Nuove scoperte sulla stabilità dell’acciaio sotto l’influenza dell’idrogeno
I ricercatori dei Laboratori Federali Svizzeri di Scienza e Tecnologia dei Materiali (Empa) stanno studiando i meccanismi che portano all'infragilimento da idrogeno dell'acciaio. Le loro scoperte saranno utilizzate per costruire ponti più stabili e per migliorare l'infrastruttura di stoccaggio e trasporto dell'idrogeno verde.
I ricercatori del Laboratorio di Tecnologia di Giunzione e Corrosione presso il Laboratorio Federale Svizzero di Scienza e Tecnologia dei Materiali(Empa) stanno studiando i meccanismi che portano all’infragilimento da idrogeno dell’acciaio. Il team guidato da Chiara Menegus e Claudia Cancellieri si sta concentrando in particolare sull’effetto dell’idrogeno nello strato di confine tra uno strato di passivazione e il metallo, secondo un comunicato stampa.
Lo strato di passivazione è uno strato di ossido di circa 5 nanometri di spessore che si forma durante l’ossidazione del cromo contenuto nell’acciaio. Lo strato di passivazione protegge l’acciaio da un’ulteriore corrosione. Tuttavia, i test hanno dimostrato che singoli atomi di idrogeno possono reagire all’interfaccia tra lo strato di passivazione e il metallo e rompere lo strato di ossido protettivo. Questo porta all’infragilimento dell’acciaio e può causare fratture del materiale, come osservato in edifici come il Ponte Carola a Dresda, il grattacielo londinese 122 Leadenhall Street o parti del Bay Bridge a San Francisco.
Tuttavia, rilevare gli atomi di idrogeno nell’interfaccia è complicato. “È difficile indagare un’interfaccia nascosta all’interno del materiale senza distruggere il campione”, afferma la leader della ricerca Claudia Cancellieri nel comunicato stampa.
Per le loro indagini, i ricercatori hanno utilizzato la spettroscopia di fotoelettroni a raggi X duri (HAXPES). Questo metodo ha dimostrato che l’idrogeno ha degradato lo strato di passivazione.
In un ulteriore passo, in collaborazione con il Laboratorio di Fisica dei Fasci di Ioni dell’Istituto Federale Svizzero di Tecnologia di Zurigo(ETH), verranno analizzate diverse leghe di ferro-cromo e verranno trovati strati di ossido resistenti. Secondo il comunicato stampa, i risultati di questa ricerca potrebbero portare alla costruzione di ponti più resistenti e di infrastrutture migliori per lo stoccaggio e il trasporto dell’idrogeno.