necessario per la vita di piante e animali e anche dell’uomo. Ma soprattutto preserva e rende sicure le strutture che vengono trattate con la galvanizzazione.

Tutt’altro, lo preserva e lo tutela: la zincatura diminuisce la velocità di corrosione dei metalli, aumentandone il tempo di vita e quindi diminuisce il consumo di materie prime. Lo zinco è riciclabile e già oggi, dei 7 milioni di tonnellate di zinco prodotti ogni anno al mondo il 30% viene dal recupero. Lo zinco è poi uno dei metalli che costituiscono la struttura portante degli organismi: è contenuto nel corpo umano ed è un elemento fondamentale anche in processi di miglioramento della qualità del suolo per le produzioni agricole.

Considerazioni generali

Nel mondo d’ oggi il risparmio di materie prime e di energia è una priorità assoluta. La richiesta in crescita costante di carburanti e metalli ne ha determinato un esponenziale incremento del prezzo. Questo fenomeno è acuito dall’ impetuoso incremento della domanda da parte di Paesi in forte crescita industriale, come Cina e India.

La conseguente logica del risparmio delle risorse impone che le opere realizzate siano preservate efficacemente dai rischi di deterioramento. Ciò significa che è necessario prevedere e calcolare la spesa occorrente per la protezione dalla corrosione come parte fondamentale degli investimenti anche nel campo delle costruzioni e dei manufatti in acciaio.

Dal punto di vista economico, la questione non è di secondaria importanza.

Già negli anni 80, uno studio realizzato in Italia poneva intorno a 40.000mld di lire dell’ epoca, una stima dei costi complessivi imputabili ai fenomeni corrosivi. Da calcoli effettuati qualche decennio fa (anni ‘80) negli Stati Uniti ed in Europa, il costo annuale della corrosione si poteva valutare nell’ ordine del 4% del PIL. Non è irragionevole pensare che l’ incidenza del costo della corrosione sia aumentata nell’ ultimo periodo per gli effetti che la congiuntura economica di questi anni ha avuto sul costo di materiali ed energia, risorse necessarie per il rifacimento parziale o totale delle opere compromesse e per la riparazione dei sistemi protettivi con le manutenzioni.

Qualsiasi manufatto in acciaio va protetto dalla corrosione comunque.

L’ efficienza del sistema protettivo in termini economici si misura fondamentalmente in termini di qualità e durata. È fuori di dubbio che optare per un metodo di basso costo iniziale, come accade per un’ antiruggine di poco prezzo, ma di scarsa efficacia e durata insufficiente, mette a repentaglio l’ integrità dell’ opera e ne pregiudica la fruibilità continuativa nel tempo. I fermi operativi dovrebbero essere considerati nel bilancio economico dal momento che molte volte costituiscono il danno peggiore per i mancati introiti, come è particolarmente evidente nel caso delle strutture industriali. Inoltre, l’ utilizzo di tecniche di protezione non durevoli, ma solo apparentemente più convenienti, costringe, dopo un certo periodo di tempo, a spese ingenti di reintegrazione della protezione in situ con le difficoltà e l’aggravio economico che questo comporta.

I fattori discriminanti nella scelta della protezione dalla corrosione

Un buon trattamento anticorrosivo deve, invece, godere di una serie di caratteristiche fondamentali, da cui non si può assolutamente prescindere per conferire al manufatto metallico la protezione più adatta:

• durata;
• affidabilità;
• facilità di applicazione;
• facilità di ispezione;
• facilità di riparazione;
• tempo di completamento di breve durata.

Per effettuare una scelta coerente quanto ai costi, occorre considerare non solo il costo iniziale della protezione ma anche i costi di eventuali manutenzioni richieste durante la vita complessiva del manufatto. Le prestazioni ottenute dai diversi materiali sono, ovviamente, discriminanti fondamentali per allontanare nel tempo o evitare del tutto gli interventi summenzionati con i relativi costi.Le protezioni di natura organica polimerica in genere, le verniciature, possono talvolta presentare costi iniziali inferiori, ma sono caratterizzate da un’ affidabilità variabile e necessitano di continui controlli e frequenti manutenzioni. D’ altra parte, esistono sul mercato dei prodotti organici di qualità che, seppur allontanando nel tempo la necessità di manutenzioni (durate dell’ordine del decennio), comportano costi iniziali superiori rispetto alla zincatura. Infatti, negli ultimi decenni si sta assistendo ad un notevole incremento dei costi delle materie prime da cui vengono preparate le vernici, in larga parte derivati del petrolio. Inoltre, la loro composizione chimica è in continua evoluzione per rendere i prodotti conformi alle sempre più stringenti prescrizioni legislative relative ai VOC, composti organici volatili costituenti dei solventi.

In ogni caso, le vernici presentano una maggiore esposizione a possibili danneggiamenti meccanici e progressivo decadimento delle proprietà anche dovuto semplicemente all’ esposizione ai raggi solari ed ai cambiamenti di temperatura. Possono in breve tempo, richiedere interventi di manutenzione e spese rilevanti spesso impreviste perché imprevedibili (come nel caso di urti accidentali, abrasioni e difetti applicativi occulti).

Le fasi di preparazione superficiale del manufatto costituiscono un passaggio fondamentale per la futura performance della protezione offerta anche dalla migliore delle vernici. Errori applicativi in questa fase possono inficiarne la durata. Va considerato il fatto che nella maggior parte dei casi l’ applicazione della vernice è effettuata a manufatto già posto in opera, quindi, senza la possibilità di realizzare la preparazione nel contesto di un processo robusto di tipo industriale. Ciò aggiunge un altro determinante fattore di rischio all’investimento dell’ anticorrosione.

Alternativa alle verniciature protettive è la zincatura, la cui adesione alla superficie dell’acciaio e del ferro è già intrinsecamente garantita dallo sviluppo dello strato di zinco. La durata, e quindi il valore, della zincatura è proporzionale direttamente allo spessore rilevato e, nella pratica corrente, si verifica sempre o quasi, che gli spessori applicati siano superiori a quanto previsto dalle normative di riferimento. Data la resistenza alla corrosione offerta dallo zinco, di cui abbiamo diffusamente parlato nei capitoli dedicati all’ argomento, possiamo essere certi della lunga durata della protezione, in grado di permanere per decenni in tutti gli usuali ambienti di utilizzo.

Il costo di produzione di un rivestimento di zincatura dipende dallo spessore dell’ acciaio di cui è costituito il manufatto da proteggere. Di conseguenza il confronto con altri sistemi protettivi può divenire complesso in quei casi in cui il peso per lunghezza di trave del manufatto aumenta. Solo in alcuni casi particolari la zincatura a caldo risulta inizialmente più costosa di alcuni sistemi di verniciatura.

Ciò ovviamente ha delle ripercussioni importanti per le valutazioni economiche e suggerisce che il confronto si effettui considerando i criteri del Life Cycle Costing.

Costi iniziali attualizzati e costi finali

Ci sono diversi metodi per calcolare i vantaggi e gli svantaggi connessi con l’ adozione di un sistema di protezione dalla corrosione nel lungo periodo. Il metodo più comunemente usato è il calcolo del Net Present Value (NPV) di ognuno dei sistemi a confronto. Questo calcolo tiene nel giusto conto i costi iniziali, i costi di ritocco, i costi di manutenzione, i costi di riverniciatura, l’ inflazione e i costi indiretti, durante il tempo di permanenza in efficienza delle strutture da proteggere.

Il Net Present Value ricalca il metodo adottato dalle imprese per valutare la bontà di un investimento.

NPV = NFV/(1+R)n

dove NFV = (costo corrente)*(1+I)n;

NPV, net present value, valore attuale netto;

R, tasso di interesse;

n, tempo di vita della struttura;

I, tasso di inflazione.

Negli Stati Uniti sono stati condotti degli studi basati sui dati prodotti dall’ Associazione Americana degli Zincatori e l’ Associazione Nazionale (Americana) degli Ingegneri Corrosionisti, che hanno effettuato una comparazione i cui risultati sono riassumibili in Tab. 8.1.

I prezzi, pur abbastanza recenti, si riferiscono a qualche anno fa, quindi non sono indicativi dei valori attuali di mercato, ma hanno scopo meramente esemplificativo.

I valori espressi in Tab. 8.1 esaltano l’ efficacia ed il rapporto costo-beneficio offerti dalla zincatura, che risulta conveniente anche in casi in cui il prezzo iniziale di altri metodi è notevolmente più basso; e ciò è causato dal fatto che la zincatura non richiede per decenni interventi di manutenzione. Il risultato è favorito anche dal fatto che la zincatura fornisce adeguata copertura all’ interno dei profili tubolari cavi e nelle posizioni difficili da raggiungere. Inoltre, assicura spessore uniforme anche sui bordi e spigoli edèresistente alle abrasioni.

Per schematizzare quanto affermato, consideriamo di esporre una struttura protetta ad un’ atmosfera corrosiva di media aggressività:

Si può ipotizzare, per quanto affermato nel capitolo 3, una durata in servizio della zincatura di circa 20-25 anni per rivestimenti pari a 120µm su carpenteria media (5mm di spessore o 55m2/ton). Dopo questo periodo, fissiamo convenzionalmente le condizioni per la prima manutenzione per uno spessore residuo dello strato di zincatura di 30µm. Si noti che, in tal caso, la zincatura esplica ancora la sua capacità protettiva ed il manufatto è ancora perfettamente integro.

Nel confronto con una verniciatura tipica (una mano di fondo e due di topcoat di circa 80µm) occorre tener presente che la durata non supera gli 8 – 10 anni prima che il 5% della superficie si copra di ruggine e venga richiesta la prima manutenzione (secondo la norma EN ISO 12944).

Come terza alternativa, immaginiamo di applicare un sistema duplex, per cui possiamo ipotizzare 120µm di strato di zincatura e 160µm di verniciatura in due mani. I riferimenti bibliografici lasciano prevedere che, se si utilizzano materiali di qualità, si possono agevolmente superare i 75 anni senza bisogno di manutenzioni del sistema duplex.

Si nota che nel lungo termine anche il sistema inizialmente più costoso può diventare vantaggioso dal punto di vista economico, per cui la scelta del sistema anticorrosivo non può prescindere caso per caso da un analisi dei costi attualizzati per la durata desiderata.

Come detto in precedenza, in genere, non è vero che la zincatura a caldo ha costi iniziali più alti rispetto alla verniciatura. Su questo aspetto, può essere importante mettere in guardia gli utilizzatori da un pregiudizio fuorviante: è opinione comune che un sistema con elevate performance debba essere costoso, o meglio, più costoso degli altri. La zincatura a caldo, pur garantendo alte prestazioni, ha un costo più che competitivo con le vernici di qualità, le uniche con le quali ha senso effettuare un confronto, rispetto alle quali è spesso di gran lunga più economico già all’ epoca della sua applicazione. Il costo iniziale del trattamento di zincatura confrontato con altri sistemi, è più basso in genere di un rivestimento organico a tre mani effettuato con metodi manuali (pennello o spruzzo), come spesso accade nei cantieri, in caso di verniciatura dopo posa in opera. In tali condizioni, a fare la differenza è l’ impiego della manodopera, che ha maggiore incidenza nel caso della verniciatura.

Considerazioni generali

Nel mondo d’ oggi il risparmio di materie prime e di energia è una priorità assoluta. La richiesta in crescita costante di carburanti e metalli ne ha determinato un esponenziale incremento del prezzo. Questo fenomeno è acuito dall’ impetuoso incremento della domanda da parte di Paesi in forte crescita industriale, come Cina e India.

La conseguente logica del risparmio delle risorse impone che le opere realizzate siano preservate efficacemente dai rischi di deterioramento. Ciò significa che è necessario prevedere e calcolare la spesa occorrente per la protezione dalla corrosione come parte fondamentale degli investimenti anche nel campo delle costruzioni e dei manufatti in acciaio.

Dal punto di vista economico, la questione non è di secondaria importanza.

Già negli anni 80, uno studio realizzato in Italia poneva intorno a 40.000mld di lire dell’ epoca, una stima dei costi complessivi imputabili ai fenomeni corrosivi. Da calcoli effettuati qualche decennio fa (anni ‘80) negli Stati Uniti ed in Europa, il costo annuale della corrosione si poteva valutare nell’ ordine del 4% del PIL. Non è irragionevole pensare che l’ incidenza del costo della corrosione sia aumentata nell’ ultimo periodo per gli effetti che la congiuntura economica di questi anni ha avuto sul costo di materiali ed energia, risorse necessarie per il rifacimento parziale o totale delle opere compromesse e per la riparazione dei sistemi protettivi con le manutenzioni.

Qualsiasi manufatto in acciaio va protetto dalla corrosione comunque.

L’ efficienza del sistema protettivo in termini economici si misura fondamentalmente in termini di qualità e durata. È fuori di dubbio che optare per un metodo di basso costo iniziale, come accade per un’ antiruggine di poco prezzo, ma di scarsa efficacia e durata insufficiente, mette a repentaglio l’ integrità dell’ opera e ne pregiudica la fruibilità continuativa nel tempo. I fermi operativi dovrebbero essere considerati nel bilancio economico dal momento che molte volte costituiscono il danno peggiore per i mancati introiti, come è particolarmente evidente nel caso delle strutture industriali. Inoltre, l’ utilizzo di tecniche di protezione non durevoli, ma solo apparentemente più convenienti, costringe, dopo un certo periodo di tempo, a spese ingenti di reintegrazione della protezione in situ con le difficoltà e l’aggravio economico che questo comporta.

I fattori discriminanti nella scelta della protezione dalla corrosione

Un buon trattamento anticorrosivo deve, invece, godere di una serie di caratteristiche fondamentali, da cui non si può assolutamente prescindere per conferire al manufatto metallico la protezione più adatta:

• durata;
• affidabilità;
• facilità di applicazione;
• facilità di ispezione;
• facilità di riparazione;
• tempo di completamento di breve durata.

Per effettuare una scelta coerente quanto ai costi, occorre considerare non solo il costo iniziale della protezione ma anche i costi di eventuali manutenzioni richieste durante la vita complessiva del manufatto. Le prestazioni ottenute dai diversi materiali sono, ovviamente, discriminanti fondamentali per allontanare nel tempo o evitare del tutto gli interventi summenzionati con i relativi costi.Le protezioni di natura organica polimerica in genere, le verniciature, possono talvolta presentare costi iniziali inferiori, ma sono caratterizzate da un’ affidabilità variabile e necessitano di continui controlli e frequenti manutenzioni. D’ altra parte, esistono sul mercato dei prodotti organici di qualità che, seppur allontanando nel tempo la necessità di manutenzioni (durate dell’ordine del decennio), comportano costi iniziali superiori rispetto alla zincatura. Infatti, negli ultimi decenni si sta assistendo ad un notevole incremento dei costi delle materie prime da cui vengono preparate le vernici, in larga parte derivati del petrolio. Inoltre, la loro composizione chimica è in continua evoluzione per rendere i prodotti conformi alle sempre più stringenti prescrizioni legislative relative ai VOC, composti organici volatili costituenti dei solventi.

In ogni caso, le vernici presentano una maggiore esposizione a possibili danneggiamenti meccanici e progressivo decadimento delle proprietà anche dovuto semplicemente all’ esposizione ai raggi solari ed ai cambiamenti di temperatura. Possono in breve tempo, richiedere interventi di manutenzione e spese rilevanti spesso impreviste perché imprevedibili (come nel caso di urti accidentali, abrasioni e difetti applicativi occulti).

Le fasi di preparazione superficiale del manufatto costituiscono un passaggio fondamentale per la futura performance della protezione offerta anche dalla migliore delle vernici. Errori applicativi in questa fase possono inficiarne la durata. Va considerato il fatto che nella maggior parte dei casi l’ applicazione della vernice è effettuata a manufatto già posto in opera, quindi, senza la possibilità di realizzare la preparazione nel contesto di un processo robusto di tipo industriale. Ciò aggiunge un altro determinante fattore di rischio all’investimento dell’ anticorrosione.

Alternativa alle verniciature protettive è la zincatura, la cui adesione alla superficie dell’acciaio e del ferro è già intrinsecamente garantita dallo sviluppo dello strato di zinco. La durata, e quindi il valore, della zincatura è proporzionale direttamente allo spessore rilevato e, nella pratica corrente, si verifica sempre o quasi, che gli spessori applicati siano superiori a quanto previsto dalle normative di riferimento. Data la resistenza alla corrosione offerta dallo zinco, di cui abbiamo diffusamente parlato nei capitoli dedicati all’ argomento, possiamo essere certi della lunga durata della protezione, in grado di permanere per decenni in tutti gli usuali ambienti di utilizzo.

Il costo di produzione di un rivestimento di zincatura dipende dallo spessore dell’ acciaio di cui è costituito il manufatto da proteggere. Di conseguenza il confronto con altri sistemi protettivi può divenire complesso in quei casi in cui il peso per lunghezza di trave del manufatto aumenta. Solo in alcuni casi particolari la zincatura a caldo risulta inizialmente più costosa di alcuni sistemi di verniciatura.

Ciò ovviamente ha delle ripercussioni importanti per le valutazioni economiche e suggerisce che il confronto si effettui considerando i criteri del Life Cycle Costing.

Costi iniziali attualizzati e costi finali

Ci sono diversi metodi per calcolare i vantaggi e gli svantaggi connessi con l’ adozione di un sistema di protezione dalla corrosione nel lungo periodo. Il metodo più comunemente usato è il calcolo del Net Present Value (NPV) di ognuno dei sistemi a confronto. Questo calcolo tiene nel giusto conto i costi iniziali, i costi di ritocco, i costi di manutenzione, i costi di riverniciatura, l’ inflazione e i costi indiretti, durante il tempo di permanenza in efficienza delle strutture da proteggere.

Il Net Present Value ricalca il metodo adottato dalle imprese per valutare la bontà di un investimento.

NPV = NFV/(1+R)n

dove NFV = (costo corrente)*(1+I)n;

NPV, net present value, valore attuale netto;

R, tasso di interesse;

n, tempo di vita della struttura;

I, tasso di inflazione.

Negli Stati Uniti sono stati condotti degli studi basati sui dati prodotti dall’ Associazione Americana degli Zincatori e l’ Associazione Nazionale (Americana) degli Ingegneri Corrosionisti, che hanno effettuato una comparazione i cui risultati sono riassumibili in Tab. 8.1.

I prezzi, pur abbastanza recenti, si riferiscono a qualche anno fa, quindi non sono indicativi dei valori attuali di mercato, ma hanno scopo meramente esemplificativo.

I valori espressi in Tab. 8.1 esaltano l’ efficacia ed il rapporto costo-beneficio offerti dalla zincatura, che risulta conveniente anche in casi in cui il prezzo iniziale di altri metodi è notevolmente più basso; e ciò è causato dal fatto che la zincatura non richiede per decenni interventi di manutenzione. Il risultato è favorito anche dal fatto che la zincatura fornisce adeguata copertura all’ interno dei profili tubolari cavi e nelle posizioni difficili da raggiungere. Inoltre, assicura spessore uniforme anche sui bordi e spigoli edèresistente alle abrasioni.

Per schematizzare quanto affermato, consideriamo di esporre una struttura protetta ad un’ atmosfera corrosiva di media aggressività:

Si può ipotizzare, per quanto affermato nel capitolo 3, una durata in servizio della zincatura di circa 20-25 anni per rivestimenti pari a 120µm su carpenteria media (5mm di spessore o 55m2/ton). Dopo questo periodo, fissiamo convenzionalmente le condizioni per la prima manutenzione per uno spessore residuo dello strato di zincatura di 30µm. Si noti che, in tal caso, la zincatura esplica ancora la sua capacità protettiva ed il manufatto è ancora perfettamente integro.

Nel confronto con una verniciatura tipica (una mano di fondo e due di topcoat di circa 80µm) occorre tener presente che la durata non supera gli 8 – 10 anni prima che il 5% della superficie si copra di ruggine e venga richiesta la prima manutenzione (secondo la norma EN ISO 12944).

Come terza alternativa, immaginiamo di applicare un sistema duplex, per cui possiamo ipotizzare 120µm di strato di zincatura e 160µm di verniciatura in due mani. I riferimenti bibliografici lasciano prevedere che, se si utilizzano materiali di qualità, si possono agevolmente superare i 75 anni senza bisogno di manutenzioni del sistema duplex.

Si nota che nel lungo termine anche il sistema inizialmente più costoso può diventare vantaggioso dal punto di vista economico, per cui la scelta del sistema anticorrosivo non può prescindere caso per caso da un analisi dei costi attualizzati per la durata desiderata.

Come detto in precedenza, in genere, non è vero che la zincatura a caldo ha costi iniziali più alti rispetto alla verniciatura. Su questo aspetto, può essere importante mettere in guardia gli utilizzatori da un pregiudizio fuorviante: è opinione comune che un sistema con elevate performance debba essere costoso, o meglio, più costoso degli altri. La zincatura a caldo, pur garantendo alte prestazioni, ha un costo più che competitivo con le vernici di qualità, le uniche con le quali ha senso effettuare un confronto, rispetto alle quali è spesso di gran lunga più economico già all’ epoca della sua applicazione. Il costo iniziale del trattamento di zincatura confrontato con altri sistemi, è più basso in genere di un rivestimento organico a tre mani effettuato con metodi manuali (pennello o spruzzo), come spesso accade nei cantieri, in caso di verniciatura dopo posa in opera. In tali condizioni, a fare la differenza è l’ impiego della manodopera, che ha maggiore incidenza nel caso della verniciatura.