07.05.2013 Views

7. Ders

7. Ders

7. Ders

SHOW MORE
SHOW LESS

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.

DOÇ.DR. SALİM ŞAHİN


Korozyonun Sebep Olduğu Ekonomik Kayıp<br />

Türkiye Korozyon Derneğinin araştırmalarına göre<br />

Türk Ekonomisindeki korozyon kayıplarının<br />

maliyetinin gayrisafi milli hasılanın %3,5-5’ i<br />

arasında olduğu tahmin edilmektedir.<br />

Bu oran Ereğli Demir Çelik Fabrikalarının yaklaşık bir<br />

yıllık üretimine eşittir.


Bütün metaller, tabiatta bulundukları en düşük enerji taşıyan<br />

bileşiğine, yani en kararlı hâline dönüşme eğilimindedir.<br />

Metallerin çoğu element halinde kararlı değildir. Uygun bir<br />

ortam bulması halinde üzerinde taşıdığı enerjiyi geri vererek<br />

kendiliğinden doğada bulunduğu eski bileşik haline dönmeye<br />

çalışır. Böylece korozyon reaksiyonlarında daima bir serbest<br />

enerji azalması söz konusu olur. Metallerin korozyona yatkınlığı<br />

doğrudan bu serbest enerji değişimine bağlıdır.


En genel anlamda "içinde<br />

bulunduğu çevresi ile<br />

oluşturduğu ara yüzeylerde<br />

malzemelerin kimyasal ve<br />

elektrokimyasal reaksiyonlar<br />

sonucu enerji kaybı ile<br />

bozunmaları" olarak<br />

tanımlanabilir.<br />

Endüstride korozyon hızı milimetre/yıl ve miliinch / yıl<br />

olarak tespit edilmektedir.


Organik sıvıların yada ergimiş metallerin neden olduğu<br />

korozyon türüdür. Korozyon doğrudan fiziksel çözünme<br />

yada katı hal değişimi ile gerçekleşir.<br />

Cıva yada ergimiş alüminyumun metal malzeme<br />

yüzeyinde korozyona neden olması fiziksel korozyona<br />

örnek olarak gösterilebilir.


Kimyasal korozyon Elektrokimyasal korozyon<br />

Metal ve alaşımlarının, elektrik<br />

iletkenliği olmayan, gaz<br />

ortamlar içindeki<br />

korozyonudur.<br />

Metalin elektron vermesiyle<br />

reaksiyon oluşur<br />

Atmosferik koşullarda en<br />

önemli korozif maddeler O 2,<br />

H 2S ve halojenler olduğundan<br />

genelde metal yüzeyinde<br />

korozyon ürünü olarak oksitler<br />

ve sülfürler oluşur.<br />

İçinde iyon iletimi olabilen<br />

elektrolit ile elektrot denilen<br />

metal arasında oluşur.<br />

Metal atomlarının valans<br />

elektronları ile ilgili bir olaydır.<br />

n adet valans elektronuna sahip<br />

olan bir metal aşağıda<br />

gösterildiği şekilde okside<br />

olabilir;<br />

Elektrolitler genelde sıvı olmak<br />

üzere toprak ve plazma da<br />

olabilir.


Elektrokimyasal Korozyonu Oluşturan Bileşenler<br />

Anot: Korozyona uğrayan (oksitlenen) metal<br />

Katot: Anotta açığa çıkan elektronları harcayan reaksiyon<br />

(redüksiyon) meydana geldiği metal yüzeyi<br />

Elektronik İletken: Anotta açığa çıkan elektronları<br />

katoda taşıyan metalik iletken. Anot ile katodun birbiri ile<br />

teması da bu iletişimi sağlar.<br />

Elektrolit: Elektrolitik iletken, sulu çözelti. Anot ile katot<br />

arasında iyonik bağ sağlayan sulu ortam.


Elektrokimyasal Korozyon<br />

Elektrokimyasal korozyonda<br />

galvanik seri çok önemlidir.<br />

Galvanik seri, gerçek ortamlarda<br />

metallerin potansiyellerinin<br />

ölçülüp sıralanması ile elde<br />

edilen termodinamik bir seridir.<br />

Galvanik korozyon konusunda bu<br />

seriye değinilecektir.<br />

Pasifleşme: Paslanmaz çelikler<br />

gibi bazı metallerin belirli çevre<br />

şartlarında elektrokimyasal<br />

aktivitesini kaybetmesi olayıdır.


Korozyon Reaksiyonları<br />

Anodik Reaksiyon Katodik Reaksiyon<br />

Metalik iletkenden iyonik<br />

iletkene olan pozitif yük<br />

transferini gerçekleştiren<br />

elektron reaksiyonudur.<br />

Yükseltgenme<br />

reaksiyonudur.<br />

Bu olay sonucunda elektron<br />

üretilir.<br />

Metalden elektrolite negatif<br />

yükün transfer olduğu<br />

elektrot reaksiyonudur.<br />

Katodik reaksiyon daima<br />

indirgenme reaksiyonudur.<br />

Katodik olayın işlevi anodik<br />

reaksiyonda üretilen<br />

elektronları harcamaktır.


Galvanik Hücre<br />

Redoks reaksiyonlarının kendiliğinden gerçekleştiği,<br />

elektrik enerjisinin üretildiği hücrelerdir.


Tek Elektrotlu Galvanik Hücre<br />

Tek parça bir metal, örneğin karbonlu bir çelik çubuk<br />

elektrolit (su) içine daldırılırsa korozyon meydana<br />

gelir. Her ne kadar sadece bir elektrot olsa da çeliğin<br />

farklı mikroyapı bölgeleri (örneğin ferrit ve sementit)<br />

anot ve katot olur.


Korozyona<br />

Etki Eden<br />

Faktörler


Korozyona Etki Eden Faktörler<br />

Ortamın Etkisi<br />

Ortamdaki nem miktarı,<br />

asitlik–baziklik durumu,<br />

havanın, oksijeninin veya<br />

suyun ortam tarafından<br />

geçirilebilme yeteneği, kaçak<br />

akımlar korozyonu başlatıcı<br />

ve hızlandırıcı etken olarak<br />

karşımıza çıkar.


Korozyona Sebep Olan Ortamlar<br />

Hava<br />

Sulu çözeltiler<br />

Asitler<br />

Bazlar<br />

Organik çözücüler<br />

Ergimiş tuzlar<br />

Sıvı metaller


Korozyona Etki Eden Faktörler<br />

Sıcaklığın Etkisi<br />

Ortam sıcaklığının artması iyon hareketini artırarak<br />

korozyon hızını artırır. Ortam sıcaklığı -50 ile +50 °C<br />

arasında değişen toprak 0° C’de donar ve iyon hareket<br />

hızı minimuma düşer. Sıcaklığın artmasının oksijen<br />

konsantrasyonunu düşürücü etkisi de vardır. Ancak bu<br />

etki iyon hareketinin artmasından kaynaklanan<br />

reaksiyonların yanında oldukça zayıf kalmaktadır.


Korozyona Etki Eden Faktörler<br />

Malzeme Seçimini Etkisi Taneler Arası Özellik Farkları<br />

Birbiriyle potansiyel farkı<br />

bulunan metallerin bir arada<br />

kullanılması, korozyonu<br />

başlatıcı ve hızlandırıcı bir<br />

etkendir.<br />

Metallerin tane boyutları<br />

arasındaki farklar ve iki<br />

tanedeki farklı<br />

konsantrasyonlar neticesinde<br />

iki tanenin sınırı, korozyon<br />

başlangıcı için uygun bir<br />

ortam oluşturur.


Korozyona Etki Eden Faktörler<br />

Sistem Dizaynı<br />

Korozif malzemelerin<br />

depolandığı sistemlerde<br />

korozif ortamın (su vb.)<br />

birikmesini önlemeye<br />

yönelik tasarımlar<br />

uygulanmalıdır. Ayrıca<br />

arasında sıvı birikintisine<br />

neden olabilecek çok ince<br />

aralıklardan kaçınılmadır.<br />

Zemin Elektriksel Özgül<br />

Direncinin Etkisi<br />

Düşük elektriksel özgül<br />

dirençli bölgelerde<br />

iletkenliğin yüksek olması<br />

iyonik ortamın daha aktif<br />

olmasına sebep olmaktadır.<br />

Bundan dolayı korozyon<br />

mekanizması daha hızlı<br />

gelişir.


Homojen Dağılımlı Korozyon<br />

Galvanik Korozyon<br />

Çukurcuk Korozyonu<br />

Taneler Arası Korozyon<br />

Aralık Korozyonu<br />

Seçici Korozyon<br />

Korozyon Türleri


Homojen Korozyon<br />

Metal yüzeyinde eşdeğer şiddette oluşan korozyon türüdür.<br />

Korozyon sonucu metal kalınlığı her noktada aynı<br />

miktarda azalır. Atmosfer ortamında ve herhangi bir dış<br />

etkenden etkilenmeyen tamamı aynı cins malzemeden<br />

üretilmiş olan metaller homojen korozyona uğrar.<br />

Metalin atmosferdeki mevcut oksijen ve karbondioksitle,<br />

bunun yanında korozyon uyarıcı SO2 ve kloritlerle<br />

reaksiyona girmesiyle oluşur.


Homojen Korozyon<br />

En yaygın korozyon türüdür ve yol<br />

açtığı metal kaybı diğer korozyon<br />

türlerine oranla yüksektir.<br />

Buna karşın en az korkulan korozyon<br />

türüdür. Çünkü hızı basit laboratuar<br />

deneyleri ile saptanabilir ve<br />

dolayısıyla korozyona maruz yapının<br />

ömrü belirlenebilir.


DIN 50900 'e göre galvanik korozyon, metal yüzeyin<br />

metal/metal veya metal/elektron iletkeniyle oluşan<br />

korozyondur.<br />

Birbiriyle temas halinde olan elektrik potansiyelleri farklı<br />

metal ve alaşımların aynı ortamda bulunmasıyla meydana<br />

gelir.<br />

Ortamdaki malzemeden daha soy olanı katot(+), diğeri<br />

ise anot(-) olarak davranır ve anot olarak davranan malzeme<br />

korozyona uğrar.<br />

Elektrolit iletkenliği yüksek ise korozyon hızı artar


Galvanik çiftlere örnekler


Galvanik çiftlere örnekler<br />

Galvanik çift Korozyona uğrayan metal<br />

Çelik ve bakır Çelik<br />

Çelik ve alüminyum Alüminyum<br />

Çelik ve kurşun Çelik<br />

Yeni ve eski boru Yeni boru


Galvanik korozyonun önlenmesi<br />

Aynı ortamda çalışacak malzemeler birbirinden farklıysa galvanik seride<br />

birbirine yakın olanlar seçilmelidir.<br />

Daha reaktif olan malzemenin (anodik malzemenin) yüzey alanı<br />

mümkün olduğunca büyük olmalıdır.<br />

Sisteme anodik karakterde<br />

üçüncü bir metal bağlanarak<br />

katodik koruma uygulanabilir.<br />

Ortama korozyon yavaşlatıcı<br />

madde ilavesi<br />

Parçalar arasında iyi bir<br />

yalıtım yapılmalıdır.<br />

Birbirine bağlı bakır ve galvaniz kaplı su borularında, farklı<br />

metaller olmaları dolayısıyla meydana gelen galvanik korozyon


Galvanik Seri<br />

Sıralamada aşağıya doğru<br />

gidildikçe metalin aktifliği<br />

artar. Bu sıralamada daha<br />

aşağıda bulunan bir metal,<br />

kendine göre yukarıda olan<br />

metalin anodu olur.<br />

Örneğin, Fe’den daha aşağıda<br />

bulunan Mg, Al ve Zn<br />

metalleri demiri, katodik<br />

olarak korumak üzere anot<br />

olarak kullanılır.


Çukurcuk<br />

Korozyonu<br />

Yüzeyde bulunan<br />

çizik,çatlakların veya<br />

kompozisyon farklılıkları<br />

bulunan bölgelerin<br />

arasına sızan elektrolitin<br />

yerçekiminin de etkisiyle<br />

malzemenin içine doğru<br />

korozyona sebep olacak<br />

şekilde ilerlemesiyle<br />

oluşur.<br />

Noktasal şekilde derin oyuklar halinde kendini gösterir.


Çukur korozyonu oluşma şekillerine örnekler


Çukurcuk Korozyonu<br />

Çukurun dibi anot, parça<br />

yüzeyi katot gibi davranır.<br />

Çukurcuk korozyonu özellikle<br />

NaCl, CaCl 2, MgCl 2, AlC 3 ve<br />

NaBr içeren ortamlarda,<br />

borularda ve tanklarda akış<br />

hızının azaldığı bölgelerde<br />

görülmektedir.<br />

Ortalama çukur sayısı ve<br />

maksimum çukur derinliği<br />

ölçülerek değerlendirilir.


Metal kaybı çok küçüktür. Ancak<br />

parçalar kısa sürede delinir.<br />

Klor ve brom iyonları içeren nötr<br />

ortamlarda oluşur. pH düştükçe yerini<br />

homojen dağılımlı korozyona bırakır.<br />

Malzemenin yüzeyinin parlatılması<br />

bu tip korozyonu kayda değer bir<br />

şekilde azaltmaktadır.<br />

Pasifleşme eğilimi yüksek paslanmaz<br />

çelik ve alüminyum alaşımlarda<br />

rastlanır.


Atık su borusunda meydana gelen<br />

çukurcuk korozyonu


Bir alaşım içinde bulunan elementlerden birinin<br />

korozyona uğrayarak uzaklaşması sonucu oluşan<br />

korozyondur.<br />

Örneğin, pirinç alaşımı içinde bulunan çinkonun bakırdan önce<br />

korozyona uğramasıdır. çinko elementi korozyon yüzünden<br />

uzaklaşırsa geriye gözenekli yapıya sahip bakır kalır ve geriye<br />

kalan bakırın mekanik dayanımı pirince göre oldukça düşüktür.<br />

Alaşım içindeki çinko arttıkça korozyona dayanıklılık azalır.<br />

Çinko oranı %15’in altına düşürmek veya pirince %1 oranında kalay<br />

katmak korozyon dayanıklılığını arttırır.<br />

Bir başka örnek de bakır - alüminyum alaşımlarında<br />

alüminyumun ayrılmasıdır.


Seçici Korozyonun En<br />

Yaygın Türü:<br />

%15’ten fazla çinko içeren<br />

pirinç alaşımındaki<br />

numunede meydana<br />

gelen seçici korozyon.


Aralık-Çatlak korozyonu<br />

Metal yüzeyinde bulunan bir çatlak içinde veya dar bir aralıkta<br />

oluşan korozyon türüdür.<br />

Bu korozyonun temel<br />

nedeni, çatlak içi veya aralık<br />

ile çevre elektrolit arasında<br />

oksijen konsantrasyonu veya<br />

metal iyonu<br />

konsantrasyonunun farklı<br />

oluşudur. Çatlağın dış<br />

kısımları katot olacağından<br />

bu bölgede korozyon<br />

görülmez.


Aralık Korozyonunun Şematik Gösterimi


Taneler arası korozyon


Taneler arası korozyon<br />

Metal atomları daima geometrik bir düzen içinde<br />

kristalleşir.<br />

İki veya daha fazla metalden oluşan homojen yapıdaki<br />

alaşımlar da belli bir düzen içinde kristalleşir. Bunlara katı<br />

çözelti denebilir.<br />

Heterojen yapıdaki alaşımlarda ise, iki veya daha fazla katı<br />

fazlı karışım söz konusudur. Böyle bir alaşımda kristaller<br />

homojen bir yapıda değildir.<br />

Taneler arası korozyon, taneler arası sınır çizgilerinde<br />

meydana gelir. Bu bölgelerde metallerden biri diğerine göre<br />

daha düşük konsantrasyonda bulunur. Bu nedenle sınır<br />

çizgileri korozyon için uygun bir ortam oluşturur.


Taneler arası korozyon<br />

Yaşlanan alüminyum alaşımlarında, paslanmaz<br />

çeliklerin kaynak edilmelerinde yavaş soğuma ile tane<br />

sınırlarında karbür çökelmesi olursa bu korozyon<br />

gözlenir.


Taneler Arası Korozyon Örneği<br />

Laboratuarda gerçekleştirilen<br />

korozyon testinde, 6061<br />

alüminyum alaşımının (T6<br />

durumunda) %5’lik NaCl<br />

çözeltisinde yaklaşık bir gün<br />

bekletilmesiyle oluşmuş taneler<br />

arası korozyon.


Paslanmaz Çelikte Taneler Arası Korozyon Oluşumu<br />

Paslanmaz çeliklerde, malzeme uzun süre 500-850C sıcaklıkları arasında<br />

tutulursa, tane sınırlarında Cr 23C 6 tipi karbür çökelmesi olur.<br />

Bu karbürün çökelmesi için tane sınırlarına karbon ve krom difüzyonu<br />

olması gereklidir.<br />

Bu difüzon yüzünden, tane sınırlarının yakınlarında krom<br />

konsantrasyonu düşük bölgeler oluşur ve sonuç olarak da tane sınırı<br />

bölgelerin korozyona maruz kalması söz konusu olur.


Paslanmaz Çelikte Taneler Arası Korozyon Oluşumu<br />

Bu tip korozyon kaynak<br />

bölgelerinde de<br />

gözlemlenir.<br />

Yanda bir paslanmaz<br />

çeliğin kaynak<br />

bölgesindeki taneleri<br />

arasında meydana gelen<br />

korozyon görülmektedir.


Paslanmaz Çeliklerde Taneler Arası Korozyonun Önlenmesi<br />

Malzeme kullanılmadan önce, malzemeyi yüksek<br />

sıcaklıkta ısıl işleme tabi tutarak karbürlerin<br />

çözünmesi sağlanmalıdır.<br />

Alaşıma titanyum ve niobiyum ekleyerek krom-karbür<br />

yerine TiC ve NbC oluşumu sağlanmalı ve böylece<br />

krom karbür çökelmesi engellenmelidir.

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!