Korozyon
1 . KOROZYON
Geleneksel anlamda korozyon metal ve alaşimlarinin çevreleri ile kimyasal ve elektro kimyasal reaksiyonlari sonucu bozunmalarini tanimlamak için kullandigimiz deyimdir . Ancak yeni bulgular metal olmayan malzemelerin ve çevresel koşullardan benzer biçimde etkilendiklerini ortaya koymaktadır . Örnegin , metal ve alaşimlarinin gerilimli korozyonla bozunmalarını tariflemek için kullanılan yöntemler cam , seramik malzemeler , polimerler ve geleceğin yapı malzemesi olarak kabul edilen bileşik malzemelere başarı ile uygulanabilmektedir . Bu nedenle , korozyon deyimi yapı malzemesi niteliği olan tüm malzemelerin çevrenin etkisi ile bozunmalarını kapsar biçimde kullanılabiliyor . Dilimizde kesinlikle yerleşmemiş olmakla birlikte paslanma deyimini demir ve demir cinsinden olan malzemelerin ( çelik ve dökme demirler ) korozyonu , pas deyimini de ayni tür malzemelerden kaynaklanan korozyon ürünü anlamında kullanabiliriz
Yukarıda verilen tarife bakılınca oluşumunu sağlayan reaksiyonun türüne göre kimyasal ve elektro kimyasal korozyon olmak üzere iki tür korozyon olayında söz etmek gerekecektir . Kimyasal korozyon metal ve alaşımların gaz ortamlar içindeki oksitlenmesidir ( kuru korozyon ) . Ancak çevremizi dolduran nemli havanın sonuçladığı korozyon olayı bu tarifin dışındadır . Metal ve alaşımların sulu ortamlar içinde bozunmaları ise elektro kimyasal korozyon olarak adlandırılır ( ıslak korozyon ) . Gerçekte her iki korozyon türünün de elektro kimyasal mekanizma ile oluştuğu bilinmektedir . Ancak temeldeki farksızlığa karşın kimyasal ve elektro kimyasal korozyon ayrımı yerleşmiş bulunmaktadır .
Teknolojik öneme sahip metallerin , birkaç istisna dışında , hemen hemen tümü tabiatta “bileşik” halinde bulunur . Başka bir deyişle metallerin tabiatın etkisine milyonlarca yıl dayanabilen şekli “bileşik” halidir . Bileşiklerden “metal” veya “alaşımların” üretimi ancak ilave “sermaye - malzeme - enerji - emek ve bilgi” sarfı ile mümkündür . Üretilen metal ve alaşımların ise tekrar kararlı halleri olan “bileşik” haline dönme eğilimleri yüksektir . Bunun sonucu metalik malzemeler , içinde bulundukları ortamın elamanları ile reaksiyona girerek önce iyonik hale ve oradan da ortamdaki başka elementlerle “bileşik” haline dönmeğe çalışırlar , yani kimyasal değişime uğrarlar ve bozunurlar . Sonuçta metal veya alaşımın bazı özellikleri ( kimyasal - fiziksel - mekanik vb . . ) istenmeyen değişikliklere yani “zarara” uğrar . Korozyon hem metal ve alaşımın bozunma reaksiyonuna ( yani oksitlenmesine ) , hem de bu reaksiyonun sebep olduğu zarara verilen addır .
Örneğin demir , yüzeyindeki su filmi içinde çözünmüş havanın oksijeni ile tepkiyerek çözünür . Meydana gelen demir iyonları ise su ve oksijenin etkisiyle demir hidroksiti oluştururlar :
Ferrus hidroksidin tekrar oksitlenmesi ( üç değerlikli demire ) ise bildiğimiz kahverengi pası , hidrate demir oksidi , verir: Fe2 O3 . H2 O . Eğer oksijen , yani oksitleyici madde sınırlı miktarda ise siyah magnetit , Fe3 O4 , oluşur .
Korozyon , genelde , metal için zararlı olarak nitelendirilebilecek bir değişikliktir . Çinko kaplı çelik saçlarda çinko kaplamanın korozyonu ile alttaki çelik saç korunur; bu olay bir metalin korozyonu ile bazen başka bir metali korozyondan nasıl koruyabileceğimize örnektir .
1 . 1 Korozyon nerede meydana gelir? Nasıl önlenir?
Korozyon bir yüzey olayıdır . Yani metal ile ortamın temas yeri olan ara yüzeyde oluşur . Metal ile ortamın temas etmediği bölgelerde meydana gelen değişiklikler korozyon olarak nitelendirilemez . Fakat metal - ortam ara yüzeyinde oluşan bazı korozyon ürünleri metalik bünyeye yayınarak orada metal - ortam ara yüzeyinden uzak bir bölgede tahribata örneğin kırılmaya neden olabilirler . Buna örnek olarak asit bir çözeltiye daldırılmış yüksek karbonlu bir çelik yüzeyinde hidrojen iyonunun redüklenmesi ile açığa çıkan hidrojen atomunun metal içine yayınması ve metal içinde birleşip hidrojen gazı oluşturarak metali çatlatması ( hidrojen kırılganlığı ) gösterilebilir .
Korozyon “metal ile ortam” arasında “ara yüzey” de oluşan bir olay olduğuna göre korozyondan korunma yöntemleri de:
1-Metali ortalama daha dayanıklı kılmak
2- Ortamın metal üzerindeki korozif etkisini azaltmak veya değiştirmek
3-Ara yüzeye müdahale ederek “metal -ortam ilişkisini:”
Kesmek; metali yalıtkan bir malzeme ile kaplayarak
Değiştirmek; metali başka metallerle kaplayarak veya yüzey özelliğini değiştirerek
4-Ara yüzeyin elektro kimyasal özelliğini değiştirmek; katodik veya anotik koruma
Olarak gruplanabilir . Burada ara yüzey ile ilgili koruma tedbirleri endüstriyel olarak en önemli ve yaygın kullanılan korozyondan koruma yöntemlerini içerirler .
1 . 2 Korozyonun Önemi
Korozyon metalik malzemelerin uğradığı bir hasar , bir zarardır . Ekonomik açıdan her ülkenin büyük kayıplara uğramasına neden olur . Bunun dışında korozyon nedeni ile uğranılan zararları kısaca şu şekilde özetleyebiliriz:
1-Korozyon her şeyden önce insan hayatini ve sagligini zarara sokan bir olaydir .
Bilindiği gibi bakırın korozyon ürünlerinin insan sağlığı için çok zararlı olması nedeni ile bakır kaplar yüzyıllarca kalayla kaplanarak kullanılmışlardır . Uçaklarda bazı önemli parçaların korozyon nedeni ile kırılması ( korozyonlu yorulma , gerilimli korozyon çatlaması gibi nedenlerle ) uçağın düşmesine ve can kaybına neden olabilir .
2- Korozyon dünyadaki sınırlı metal kaynaklarının en önemli israf nedenidir .
Her yıl üretilen metalik malzemelerin yıl sonuna yaklaşık 1/3 ü korozyon nedeni ile kullanılmaz hale gelir . Devre dışı kalan metalik malzemeler hurda olarak kısmen değerlendirilebilirse de 1/3ü bir daha geri kazanılamamak üzere kaybedilir , yani tabiata geri döner . Bu ise yıllık metalik malzeme üretiminin 1/10unun , korozyon nedeni ile , bir daha geri kazanılamamak koşulu ile kaybı demektir .
3- Korozyon nedeni ile “malzeme” kaybı yanında “sermaye - emek - enerji ve bilgi” de kaybolur .
Metalik malzemelerin üretimi “sermaye - emek - enerji ve bilgi” gerektirir . Korozyon nedeni ile kullanılamaz hale gelmeleri bu nedenle ilave kayıplara neden olur .
4- Korozyon ortamı kirletir ve ayrıca kirli ortam metal korozyonunu hızlandırır .
Metalik malzemelerin tabiata geri dönen kısmı ortamı kirletir . Kirli ortam ise korozyonu hızlandırır . Örneğin , metalik safsızlıklarla kirli iletkenlik ve dolayısı ile korozyon artar . Bakır iyonu içeren sular dökme demir veya alüminyum yüzeyle temas edince bakır metalik hale döner ve metali ( dökme demir veya alüminyum ) çözer; ayrıca açığa çıktığı bölgelerde korozyonu hızlandırır , delikler oyuklar oluşumuna neden olur .
Metal kaybı yeni metal üretimini ve dolayısı ile ilave çevre kirlenmesine neden olarak atmosferin ve suyun kirliliğini artırır . Kirli ortamda ise metaller daha hızla korozyona uğrarlar .
5- Korozyon olarak nitelendirilebilecek çözünmeler teknolojinin gelişimi ile daha aşagi sinirlara çekilmektedir .
Örneğin , ilaç endüstrisi veya atom santrallerinde “korozyon” olarak nitelenebilecek metal çözünmesi ile atmosferik koşullarda bir çelik yapının “korozyon” u arasında çok büyük farklar vardır . Atmosferik koşullarda milimetrenin kesirli düzeyindeki korozyon nedeni ile uğranılan kalınlık azalmaları normal kabul edilirken bir atom santralında soğutma suyunun içinden geçtiği borularda korozyonun pratik olarak sıfıra yakın olması istenir .
2 . KOROZYON ÇEŞİTLERİ
2 . 1 Homojen Dağılımlı Korozyon
En yaygın kullanılan korozyon türüdür . Uzun süreler için hesaplanan ortalama korozyon hızlarının her yerde aynı olduğu kabul edilebilir . Eşit dağılımın başlıca kaynağı anodik ve katodik çevrelerin sürekli olarak yer değiştirmeleridir . Homojen dağılımlı korozyonun yararlı bir işlem olarak değerlendirildiği hallerde vardır . Örneğin , sıcak haddeleme sonucu çeliğin yüzeyini kaplayan oksit tabakalarının uzaklaştırılmasında yararlandığımız yol bu tür korozyon koşulunun gerçekleştirildiği kimyasal işlemlerdir .
En yaygın korozyon türü olarak , homojen dağılımlı korozyonun yol açtığı metal kaybı diğer korozyon türlerine oranla yüksektir . Buna karşın en az korkulan korozyon türü olduğunu belirtmek gerekir . Çünkü homojen dağılımlı korozyonun hızı basit laboratuar deneyleri ile saptanabilir . Böylece saldırgan ortamlara terk edilen parça ve yapıların ömrüne ilişkin tutarlı tahminlere ulaşmak mümkün olur . Homojen dağılımlı korozyon farklı koruma ve saldırgan ortama ilave edilen korozyon hızını sınırlayıcı maddeler gibi .
2 . 2 Galvanik Korozyon
Birbiriyle temas halinde olan farklı türden metal ve alaşımların aynı ortama terk edilmesi halinde karşılaştığımız korozyon olayıdır . Bu tür galvanik eşlemeler çoğunlukla arzumuz dışında ve bir tasarım veya imalat gereksinimi olarak karşımıza çıkarlar . Örneğin otomobil motorunun soğutma sisteminde aynı türden malzemeler soğutucu ortamla temas halindedirler . İlke olarak aktif olan metallerin korozyonu yavaşlayacak veya tamamen önlenecektir . Bu ilkenin kanıtı çizelge 3 . 1 de verilmiştir . Demirin korozyon hızı eşlendiği metalin soylaşmasına paralel olarak artmaktadır .
Galvanik Korozyonu Önleme Yolları
Galvanik dizide birbirlerinden uzak metal veya alaşımların eşlenmesi olanaklar ölçüsünde önlenmeye çalışılmalıdır . Bu tür eşlemeler kaçınılmaz bir zorunluluk olarak ortaya çıkarsa ayni türden metaller yalıtkan conta veya ara parçaları kullanarak izole edilmelidir . Bu tür izolasyonun yapılışına ilişkin bir örnekleme şekil 5 . 1 de verilmiştir . Eşlemede vidalı ve perçinli bağlantılardan kaçınılmalı , kaynak ve lehim türünden bağlantılara öncelik tanınmalıdır .
Eşlenen metallerden yüzey alanı küçük olanların diğerlerine kıyasla soy olanlarına dikkat edilmelidir .
Eşlenen metallere daha aktif bir metalin iliştirilmesi ile galvanik korozyonun etkenliği sınırlanır ve hatta tamamen önlenebilir . Bu önlemin uygulanması halinde korozyon , amaçlı olarak sisteme eklenen metal üzerinde yoğunlaşır ve sistemin daha soy metallerden oluşan kısımları korozyona karşı korunur . Sisteme ilave edilen aktif metal , yani anot belirli zaman aralıklarında değiştirilerek önlemin sürekliliği sağlanır .
Ortamdan ayrışarak sistemin belirli yerlerinde çökelen metaller olumsuz bir eşlemeye olanak sağlayabilir . Bu tür ayrışımların zararsız hale getirilmesi için gerekli tasarım önlemleri üzerinde durulmalıdır .
Korozyon hızlarının yüksek olmadığı ve sürekli bakım ve yenilemenin sağlanabildiği koşullarda yüzey kaplamaları yararlı olabilir . Ayrıca ortamın saldırganlığını sınırlayıcı önlemlere de başvurulabilir .
Sistemin korozyona uğrayan kısımları diğer kısımlarına oranla daha kalın olmalıdır . Gereğinde bu kısımların kolay değiştirilmesine olanak sağlayıcı tasarım üzerinde durulmalıdır .
Çizelge 2 . 1 : Farklı metallerle eşleme sonucu demirin korozyon hızında değişmeler ( ortam: %1 NaCl ) .
Eşlenen metal
Ağırlık kaybı , mg
Ağırlık kaybı , mg
Magnezyum
Çinko
Kadmiyum Alüminyum
Antimon
Wolfram
Kurşun
Kalay
Nikel
Bakır
0 , 0
0 , 4
0 , 4
9 , 8
153 , 1
176 , 0
183 , 2
171 , 1
181 , 1
183 , 1
3104 , 3
688 , 0
307 , 9
105 , 9
13 , 8
5 , 2
3 , 6
2 , 5
0 , 2
0 , 0
2 . 3 Çukurcuk ( oyuklu ) Korozyonu
Korozyon olayının çok dar bölgeler üzerinde yoğunlaşması sonucu ortaya çıkan korozyon türüdür . Metal yüzeyinde oluşan çok sayıda çukurcuklar genellikle bir karıncalanma görünümü verir . Çukurcukların çapı , derinliği ve sıklığı malzeme ve ortama bağlı olarak değişir . Toplam metal kaybı homojen dağılımlı korozyonun aksine çok küçüktür . Ancak parçalar kısa zamanda delinerek kullanılmaz hale gelirler . Ayrıca , çukurcuk diplerinde oluşan mekanik gerilim yoğunlaşması dayanç kaybı yanında korozyonlu yorulma ve gerilimli korozyon olarak tanınan çatlama olaylarını başlatabilir . Bozucu etkisi , yaygınlığı ve kontrolündeki güçlükler nedeni ile çukurcuk korozyonu en korkulan korozyon türlerinin başında gelir .
Belirgin Özellikleri
Çukurcuk korozyonunu birçok metal ve alaşimlarda görmek mümkündür . Çukurcuk korozyonu genellikle klor ve brom iyonlari içeren nötür ortamlarda oluşur . NaCl ve oksijen bakimindan hayli zengin olan deniz suyu çukurcuk korozyonuna yol açan etken bir ortamdir .
PH - değeri ortamın çukurcuk korozyonu bakımından etkenliğini belirleyen önemli bir göstergesidir . Çukurcuk korozyonu öncelikle nötür ortamlarda oluşur . PH - değeri düşürülünce yerini genel korozyona ( homojen dağılımlı korozyon ) terk eder .
Oksitleyici , yani indirgenebilen metal iyonlarının klorürlerini içeren ortamlar çukurcuk korozyonu yönünden en tehlikeli olanlardır . Fecl , CuCl ve HgCl bunların akla gelen ilk örnekleridir . Bu ortamlar da katodik olay klorürlerden kaynaklanan metal iyonlarının indirgenmesidir . Oksijene gerek olmadığı gibi , oksijen miktarının çukurcuk korozyonuna etkisi ihmal edilebilir düzeydedir .
Çukurcuk korozyonunun belirgin özelliklerinden biri de çok küçük çözelti miktarları ile oluşmasıdır . Yani korozyonun yoğunlaştığı çukurcuk dipleri ile ortamın büyük hacmi arasında bir tıkanıklığın gerekliliğinden söz edilebilir . Bu tıkanıklığı giderici etkiler , örneğin durgun haldeki bir ortamın akış haline dönüştürülmesi , çukurcuk korozyonu eğilimini önemli ölçüde azaltabilir . Bu tür etkileri saldırgan ortamların nakli için kullanılan paslanmaz çelik pompalar sürekli çalışma koşullarında tam dayanç gösterirken çalışmaya bir süre ara verilmesi üzerine korozyona uğrarlar .
2 . 4 Aralık Korozyonu
Aralık korozyonu , perçin cıvata gibi birleştirmelerden dolayı oluşan veya kaplamaların altında kalan dar aralıkta oluşan bir korozyon türüdür . Bu tür dar aralıklar , içerisinde durgun çözelti bulunduran yerlerdir . Bu bölgelere oksijen difüzyonu zordur . Metaller üzerinde biriken kir ve birikintilerin altında da bu tür korozyona rastlamak mümkündür . Bazı makine parçalarında montaj sırasında yok edilemeyen dar bölgeler ve aralıklar vardır ve aralık korozyonun oluşumu bu bölgelerden başlar .
Aralık korozyonunun oluşabilmesi için aralığın , sıvının içerisine girebileceği kadar geniş , ancak durgun bir bölge oluşturabilmesi içinde yeterince dar olması gerekir . Bu mesafe milimetrenin onda biri veya daha küçük boşluklar kadardır . Aralık genişledikçe korozyon etkenliğini kaybeder ve genişliğin birkaç milimetre olduğu durumlarda korozyon nadiren görülür . Aralığı oluşturan malzemelerin ikisinin de metal olması gerekmez . Conta gibi metal ve metal olmayan malzemelerin temas yerlerin de aralık korozyonu oluşabilir . Ağaç , cam , beton , kauçuk , asbest gibi maddeler de aralık korozyonuna sebep olabilir .
2 . 5 Seçici Korozyon
Alaşimlarda belirli bir metal veya belirli bir faz üzerinde yogunlaşarak öncelikle çözünmelerini sonuçlayan korozyon türüdür . Ilke olarak , elektro kimyasal gerilim dizisinde birbirinden çok uzak metallerden oluşan alaşimlar seçici korozyona ugrarlar . Örnegin , altin - gümüş alaşimi seyreltik nitrik asit çözeltisine terk edilince gümüşün çözündügü ve hatta giderek geriye yalniz saf altinin kaldigi görülür .
Çizelge 2 . 2: Havadaki nem miktarına göre emaye kaplı çelik levhaların kaplama altı korozyonundan etkilenmeleri .
Bağıl nem
Etkilenme
0 - 65
Korozyon yok
65 - 85
Çok ince lifler
80 - 90
Geniş lifler
93
Çok geniş lifler
95
Kaplamada yerel açılmalar
100
Kaplamada yaygın açılmalar
Seçici korozyonun bozucu etkisi malzemenin uğradığı dayanç kaybıdır . Korozyonun etkili olduğu bölgelerde çekme dayancının sıfıra indiği kabul edilir . Bu nedenle korozyona uğrayan parçalarda saptanan dayanç kaybı korozyondan etkilenen kesit alanının doğrudan bir göstergesi olarak önem taşır . Büyük ölçüde dayanç kaybına karşın korozyona uğrayan parçaların dış görümünde renk değişimi dışında hiçbir farklılık görülmeyebilir .
2 . 6 Tane Sınırları Korozyonu
Korozyon olayının malzemenin tane sınırları yakınında yoğunlaşması sonucu ortaya çıkan bozunma türüdür . Tane sınırları korozyonu özellikle ostenitik dokulu krom - nikel çeliklerinde ve alüminyum - bakır alaşımlarında görülür . Ferritik dokulu paslanmaz çelikler ancak çok sınırlı koşullar altında bu tür korozyona duyarlılık gösterirler .
Tane sınırları korozyonunun en belirgin özelliği çok küçük ağırlık kaybına karşın , korozyon hızının tane sınırları yakınında çok yüksek değerlere ulaşabilmesidir . Bu koşul parçalarına kısa sürede tüm kesit alanı boyunca korozyona uğrayarak bozunmalarına yol açar . Taneler bütünlük ve şekillerini korurlarken taneler arası bağ bozunmaya uğrar . bunun sonucu olarak metallere özgü bazı tutumlarda önemli değişiklikler beklemek gerekir . Bunlardan en önemlisi korozyonun etken olduğu bölgelerde mekanik dayancın sıfıra indirgenmesidir .
Örneğin tane sınırları korozyonu ile bozunan ostenitik krom - nikel bir parçayı parmaklar arasında ezerek toz haline getirmek mümkündür . Parçaların dış görünüm ve ölçülerinde önemli bir değişiklik görülmez . Bu koşullar tane sınırları korozyonun izlenmesini ve kontrol altına alınmasını güçleştirir .
2 . 7 Gerilimli Korozyon
Saldırgan ortamlarla temas halinde olan makine parçaları ve metal yapıların çoğu mekanik gerilimler altındadır . Yüksek basınçlı kaplar , buhar kazanları , içten yanmalı motorların silindir gömlekleri , pompa mili ve rotoru verilebilecek çok sayıda örnekten birkaçıdır . Gerilimli korozyon aynı zamana rastlayan korozif ve mekanik etmenlerin yol açtığı bozunma türü olarak tanımlanabilir . Bozunma parça yüzeyinde mevcut çatlaklar veya gerilim yoğunlaşmasına olanak sağlayan diğer geometrik düzensizliklerle başlar ( örneğin , çukurcuk korozyonunun parça yüzeyinde oluşturduğu çukurcuklar mekanik gerilimlerin de etkisi altına girerek keskin uçlu çatlaklara dönüşebilirler ) .
Çatlaklar mekanik gerilimlerin büyüklüğü ve çevresel koşulların etkenliğine bağlı olarak belirli hızlarla malzeme içine doğru yürürler . Parça kesitinin mevcut yükleri taşıyamayacak ölçüde daralması sonucu ani kopmalar meydana gelir .
Gerilimli korozyonun en önemli özelliği kimyasal ve mekanik etkilerin birbirlerini destekler nitelikte gelişmeleridir . Bu nedenle aynı zamana rastlamayan korozif mekanik etkilerin toplamı gerilimli korozyon olarak nitelenemez . Gerilimli korozyonun oluşabilmesi için gerekli koşulları şöyle özetleyebiliriz .
1 . Duyarlı bir malzeme
2 . Etken bir ortam
3 . Çekme gerilimi
4 . Zaman
2 . 8 Kazımalı Korozyon
Yeterli yük altında birbirleri üzerinde ileri geri hareket eden metal yüzeylerde görülen bozunma türüdür . Bozunan yüzeylerin görünümü çok sayıda oksit parçaları ile çevrelenmiş çukurcuklardan oluşur . Olaya korozyonla desteklenen aşınma olarak bakılabilir . Başlangıçta parçaların teması yüzeylerin çıkıntılı kısımlarının birbirlerine değmesi ile sağlanır . Yüksek gerilim altında birbiriyle kaynayan sivri uçlar parçaların kayma hareketi sırasında kazınırlar ve ara yüzeye giren havanın oksijeni ile oksitlenirler . Böylece oluşan oksit parçacıklarını ara yüzeyden uzaklaştırma olanağı yoktur . Bunlar genellikle serttir ve kazıyıcı ortam olarak etkilidirler . Olay kazınan parçaların oksitlenmesi ile tekrarlanarak sürdürülür .
3 . GEMi TEKNESiNiN KOROZYONU VE KORUNMA YOLLARI
Metallerin korozyon neticesinde aşınmaları önemli bir mühendislik problemi olarak ortaya çıkmaktadır . Bu problem metalurji çalışmalarının başladığı ilkel yıllardan bu yana bilinmekte ve halen mücadele edilmektedir . 150 yıl evvel başlayan bu mücadelede büyük gelişmeler son 30 yıl içinde kaydedilmiştir .
Tekne korozyonu gemi inşaa endüstrisinin çok yakından bildiği en ciddi sorunlardan birisidir . Genel olarak tekne dışı problemi gerekli araştırma ve ilgiyi görmesine karşılık , tekne içi korozyon problemini önleyici yeterli çalışma yapılmamıştır . Bunun manası gemi karinesinde korozyon problemi daha iyi bir şekilde kontrol altına alınabilmiştir . Bilhassa katotik korunma bir kısım koruyucu boya ile kullanılarak korozyon problemini azaltılmasında en popüler bir korunma şekli olarak görülmüştür . Tabii bu usul bir korunma bütün korozyon problemlerinin çözülmesinde tesirli olacak bir yol değildir . Bu problemin ilgililer tarafından bütünü ile yok edilmesi halinde ilim ve gemi inşaa endüstrisi büyük bir gelişme gösterecektir .
3 . 1 Tekne Korozyonuna Genel Bakış
Deniz suyu en büyük hacimli elektrolit olup dünya yüzeyinin büyük kısmını kaplamaktadır . Genel olarak üniform bileşime sahiptir . Gemi teknesi düşük dirence sahip bu elektrolit içinde yüzdüğünden ve oksijen ile atmosferik reaksiyonlara maruz kaldığından korozyon için mükemmel bir ortam teşkil eder . Çelik , deniz suyunda korozyona uğrayarak demir iyonları haline geçer . Bunların oksitlenmesi halinde pas teşekkül eder ki bütün yüzeyi kaplayan bu pas korozyonun ilerleme hızını azaltıcı rol oynar . Korozyon , metalin çeşitli yerlerinde değişen elektrik potansiyellerin tesiri altında elektrokimyasal yolla meydana gelir . Farklı elektrik potansiyel çeşitli nedenlerden oluşabilir .
1 ) Metallerin kristal yapılarının farklı olmasından
2 ) Kaynak , perçin , bükme gibi işlemler sonucu metal içinde stresslerin meydana gelmesinden .
3 ) Metal yüzeyleri arası farklardan
4 ) Deniz suyu bileşimleri arasındaki farklardan
Bu faktörlerden birinin bulunması halinde elektrik akımı , farklı potansiyellerdeki sahalar arasında akar ve metalik iyonlar anodik sahada çözelti içine , pozitif iyonlarda katodik sahada toplanırlar .
Gemi teknelerinde korozyon meydana gelmesi bazı faktörlere bağlıdır .
1 . Teknede ayrı cins metallerin bir arada bulunmasından :
Her ne kadar tekne çelik saclardan imal edilmekte ise de modern gemilerin çoğunda paslanmaz metaller kullanılmaktadır . Bronz pervaneler , yangın hortumu , demir olmayan zırhla kaplı kablo , krom kaplı sirenler bunların bazı tipik örnekleridir . Tekneler , kıç kısımlarında dümen ve pervane dahil çürürler . Böylece sarı bronz çok rastlanan bir metaldir . Bilhassa pervanelerin bronz olması ve yüksek devirle dönerken içinde bulunduğu deniz suyundan aldığı oksijen kendisini katot olarak çalıştırmış olur .
ll . Hadde hısırının yırtılması:
Çelik levhalar imal edilirken yapışkan bir tabakayla örtülür . Bu tabakanın yırtılmasıyla bu yer sanki bir galvanik bölge haline gelir . Derin pitinglerin meydana gelmesi olasıdır .
lll . Hasara uğramış yada kötü boyanmış yüzeylerden :
Metal yüzeyindeki boya ve örtücü maddeler metale büyük bir direnç kazandırırlar . Fakat tüm gemi yüzeyinin boyayla istenen şekilde kaplanması zordur . Boyanın kaliteli olmasına rağmen yüzeyin iyi hazırlanmamış olması ya da boyanın kötü sürülmesi durumunda metal suyla temas eder . Boyanın , geminin rıhtımlara sürünmesi , denizde yüzen cisimlerin yüzeye çarpması sonucunda boya hasara uğrar ve dökülür .
lV . İç ve dış kuvvetler :
İç ve dış kuvvetlerin korozyon üzerindeki tesirleri önemlidir . Perçin delikleri civarI ciddi bir kuvvet konsantrasyonuna maruzdur . Bilhassa perçinlenen saç levhaların ince olması tesiri çoğaltır .
V . Bakterilerden :
Teknenin bakteri tarafından korozyona uğraması pasın altında meydana gelir . Bakterilerin bu tesiri ağır olup sonucunda demir sülfit ortaya çıkar . Gemi teknesinde sürülüp de tutmayan boyaların sebebinin tabaka altındaki bakteri faaliyetinden ileri gelme olasılığı vardır .
Vl . Kaçak akımlardan :
Bu tip korozyon ana problemin özel bir kısmını teşkil eder . Hasar veya aşınma toprak hattı tekneye bağlanmış dış bir enerji kaynağının elektrik akımı vasıtasıyla meydana gelir . Şayet enerji veren elektrik kablosundan çeşitli gemiler cereyan alıyorsa gemilerin farklı potansiyele sahip olmaları neticesinde deniz içinden bir gemiden bir gemiye elektrik akımı olacaktır . Boya örtüsü çok iyi değilse korozyon başlayacaktır .
Su kesimi üzeri :
Tekne borda yüzeylerinin korozyona uğraması ender olur . Olması durumunda , önemli bir tehlike meydana gelir . Güverteler korozyona sebep olacak deniz suyuyla devamlı temas halindedir . Zincirler , şamandıralar , denizden alınan tuzu su ile yıkanırlar .
Tekne içi sahalar :
Deneyler sonucu ve pratik kullanımda geminin dış tarafının korozyonu tehlike yaratmamıştır . Buna rağmen gemi tankları , sintinesi ve boş kısımlar temiz görülmesine karşılık incelendiğinde çürük oldukları görülmüştür . Değişen postaların , tülanilerin ve diğer parçaların %95 oranında iç korozyonla aşındığı görülmüştür .
Sinterler :
Teknenin ağır dinamik yükler altında kısmen homojen olarak dayanabilmesi için omurgada arzaniler , tülaniler , bölmeler mevcuttur . Bunların montajından sonra boyanması oldukça güçtür . Sintinede bakır-nikel karışımı ve çelik olmayan malzemelerden imal edilmiş tulumba valf gibi elemanlar deniz suyuyla temas ettiklerinde korozyona maruz kalabilirler .
Bölme ve boş yerler :
Su sarnıçlarını yakıt sarnıçlarından , tatlı su depolarını tekneden ayırmaya yarayan kısımlardır . Dar ve derin olurlar . Kontrol edilmezler .
Yanına gidilmeyen sapa yerler :
Bu kısımların kontrolüde seyrek yapılır . Ancak bulundukları konstrüksiyonun ağır aşınması sonucu fark edilebilirler . Gemilerde bu kontroller pahalı olur ve zaman kaybına yol açar .
Tank korozyonu :
İçinde yağ bulunduran tanklar diplerinde su ve çamur birikmesi halinde korozyona maruz kalır . Oksijen petrol ürünleri içinde çözünerek konsantrasyonu artar . Buharlaşma olmaz .
Tankerler hammadde yada kömür taşıyan şilepler yüklerini boşalttıktan sonra safra olarak deniz suyu alırlar . Bu tankların içinde koruyucu tabakalar yoktur ve bu da balast tanklarının şiddetli korozyona uğramasına yol açar .
Güverte korozyonu :
Mekaniksel olarak hasara uğrayanlar dışında değişen güvertelerin çoğu korozyon sebebiyle çürümüştür . Güverte üzerinde pekçok bükülmüş parçalar , siperlik , oluk gibi yerler , boyanın kırılması halinde korozyona müsait yerlerdir . En büyük problem güverte altı sacının çürümesidir .
Karine ( su altı ) :
Tekne üzerinde bir yüzeyin diğerine göre anodik bir fonksiyon göstermesi sonucu elektrolit içinde o yüzeyde korozyon başlar . Korozyonun şiddeti , deniz suyuna karışan metal miktarıyla ve pas olarak toplanan tortu miktarı geçen elektrik akımıyla direk alakalıdır . Gemi karinasının pastan uzak tutulması ekonomik açıdan çok önemlidir . Pas sebebiyle gemi yüzeyinin pürüzlü hale gelmesi aynı zamanda yakıt sarfiyatını arttırır .
Kıç sahaları :
Dökme demir pervaneler olumsuz sonuç verir . Pervaneler çelik teknelerde çok çabuk parçalanır . Bronz pervaneler korozyonu daha aşağılara çekebilmiştir . Pervane çevresinde bulunan deniz suyuna karışan havanın bu civardaki çalkantıyla beraber korozyon önleyici tedbirleri bozar . Ayrıca kavitasyon ve mekanik aşındırma korozyonu arttırıcı etkenlerdir .
"Çelik , denizle ilgili çevrelerde en çok kullanılan metaldir . Deniz suyu korozyonuna karşı direncinin çok olması , ucuzluğu , kuvveti ve kolayca bulunabilme özelliklerinden dolayı çok kullanılır .
Bütün çelikler deniz suyu tarafından korozyona uğrarlar , karbon çeliklerinin deniz çevrelerinde kullanılabilmeleri bir nevi koruyucu örtülen ( genellikle boya ) ve katodik korunma sayesindedir .
Çeliğin deniz suyu içindeki korozyon hızı , korozyon hızları arasındaki fark çok küçük olmakla birlikte sudaki oksijen konsantrasyonuna bağlıdır .
Yapı çeliği sadece deniz çevrelerinde kolayca korozyona uğramakla kalmaz , aynı zamanda kazan sularına karşı korunmaları gerekir ve yüksek ısı oksidasyonu şartları altında kolayca bozulur .
Yüksek sıcaklık oksidasyonuna dayanabilecek bir takım ekonomik kurşun alaşımları geliştirilmiştir; fakat ucuz alaşım elementleri kullanarak çeliğe deniz suyuna karşı direnç kazandırmak mümkün olmamıştır . 2-3 % Cr' un altında hiç bir alaşım elementi etkin bir şekilde korozyona karşı direnç sağlayamamıştır .
Çeliğin aluminyum dışında herhangi bir inşaat metali ile karşılaştırılması , deniz suyunda demir materyalinin daha hızlı etkilenmesine yol açar .
Demir ihtiva eden materyalin korozyonu , yüzeyleri üzerinde geçen deniz suyunun hızının artması ile artar . Çeliğin etkilenme hızı belli bir kritik hıza ulaşıncaya kadar suyun hızı ile orantılıdır . Bazı kirletici organizmalar veya biyolojik yapışkan maddeler metali sudan yalıtarak korozyon hızının azalmasına veya bazı durumlarda ise süratin daha hızlı olacağı birtakım türbilans alanları oluşturarak korozyon hızının artmasına yol açabilir .
Gemi sistemlerinde normal korozyon hızı 0 . 05 ipy' nin üstünde ise bunların nedeni araştırılmalıdır . Genelde bunun en önemli sebebi , ölü organik maddelerin altındaki tortuların etkisidir .
Sıcaklık deniz suyu içindeki korozyon hızlarını etkileyebilir , fakat atmosferin içinde meydana gelen sıcaklık değişikliklerinin etkisi azdır .
Çeliğin deniz suyunda kullanılması mutlaka bir çeşit korunmayı gerektirir . Bu bir çeşit kaplama ( metalik , organik veya inorganik ve katodik koruma genelde başarılı olur , ancak her zaman ekonomik veya teknik olarak rantable olmayabilir .
Boya ise ancak oksitlerinin alınması , temizlik , kuruluk gibi temel yüzey hazırlıkları iyi yapılmışsa iyi sonuç verir .
Gemileri boyamak bir sanattır . Geminin genelde kirli bir görünüşünün olmasının sebebi boya tekniğine gereken önemi vermemektendir . Boyanın esas kullanım amacı geminin dış tabakasının korunmasıdır .
Çelikler genellikle metal kaplamalarla korunurlar . Bu metot deniz atmosferinde uygun olsa da deniz suyunda daha az uygundur . Metal kaplama demir alaşımından daha soy bir metalden yapılmışsa , metaldeki yırtılmalar sonucunda deniz suyunda oluşabilecek galvanik pil ( anodu çelik , katodu daha sığ kaplama ) çeliğin korozyonuna neden olur .
4 . 1 Saf karbon çeliği - Yumuşak çelik
En uygun inşaat çelikleri demir ve karbon alaşımlarıdır . Bu cins çelikler pik demiri ve kırıntılarından yapılır . Fazladan karbon ve diğer pisliklerinden arındırmak için ergimiş halde işlem görürler . Bunlar genellikle açık-ocak fırınlarda işlenir , çelik külçeler olarak dökülür , haddeden geçirilerek levha veya boru haline gelirler . Sıcaklıkla haddeleme ve diğer ısıl işlemler sırasında çeliğin yüzeyi hava tarafından oksitlenir ve oluşan oksit pürüzleri metalin korozyon hızı üzerinde önemli rol oynar .
Saf karbon çeliği bakır , nikel alaşımları , paslanmaz çelikle beraber kullanıldıkları zaman galvonik saldırıya uğrarlar . Aluminyum , çinko , magnezyum metalleri ile galvonik olarak beraberce kullanıldıkları zaman korunmuş olurlar . Deniz ortamında bu tip çiftlenmeler önlenemiyorsa , çeliğin alanını saf metalden daha geniş tutmak , saldırıyı yaymak veya eklem yerini izole etmek gerekir .
Pürüzlülük:
Yumuşak çeliğin yüzeyinde meydana gelen oksit pürüzleri ana metale göre daima katodiktir ve korozyona dayanıklılığı önemli ölçüde azaltır . Pürüzlü çelik , yüzeyin üstünde veya altında deniz suyuna maruz kalırsa yüzeyi pitinglerle kaplanır . Pürüzleri alınmamış bir çelikte birkaç ay içinde iyice pürüzlerinden temizlenmiş bir çeliğe göre üç misli pitingler oluşur . Bu sebepten dolayı gemi teknesinin dış kaplamalarında bütün pürüzlerin temizlenmesi gerekir .
Gemi inşaatında kullanılan çeliklerin pürüzlerinin alınması için uzun süre atmosfere bırakma iyi bir yoldur . Ancak ekonomik arz ve talep , çeliğin uzun süre atmosferde bırakılmasına izin vermez . Bu halde pürüzleri kumla , asitle veya alevle giderilir .
4 . 2 Düşük alaşım çelikleri :
Düşük veya orta karbon çeliklerinin mekanik özellikleri az bir miktar alaşım ilavesi ile büyük ölçüde arttırılabilir . İçinde az miktarda mangan , molibden ve nikel bulunan yüksek gerilme özelliği gösteren birçok çeliğe düşük alaşım çeliği denir .
Tamamıyla su altında bulundukları zaman , bu çeliklerin toplam korozyon hızları hemen hemen yumuşak çelik kadardır . Deniz atmosferinde bu çelikler adi yumuşak çeliklerden daha dayanıklıdırlar .
Örneğin krom ilavesi çeliğin sadece yüksek ısıda oksidasyona karşı direncini de artırır .
4 . 3 Krom demir alaşımları :
Yüksek krom döküm demirlerinin dışında , ticari olarak eldesi mümkün olan krom demir bileşimleri krom alaşımları olarak sınıflandırılır . Bunlar paslanmaz değildirler . "Paslanmaz" özelliğini verebilmek için %12 ila %20 krom gereklidir . Esas olarak korozyona dirençli krom çelikleri iki grup halinde toplanırlar . Ferritik metalurji bir yapı gösterenler ve martensit yapıya sahip olanlar . Ferritik olanlar ısıyla herhangi bir işleme tabi tutulamazlar , buna karşın martensit olanlar sertleştirilebilirler ve tavlanabilirler , böylece birçok mekanik özellik gösterebilirler .
4 . 4 Paslanmaz Çelik :
Krom ilavesi demir ve demir/nikel bileşimlerinin korozyona karşı dirençlerini bir hayli arttırır . Krom ve nikel ihtiva eden birçok alaşım türü vardır . Bunlardan en çok bilinenler %16-%26 krom ve %6 -%22 nikel bulunduranlardır . Bunlar gerçek paslanmaz çeliktirler .
Tamamiyle deniz suyu içinde bulunan paslanmaz çeliğin korozyon hızı 0 , 001 ipy civarındadır . Bu değer diğer demirli ( ferro ) metallerin korozyon değerlerinden bir hayli düşüktür . Fakat bu korozyon hızı gerilimleri çok düşük olduğu yerlerde görülür . Bu çeliklerin yüksek su hızlarında ve türbülanslı yerlerde , korozyona olan dirençleri bozulmaz , fakat yavaş su hızlarında çukurlar oluşabilir .
Bu tip çeliklerde çatlama olayı çok kolay olabileceği için deniz ortamında perçin veya veya civata ile birleştirmek yerine korozyon önleyici bir kaynak çubuğu kullanarak herhangi bir çatlağa yer vermeden kaynak yapmaktır .
4 . 5 Dökme demir :
Dökme demir , ucuza mal olan ve içindeki karbon miktarı %1 . 7 'nin üstünde olan bir demir cinsidir . Mikro yapılarına göre Beyaz demir , Gri demir , Küresel demir , Dövme demir olmak üzere dört ana grupta sınıflandırılır .
Adi dökme demirin deniz suyundaki korozyon hızı 0 , 002-0 , 005 ipy'dir , fakat bunların şoklara karşı dirençleri düşük olduğundan gemi inşaa endüstrisinde kullanışları azdır . Adi dökme demir ile çeliğin korozyona tarzları birbirine pek benzemez . Çelik korozif bir ortamda paslanan kısımları ana metalden daima hızla ayrılıp , boyutların azalmasına neden olur , buna karşılık dökme demir paslandığı zaman orjinal boyutlarını korur ve dıştan bir bakış hiç korozyon olmadığı izlenimini verir . Bu farkın nedeni adi dökme demirin mikro yapısında mevcut olmayan kısmen korozyona dirençli elemanların bulunmasıdır . Bunlardan en önemlileri grafit , ötentik fosfor ve karbürdür .
Dökme demir korozyona uğradığında korozyon ürünleri korozyon alanının biraz daha uzağında toplanır , fakat ana iskelet geriye kalmış olur . Döküm demiri suyun hızından etkilenir . Suyun hızının artması demek , korozyona uğramakta olan yüzeye daha fazla oksijen gelmesi demektir ve bir süre için artan su hızı ile korozyon artar .
Döküm demirleri deniz atmosferinde inşaat çeliklerinden daha az korozyona uğruyorlarsa da , kuru ve nemli med-cezir alanlarında bunların korozyon özellikleri hemen hemen aynıdır .
Korozyon bir yüzey olayıdır ; yani metal ile ortamın temas yeri olan ara yüzeyde oluşur . Metal ile ortamın temas etmediği bölgelerde meydana gelen değişiklikler korozyon olarak nitelendirilemez ; fakat metal - ortam ara yüzeyinde oluşan bazı korozyon ürünleri metalik bünyeye yayınarak orada metal ortam ara yüzeyinden uzak bir bölgede tahribata , örneğin kırılmaya neden olabilirler . Buna örnek olarak asit bir çözeltiye daldırılmış yüksek karbonlu bir çelik yüzeyinde hidrojen iyonunun redüklenmesi yani indirgenmesi ile açığa çıkan hidrojen atomunun metal içine yayınması ve metal içinde birleşip hidrojen gazı oluşturarak metali çatlatması gösterilebilir .
Korozyon , metal ile ortam arasında arayüzeyde oluşan bir olay olduğuna göre korozyondan korunma yöntemleri de şunlardır :
1- Malzeme yapısını seçmek
2- Üretim ve dizayn
3- Koruyucu kaplama
4- Ortamın değiştirilmesi
5- Elektrokimyasal metodlar
5 . 1 Malzeme yapısının seçimi :
Materyal yapısının seçimi herşeyden önce ekonomik şartlara dayandırılmalıdır .
l . Geminin tahmini hayatı ve bakım süresine bağlı kalınarak bir miktar korozyon için verilebilir .
2 . Metalde istenen kalite minimum harcamayla sağlanmalıdır . Metalin korozyona direncini arttıran bileşenleri veya metalin içindeki safsızlıklar ( düzensizlikler ) deniz mühendisinden çok metalurjiyi ilgilendirir .
Mümkün olan bazı eklemeler ve etkileri aşağıdaki gibidir .
a ) Karbon ve düşük alaşımlı çeliğe % 0 . 20 . 5 bakır eklenmesi korozyon direncini 1 . 5 ila 3 kat arttırır .
b ) Paslanmaz çeliğin bileşen olan krom , nikel ve molibden korozyon direncini çok arttırır .
c ) Aluminyum içindeki demir düzensizlikleri korozyona eğilimi arttırır . Tuzlu suda %99 . 99 saf aluminyum %1 Fe içeren aluminyumdan 20 kere daha dirençlidir .
d ) Deniz suyu sistemlerinde kullanılan tüm pirinç bileşenlerine çinkonun çözülmesine karşı %0 . 002-0 . 006 arsenik eklenmelidir .
5 . 2 Dizayn ve Üretim :
Bölgesel korozyonu önlemek için , dizayn ve üretim safhalarında da uyulması gereken bazı kurallar vardır .
1 - Galvanik serilerde birbirlerinden uzak yerleştirilmiş , benzer olmayan metallerin direk teması engellenmelidir .
Örneğin aluminyum alaşımları-bakır veya aluminyum alaşımları paslanmaz çelik birbirlerine temas etmemelidir . Bu metaryalleri neopren , bitumen , polivinil klorür tabakalarıyla ayırmak veya kaplamayla mümkündür .
2- Yarıkların önlenmesi mümkün değilse , aynı bileşikle doldurulmalıdır .
3- Suyun hızında ani değişiklikler yapacak dizayn özellikleri önlenmelidir .
4- Basınç korozyon çatlaklarına hassas metaller kullanılıyorsa , basınç minimum tutulmalıdır .
5- Elektrikli makinalardan oluşan rasgele akımlar önlenmelidir .
5 . 3 Koruyucu kaplama :
1- Korozyona sebep olan ortamdan yüzeylerin edilmesini ( anot ve katod olanları arasında iyon geçişinin durdurulması )
2- Katod koruması
3- Korozyon reaksiyonuna ters etkili reaksiyon oluşturmak .
Korunan metale göre , anot korumak için kullanılan metal ( yani daha negatif elektrot potansiyeli olan ) metal ile kaplama yapılarak katot koruması yapılır .
Ortamda yavaş çözülerek , metal bir yüzeyin belli bir süre korozyonun önleyen bileşenlerden oluşan boyutlarla koruyucu kaplamayı yapılabilir . Örneğin , boyalara eklenen çinko kromat , alüminyum veya çelik yüzeyleri korur . Kaplamaların ekonomik yönü de önemlidir . Kaplama maliyet , tüm boyama maliyetinin %25' ini geçmemelidir .
Bir geminin yüzeyi korozyona göre değişik dış şartlara sahip bölümlere ayrılmalıdır .
1- Atmosfere ve tuzlu su spreyine maruz üst yapı .
2 - Sık dalgalara maruz kalan ve böylece bir kuru , bir yaş olan geminin batık gövdesinin üst kısmı yüksek korozyon şartları vardır .
3- Tam yükleme ve boşken arada kalan korozyona çok açık .
4- Devamlı sualtında kalan alan .
İçyapı olarak da korozyon şartları geminin değişik bölümlerine göre değişir .
1- Yaşam bölgeleri
2- Kargo destekleri
3- Tank
4- Tankerlerin kargo tankları
5- Kazan dairesi
6- Boşaltma boruları
Değişik bölgelere göre değişik kaplama sistemleri kullanılır . Yüzey boyanmadan önce pürüz , yağ , pas ve diğer düzensizliklerden temizlenmelidir . Yüzeyler inşaa edilmeden önce parlatılmalı ve ön boyama yapılmalıdır . Bu ana boyamaya kadar , gemi inşaa edilirken geçen sürede paslanmayı önlemek içindir .
Ön boyama , ince tabaka halinde , yüksek korozyon dirençli , çabuk koruyan , kaynak yapımına zararsız , zehirsiz ve tüm ana boyalarla uyumlu olmalıdır .
Organik ve inorganik ön boyalar vardır . İnorganik çinko en iyisi sayılır .
5 . 3 . 1 Boyalı yüzeylerde korozyon :
Boyalı yüzeylerin atmosferik ortamda korozyonu :
Atmosferik ortamda boyaların korozyona neden olan temel iki madde su ve oksijendir . Su ve oksijenin zamanla boya filminden sızarak veya bir delik veya çentikten geçerek yüzeye ulaşması ile korozyon başlar .
Sistemdeki anodik reaksiyon demirin çözünmesidir .
Anot : Fe => Fe+2 + 2e- ( 1 )
sistemdeki katodik reaksiyon ise oksijen reaksiyonudur :
Katot : O2 + 2H2 O + 4e- => 4 OH- ( 2 )
daha sonra Fe+2 iyonları OH- iyonları ile birleşerek pası oluştururlar .
Fe+2 + 2OH- => Fe ( OH ) 2 ( 3 )
4Fe ( OH ) 2 + O2 => 2Fe2 O3 H2 O + H2 O ( 4 )
tüm reaksiyonları toplarsak
4Fe + 2H2 O + 3O => 2Fe2 O3 H2 O + H2 O ( Pas ) ( 5 )
elde edilir .
Belirli bir pas oluşumundan sonra paslanmamış bölgelere oksijen çok kolay ulaşırken paslı bölgelere ulaşması uzun zaman alır . Böylece "farklı oksijen konsantrasyonu hücresi" oluşur . Bu koşullar altında katodik reaksiyon pasla kaplanmış bölgelerin kenar kısımlarında yani boya çelik ara yüzeyinde oluşmaya başlar , anodik reaksiyon ise paslı bölgede oluşmaya devam eder .
Katodik reaksiyonun açığa çıkardığı OH- iyonlarında dolayı çelik/boya ara yüzeyinde yüksek alkali özellikle bir elektrot oluşur ve ortamın pH' ı yükselir . Böylece oluşan alkali şartların en önemli etkisi , boyanın çelik yüzeyi üzerinde tutunmasını sağlayan bağları zayıflatmasıdır . Sonuçta , reaksiyonlar tüm boya filmi boyunca devam eder ve boya filminin tamamen kalkmasına neden olur .
Burada önemli olan husus boya filminin kalması esnasında boyanın korozif ortamdan etkilenmemesidir . Yukarıda belirtildiği gibi alkali özellikteki şartlar sadece boya filmini yüzeye bağlayan bağları bozarak boya sisteminin kalmasına neden olur . Ancak boya filmi kaldıktan sonra çelik yüzeyde pas oluşumu başlar . Katodik reaksiyon ise devamlı olarak boya/çelik ara yüzeyine kayarak devam eder .
5 . 3 . 2 Boyalı yüzeylerin deniz ortamında korozyonu :
Boyalı yüzeyler deniz ortamına terk edildiği zaman ortamda su ve oksijenin yanında NaCl' de bulunur . Boyaların deniz ortamındaki korozyon davranışlarını incelemek için tuz püskürtme testi geliştirilmiştir . Bu deneyde yapay olarak hazırlanan deniz suyu ise çevrilerek , boyanmış numuneler kapalı sis ortamında belirli sürelerde bekletilir .
Daha sonra numunelerin korozyon davranışları kontrol edilir . Boyaların deniz ortamlarında ve tuz püskürtme testindeki korozyon davranışları birbirine benzerler . Bu nedenle tuz püskürtme testi korozyona dayançlı boya seçiminde oldukça kullanışlı bir metoddur . Üzerine çendik açılmış bir boyalı numune deniz ortamına veya sürekli tuz sisine terk edildiği zaman , atmosferik korozyonda olduğu gibi anodik reaksiyon çelik üzerinde , katodik reaksiyon da boya filmi altında oluşur .
Anot : Fe+2 => Fe + 2e- ( 6 )
Katot : 2e- + 1/2 O2 + 2H2 O => 2 OH- ( 7 )
Daha sonra NaCl ayrışarak Na+ iyonları katot , Cl- iyonları ise anot tarafından çekilirler .
NaCl => Na+ + Cl- ( 8 )
Anotta Fe+2 iyonları Cl- iyonları şu reaksiyona girerler .
Fe+2 + 2Cl- => FeCl2 ( 9 )
Fe+3 + 3Cl- => FeCl3 ( 10 )
Oluşan FeCl2 ve FeCl3 hidrolizle ayrışarak hidrolik asit oluştururlar .
FeCl2 + 2H2 O => Fe ( OH ) 2 + 2HCl ( 11 )
FeCl3 + 2H2 O => Fe ( OH ) 3 + 3HCl ( 12 )
Ayrıca Fe ( OH ) 2 tekrar asitlenerek Fe ( OH ) 3 ' e dönüşür .
Fe ( OH ) 2 + 1/2 H2 O + 1/4 O2 => Fe ( OH ) 3
Fe ( OH ) 3 pas olarak çökelirken , ( 11 ) ve ( 12 ) numaralı reaksiyonlar sonucu açığa çıkan Hcl toplanarak ortamın pH' ını 1 civarına düşürür ve bu durum korozyon hızının artmasına neden olur .
Katotta ise , Na+ iyonları OH- iyonları birleşirler :
Na+ + OH- => NaOH
Oluşan NaOH katot bölgelerindeki bazikliği arttırır . Yüksek alkali özellikteki şartlar , boyaların atmosferik korozyonunda olduğu gibi boya tabakasını çelik yüzeye bağlayan bağları bozar ve boya tabakasının kalkmasına neden olur .
Tuz püskürtme testinde korozyon bölgesindeki asit ve bazik özellikteki anodik ve katodik bölgeler birbirlerine oldukça yakındır ve bu yakınlık korozyon ilerledikçe artar . Bu nedenle korozyon sadece anot bölgesinde değil tüm yüzey boyunca ilerler ve pas oluşumu hızlı bir şekilde yaygınlaşır .
Boyalı yüzeylerin atmosferik ve deniz ortamlarındaki korozyonu katodik reaksiyon sonucu oluşan OH- iyonlarının veya NaOH'ın ortamın bazikliğini arttırması ve bunun sonucu olarak boya filmini çelik yüzeye bağlayan bağların bozulması ile meydana gelir . Bu nedenle , çelik yüzeye iki kat ( astar ) olarak uygulanan boya bağlayıcının alkali şartlara karşı gösterdiği direnç , boyanın korozyon direnci açısından son derece önemlidir .
5 . 4 Ortamın değiştirilmesi :
Ortamda yapılacak değişiklikler şunlardır .
1- Sıcaklığı azaltmak
2- Hızı azaltmak
3- Oksijen veya oksitleyici vasıtaları ortadan kaldırmak .
4- Konsantrasyonu değiştirmek
Birçok durumda bu değişiklikler korozyonun önemli ölçüde azalmasını sağlayabilir , fakat değişiklik dikkatle uygulanmalıdır .
1- Sıcaklığı azaltmak
Bu işlem genellikle korozyon hızının azalmasına sebep olur . Ancak bazı şartlar altında temperatür değişmeleri korozyon hızı üzerine az tesir eder . Diğer bazı durumlarda ise temperatürün artması korozyonu azaltır . Bu olay , sıcak tatlı ve tuzlu su kaynama noktasına yükseldiğinde olur . Korozyonun az olması temperatür artışı ile oksijen çözünürlüğünün azalmasının bir sonucudur . Bu yüzden kaynayan deniz suyu , sıcak deniz suyundan daha az koroziftir .
2- Hızı azaltmak
Korozyon kontrolünde pratik bir metod olarak sık sık kullanılır . Hız genellikle korozyonu , bazı istisnalar hariç arttırır . Paslanmaz çelik gibi pasifleşen metal ve alaşımlar , akış halindeki ortamlardan genellikle daha iyi bir direnç gösterir . Çok yüksek hızlar mümkünse daima önlenmelidir , çünkü erozyon korozyonuna yol açar .
3- Oksijen veya oksitleyici vasıtaları ortadan kaldırmak
Bu çok eski bir korozyon kontrol tekniğidir . Kazan besleme suyu çelik parçalarının büyük bir kütlesi içinden geçirilerek , çözünmüş oksijen miktarı azaltılır . Bugün bu işlem vakumla inert gaz püskürtmekle veya oksijenle reaksiyona girebilecek bir madde ilavesiyle yapılmaktadır . Üretimi veya depolanması sırasında çelikle temas eden hidroklorik asit bir oksitleyici madde olarak FeCl3 ihtiva eder .
Bu saf olmayan asit , piyasada "tuz ruhu" diye bilinir . Bu asit nikel molibden alaşımları ( Hastellay B , Chlorimet 2 ) hızla korozyona uğratır , halbuki bu materyaller saf HCl' e mükemmel direnç gösterirler .
4- Konsantrasyonu değiştirmek
Korozif unsurun konsantrasyonunu azaltmak umumiyetle etkilidir . Birçok proseste korozif unsurun mevcudiyeti tesadüfidir . Mesela nükleer reaktörlerle soğutma suyunun korozif etkisi klorür iyonlarını elimine etmekle azaltılır . Sülfirik ve fosforik asit gibi birçok asitler fazla yüksek olmayan sıcaklıklarda yüksek konsantrasyonlarda oldukları zaman hemen hemen inerttirler . Demek ki asit konsantrasyonu arttırmakla korozyon azaltılabilir .
5 . 5 Elektrokimyasal metotlar :
Denizel ortamdaki metalik yapıların çok büyük bir bölümü çelikten yapılmış olanlardır . Bu yapıların denizin korozif etkisinden korunmalarında temelde iki prensip yatmaktadır . Bunlardan birincisi metal yüzeyinin denizle ilişkisini yalıtkan bir kaplama yani "boya" ile kesmek; ikincisi ise metalin deniz içinde çözünmesini engelleyecek bir yöntem uygulamak yani onu katodik olarak korumaktır . Günümüzde her iki tip koruma yöntemi daha çok birbirlerini tamamlayacak şekilde beraber kullanılmaktadır . Ancak özel koşullarda yalnız boyama veya yalnız katodik korumanın mustakil uygulamaları da mevcuttur .
5 . 5 . 1 Katodik Koruma :
Metal yüzeylerinin başka bir metal ile kaplanmadan , yalnız elektriksel davranışı değiştirerek korozyondan korunmasına denir . Başta gemiler , çelik dubalar veya iskele kazıkları gibi deniz veya tatlı sular içindeki metal yapılar ve borular ile yine toprak altındaki benzeri metalik tank , boru gibi malzemelerle sulu ortamlarda çalışan birçok alet ve teçhizat ( ısı değiştiriciler ) korozyondan bu yöntem ile korunurlar . Katodik koruma , yüzeyi koruyucu kaplama ile kaplanmamış çıplak çelik yapılara uygulandığı gibi daha çok yüzeyi koruyucu kaplamalarla korunmuş olmasına rağmen kaplamadaki devamsızlıklar altında açığa çıkan metalin korunmasında kullanılır .
Katodik korumanın prensibi korunacak metalik yapının ( genelde çelik ) kendisinden daha aktif bir başka metalle irtibatlandırarak çözünmesinin durdurulması ve yerine aktif metalin çözündürülmesine dayanır . Aktif metalin çözünürken açığa çıkan elektronlarını metal harcar; yani yüzeyinde katodik olay ( redüklenme ) meydana gelir .
Korunacak metale elektronlar aktif bir metal yerine bir akım kaynağı vasıtasıyla da sağlanabilir . Aktif bir metal ile sağlanan katodik korumaya "harcanabilir anot koruma " , harici bir akım kaynağından yararlanarak gerçekliştirilen katodik korumaya ise "hariçten akım uygulaması ile katodik koruma" denir .
Katodik koruma sulu ortamda ve toprak altında gömülü metalik yapılara uygulanan bir yöntemdir . Aktif bir metalle kaplı bir alt metalin atmosferik koşullarda aktif metal tarafından korunmasının prensibi de katodik korumadır .
5 . 5 . 2 Gemilere katodik koruma :
a ) Gövdeyi ve bağlantı elemanlarını
b ) Gemi içindeki tankları korumak amacı ile gerçekleştirilir .
Gemi gövdeleri günümüzde yüksek performanslı boyalarla korunmaktadır . Bu boyaların katodik koruma sırasında oluşan alkali ortama dayanıklı olması gerekmektedir , zira söz konusu ortamın klor iyonu konsantresi oldukça yüksektir .
İyi boyanmış yüzeylerin katodik koruma akım ihtiyacı harcanabilir anotlarla koruma yapılması halinde yeni gemiler için 5_10mA/m2 'dir . Bu ihtiyaç zamanla ve boya kalitesindeki değişiklik nedeni ile 200 mA/m2 'ye çıkabilir . Ortalama akım ihtiyacı 10-30 mA/m2 civarındadır . Örneğin günümüzde okyanusa çıkan gemiler için 10 mA/m2 koruma akımı yeterli kabul edilmektedir . Hariçten akım uygulaması ile yapılan katodik korumada ise ıslak bölge akım ihtiyacı 25-35 mA/m2 olarak hesaplanır . Çok iyi kaplanmış yüzeylerde bu ihtiyaç azalabilir .
Genel olarak gemi gövdelerinin kıç kısmındaki koruma akım ihtiyacı diğer bölgelere göre daha yüksektir . Kıç kısmındaki şiddetli su hareketi ve değişik metallerin bulunması bunun nedenidir . Gemilerin katodik koruma tasarımında tüm gemi gövdesinin katodik olarak korunması dikkate alınabileceği gibi birçok halde de yalnız kıç bölgesi katodik olarak korunur , diğer bölümler korunmasız bırakılır . Tüm korunma halinde anotların %15-25 'i kıç bölgesine yerleştirilir .
Pervanenin gövdeye bağlanması halinde çıplak bronz pervane için ayrıca ilave koruma akımına ihtiyaç vardır . Örneğin ticaret gemileri için ilave ortalama değer 500 mA/m2 'dir .
Gemilerde tankların dahili korumalarında yalnız harcanabilir anotlarla koruma yapılır . Emniyet açısından ise hem magnezyum anotlarla hem de hariçten akım uygulaması ile koruma yapılmamaktadır . En büyük tehlike katodik koruma sırasında açığa çıkan gazların magnezyum veya koruyucu akımdan çıkacak kıvılcım ile ateşlenerek patlamasıdır .
Periyodik olarak doldurulup boşaltılan tankların kısa zamanda koruyucu filmle kaplanması için genelde tankların koruma akım yoğunlukları yüksektir .
Sitemizde yer alan tüm içerikler internet ortamından toplanmış ve derlenmiştir. Yer alan bilginin doğruluğu garanti edilmemektedir. Yanlış bilgi için tarafımıza sorumluluk yüklenemez. Yanlış bilginin doğuracağı etkenlerden sitemiz ve yöneticileri sorumlu tutulamaz.
vuhuv.com.tr