PosiTest HHD, PosiTest HHD C
Quando si applicano rivestimenti protettivi su substrati metallici o barriere impermeabilizzanti sul calcestruzzo, garantire che la superficie sia completamente protetta è fondamentale per le prestazioni a lungo termine sia del sistema di rivestimento sia del substrato sottostante. Individuare e riparare i fori nel rivestimento (comunemente chiamati discontinuità, microfori o porosità) è una fase necessaria dell’applicazione e dell’ispezione del rivestimento.
Per decenni, le principali norme internazionali per il rilevamento delle discontinuità hanno proposto formule e raccomandazioni diverse sulla tensione da utilizzare per provare un rivestimento. Molti ispettori hanno seguito criteri empirici diffusi, come la regola dei “100 volt per mil” (~4 V/µm). Purtroppo, questi metodi meno recenti mancavano di una chiara base scientifica e spesso producevano tensioni troppo basse per rilevare in modo affidabile ogni discontinuità.
Recenti ricerche nel campo delle prove ad alta tensione hanno portato all'elaborazione di una nuova formula basata sulla legge di Paschen. La norma ASTM G62-23 è stata la prima a incorporare il metodo aggiornato, seguita dalle norme AMPP/NACE SP0188-2024, ASTM D5162-24, ASTM D4787-24 e ISO 29601:2026.
Una discontinuità è un vuoto, un microforo o un’interruzione in un sistema di rivestimento in cui il substrato sottostante risulta esposto o protetto in modo inadeguato. Le discontinuità possono verificarsi quando i rivestimenti vengono applicati con uno spessore insufficiente, quando i contaminanti superficiali impediscono l’adesione o quando l’aria rimane intrappolata durante l’applicazione. Anche difetti molto piccoli possono consentire a umidità, ossigeno e contaminanti solubili di raggiungere il substrato, creando le condizioni necessarie all’avvio della corrosione.
Le discontinuità non rilevate rappresentano un problema rilevante per qualsiasi sistema di rivestimento utilizzato in ambienti di esercizio aggressivi, tra cui rivestimenti per servizio in immersione, aree esposte ad agenti chimici, servizio marino e condotte. Una discontinuità in questi rivestimenti può causare corrosione rapida e localizzata e il cedimento prematuro del rivestimento. Il rilevamento delle discontinuità è quindi una fase critica del controllo qualità prima che una struttura rivestita venga messa in servizio.
Le discontinuità nel rivestimento vengono solitamente individuate utilizzando uno strumento specializzato a bassa o alta tensione, progettato specificamente per rilevare discontinuità nel rivestimento. Questi strumenti funzionano applicando un elettrodo caricato alla superficie rivestita. Se nel rivestimento è presente una discontinuità, la corrente elettrica attraversa la cavità e raggiunge il substrato conduttivo. Poiché il rilevatore è collegato a terra al substrato sottoposto a prova, è in grado di rilevare questa corrente e di avvisare l’operatore che è stata individuata una discontinuità.
I rilevatori a spugna umida a bassa tensione si utilizzano per sistemi di rivestimento sottili, generalmente fino a 20 mils (500 µm), secondo la procedura applicabile. Una spugna inumidita viene fatta scorrere sulla superficie, consentendo alla soluzione di formare un percorso conduttivo attraverso un microforo fino al substrato collegato a terra. Mentre le impostazioni dei rilevatori di discontinuità ad alta tensione si basano generalmente sullo spessore del rivestimento, i rilevatori a spugna umida a bassa tensione funzionano alle tensioni e sensibilità di prova prescritte dal metodo o dalla procedura applicabile. La soglia di resistenza — tipicamente 80 o 90 kΩ — determina in larga misura se il rilevatore emette un allarme.
I rilevatori di discontinuità ad alta tensione sono gli strumenti più comunemente raccomandati per rivestimenti protettivi più spessi, come quelli applicati alle condutture e ad altre infrastrutture. Poiché questi strumenti non utilizzano un mezzo conduttivo come l’acqua, devono applicare una tensione sufficiente a superare le proprietà isolanti (rigidità dielettrica) dell’aria, un processo denominato scarica dielettrica. Più lo strato di rivestimento è spesso, maggiore è la distanza che la corrente deve percorrere e maggiore è la tensione richiesta. Per questo motivo, l’impostazione della tensione corretta è una fase fondamentale durante i test con un rilevatore ad alta tensione.
Il rilevamento dei difetti tramite alta tensione si basa sull'applicazione di una tensione sufficiente agli elettrodi per individuare in modo affidabile i difetti senza danneggiare il rivestimento stesso. Il raggiungimento di tale equilibrio dipende in gran parte dalla scelta della tensione di prova corretta. Se si utilizza una tensione errata, possono verificarsi dei problemi:
Nonostante l'importanza di scegliere la tensione corretta, il settore dell'ispezione dei rivestimenti ha storicamente fornito raccomandazioni molto diverse tra loro.
Uno degli approcci più diffusi era la regola empirica dei “100 volt per mil”: bastava moltiplicare lo spessore del rivestimento in mil per 100, il che corrispondeva approssimativamente a 4 V/µm nel sistema metrico. Questa formula era facile da ricordare e veloce da applicare. Laddove non venivano utilizzate regole empiriche, gli ispettori facevano riferimento alle tabelle di tensione pubblicate nelle norme di settore.
A seconda della norma di riferimento, tuttavia, le raccomandazioni specifiche sulla tensione variavano notevolmente e talvolta risultavano incoerenti all’interno della stessa norma. Il grafico seguente confronta le raccomandazioni in volt/mil pubblicate nelle versioni precedenti di diverse norme principali.
A parte la mancanza di coerenza, queste raccomandazioni sono state elaborate sulla base della prassi storica e dell’esperienza sul campo, piuttosto che di un modello scientifico chiaramente definito.
Le raccomandazioni relative alla tensione sono state influenzate anche dal timore che tensioni elevate potessero bruciare il rivestimento, il che ha portato i progettisti a privilegiare valori più bassi. In pratica, tuttavia, molti comuni rivestimenti protettivi polimerici presentano rigidità dielettriche superiori a 500 V/mil (circa 20 V/µm), e alcuni materiali, come le resine epossidiche legate per fusione, superano i 1.000 V/mil (circa 40 V/µm). Questi valori di rigidità dielettrica sono sostanzialmente superiori alle tensioni di prova riviste per molti rivestimenti protettivi comuni e completamente induriti. Di conseguenza, le tensioni di prova possono spesso essere aumentate considerevolmente al di sopra delle raccomandazioni precedenti senza avvicinarsi alla rottura del rivestimento. È comunque necessario verificare la tensione di prova massima consentita dal produttore del rivestimento.
La mancanza di coerenza e di fondamento scientifico delle raccomandazioni precedenti ha evidenziato la chiara necessità di condurre test sperimentali e di rivalutare la scelta della tensione.
Test di laboratorio controllati hanno evidenziato che, per rilevare in modo affidabile le discontinuità, sono necessarie tensioni superiori a quelle tradizionalmente utilizzate. Uno studio condotto da Walker et al. ha testato pannelli in acciaio rivestito con discontinuità artificiali note, al fine di determinare la tensione necessaria per rilevare il 100% delle discontinuità.¹ I dati sperimentali erano in linea con la legge di Paschen, la relazione fisica che descrive la tensione necessaria per creare un arco elettrico tra due elettrodi.
In condizioni atmosferiche standard, la tensione necessaria per provocare la scarica dielettrica nell’aria è data da:²
Sistema metrico (micron): V = 170 + 2,48d + 58√d
Sistema imperiale (mils): V = 170 + 63d + 293√d
Dove:
V = tensione richiesta (volt)
d = distanza del varco (micron o mils)
Le differenze tra questa equazione e i risultati sperimentali possono essere dovute a variabili reali, quali la presenza di residui sull’elettrodo o sul rivestimento, variazioni dello spessore del rivestimento, piccoli spazi tra l’elettrodo e il rivestimento e variazioni delle condizioni ambientali.
I dati sperimentali e teorici combinati hanno mostrato che molte raccomandazioni tradizionali erano troppo basse per rilevare in modo affidabile tutte le discontinuità, in particolare per rivestimenti più sottili di 50 mils (1.250 µm). Per spessori maggiori, 100 V/mil si avvicina maggiormente alla soglia teorica di scarica dielettrica dell’aria, ma resta inferiore alla tensione di prova attualmente raccomandata perché non comprende alcun margine per le condizioni sul campo. Alla luce di questi risultati, un aggiornamento delle formule e delle raccomandazioni era chiaramente giustificato.
Per tenere conto delle condizioni reali e allineare meglio la formula teorica ai risultati sperimentali, al valore minimo teorico sono stati applicati i margini di campo. L'equazione di rottura è stata moltiplicata per 1,5 ed è stata aggiunta una tensione di riferimento di 1.500 V, ottenendo:
Sistema metrico (micron): V = 1.500 + 1,5 × (170 + 2,48d + 58√d)
Sistema imperiale (mil): V = 1.500 + 1,5 × (170 + 63d + 293√d)
Dove:
V = tensione di prova raccomandata (volt)
d = spessore del rivestimento (micron o mil)
1,5 = margine per rugosità superficiale, detriti e condizioni dell’elettrodo
+1.500 V = valore di riferimento per superare piccoli e incostanti spazi tra l’elettrodo e la superficie in condizioni operative
Questa formula stabilisce tensioni raccomandate ben al di sopra del minimo determinato nello studio di Walker, pur rimanendo al di sotto della rigidità dielettrica di molti rivestimenti protettivi comuni e completamente induriti. L'utilizzo di queste tensioni ridurrà il rischio di non individuare eventuali difetti o di danneggiare il sistema di rivestimento.
La tabella che segue illustra la differenza tra la formula aggiornata e diversi approcci precedenti. Le raccomandazioni precedenti sono riportate solo a scopo di confronto storico; esse sono state superate dalle norme attuali e non dovrebbero essere utilizzate nelle nuove specifiche. I progetti esistenti dovrebbero attenersi all’edizione prevista dal contratto, a meno che le parti non approvino l’uso del metodo aggiornato.
La differenza è particolarmente evidente nel caso dei rivestimenti più sottili, dove le raccomandazioni precedenti erano nettamente inferiori alla tensione effettivamente necessaria per rilevare in modo affidabile i difetti.
Esempio pratico: applicazione della formula
Per un rivestimento di 635 µm (25 mil):
V = 1.500 + 1,5 × (170 + 2,48[635] + 58√635)
V = 1.500 + 1,5 × (170 + 1574,8 + 1461,5)
V ≈ 6.309 V
Per un rivestimento di 1.000 µm (40 mil), la stessa formula fornisce circa 8.226 V.
In altre parole, la tensione di prova raccomandata per uno spessore del rivestimento di 635 µm è di circa 6.300 V, non i 2.500 V suggeriti dalla tradizionale regola dei 100 V/mil. Per uno spessore del rivestimento di 1.000 µm, la tensione di prova raccomandata è di circa 8.200 V, non i 4.000 V previsti dalle vecchie regole lineari.
La formula aggiornata è scientificamente fondata e validata sperimentalmente. È stata adottata nei recenti aggiornamenti di diversi importanti standard di settore. Il metodo aggiornato si basa sulla legge di Paschen, è supportato da test controllati ed è stato incorporato nelle norme ASTM G62-23, NACE SP0188-2024, ASTM D5162-24, ASTM D4787-24 e ISO 29601:2026.
Per eseguire le prove con fiducia nei risultati, gli ispettori dovrebbero:
Il PosiTest HHD e il PosiTest HHD C includono calcolatori di tensione integrati per queste norme, semplificando la configurazione e riducendo gli errori di calcolo manuale.
Per quanto riguarda il calcestruzzo, l’affidabilità delle prove dipende anche dalla creazione di un percorso di ritorno conduttivo. L’umidità del calcestruzzo, l’armatura incorporata e i sottofondi conduttivi possono influire in modo significativo sulla continuità elettrica; pertanto, è necessario seguire la procedura specifica per il calcestruzzo prevista dalla norma ASTM D4787 e verificare il funzionamento su aree rappresentative.
Le impostazioni di tensione riviste si basano sui principi fisici della scarica elettrica nell'aria e sono supportate da prove controllate. Se applicate in conformità con la norma applicabile e con i limiti indicati dal produttore del rivestimento, migliorano l'affidabilità del rilevamento riducendo al minimo il rischio di danni al rivestimento.
