7. Ders

www2.cbu.edu.tr

7. Ders

DOÇ.DR. SALİM ŞAHİN


Korozyonun Sebep Olduğu Ekonomik Kayıp

Türkiye Korozyon Derneğinin araştırmalarına göre

Türk Ekonomisindeki korozyon kayıplarının

maliyetinin gayrisafi milli hasılanın %3,5-5’ i

arasında olduğu tahmin edilmektedir.

Bu oran Ereğli Demir Çelik Fabrikalarının yaklaşık bir

yıllık üretimine eşittir.


Bütün metaller, tabiatta bulundukları en düşük enerji taşıyan

bileşiğine, yani en kararlı hâline dönüşme eğilimindedir.

Metallerin çoğu element halinde kararlı değildir. Uygun bir

ortam bulması halinde üzerinde taşıdığı enerjiyi geri vererek

kendiliğinden doğada bulunduğu eski bileşik haline dönmeye

çalışır. Böylece korozyon reaksiyonlarında daima bir serbest

enerji azalması söz konusu olur. Metallerin korozyona yatkınlığı

doğrudan bu serbest enerji değişimine bağlıdır.


En genel anlamda "içinde

bulunduğu çevresi ile

oluşturduğu ara yüzeylerde

malzemelerin kimyasal ve

elektrokimyasal reaksiyonlar

sonucu enerji kaybı ile

bozunmaları" olarak

tanımlanabilir.

Endüstride korozyon hızı milimetre/yıl ve miliinch / yıl

olarak tespit edilmektedir.


Organik sıvıların yada ergimiş metallerin neden olduğu

korozyon türüdür. Korozyon doğrudan fiziksel çözünme

yada katı hal değişimi ile gerçekleşir.

Cıva yada ergimiş alüminyumun metal malzeme

yüzeyinde korozyona neden olması fiziksel korozyona

örnek olarak gösterilebilir.


Kimyasal korozyon Elektrokimyasal korozyon

Metal ve alaşımlarının, elektrik

iletkenliği olmayan, gaz

ortamlar içindeki

korozyonudur.

Metalin elektron vermesiyle

reaksiyon oluşur

Atmosferik koşullarda en

önemli korozif maddeler O 2,

H 2S ve halojenler olduğundan

genelde metal yüzeyinde

korozyon ürünü olarak oksitler

ve sülfürler oluşur.

İçinde iyon iletimi olabilen

elektrolit ile elektrot denilen

metal arasında oluşur.

Metal atomlarının valans

elektronları ile ilgili bir olaydır.

n adet valans elektronuna sahip

olan bir metal aşağıda

gösterildiği şekilde okside

olabilir;

Elektrolitler genelde sıvı olmak

üzere toprak ve plazma da

olabilir.


Elektrokimyasal Korozyonu Oluşturan Bileşenler

Anot: Korozyona uğrayan (oksitlenen) metal

Katot: Anotta açığa çıkan elektronları harcayan reaksiyon

(redüksiyon) meydana geldiği metal yüzeyi

Elektronik İletken: Anotta açığa çıkan elektronları

katoda taşıyan metalik iletken. Anot ile katodun birbiri ile

teması da bu iletişimi sağlar.

Elektrolit: Elektrolitik iletken, sulu çözelti. Anot ile katot

arasında iyonik bağ sağlayan sulu ortam.


Elektrokimyasal Korozyon

Elektrokimyasal korozyonda

galvanik seri çok önemlidir.

Galvanik seri, gerçek ortamlarda

metallerin potansiyellerinin

ölçülüp sıralanması ile elde

edilen termodinamik bir seridir.

Galvanik korozyon konusunda bu

seriye değinilecektir.

Pasifleşme: Paslanmaz çelikler

gibi bazı metallerin belirli çevre

şartlarında elektrokimyasal

aktivitesini kaybetmesi olayıdır.


Korozyon Reaksiyonları

Anodik Reaksiyon Katodik Reaksiyon

Metalik iletkenden iyonik

iletkene olan pozitif yük

transferini gerçekleştiren

elektron reaksiyonudur.

Yükseltgenme

reaksiyonudur.

Bu olay sonucunda elektron

üretilir.

Metalden elektrolite negatif

yükün transfer olduğu

elektrot reaksiyonudur.

Katodik reaksiyon daima

indirgenme reaksiyonudur.

Katodik olayın işlevi anodik

reaksiyonda üretilen

elektronları harcamaktır.


Galvanik Hücre

Redoks reaksiyonlarının kendiliğinden gerçekleştiği,

elektrik enerjisinin üretildiği hücrelerdir.


Tek Elektrotlu Galvanik Hücre

Tek parça bir metal, örneğin karbonlu bir çelik çubuk

elektrolit (su) içine daldırılırsa korozyon meydana

gelir. Her ne kadar sadece bir elektrot olsa da çeliğin

farklı mikroyapı bölgeleri (örneğin ferrit ve sementit)

anot ve katot olur.


Korozyona

Etki Eden

Faktörler


Korozyona Etki Eden Faktörler

Ortamın Etkisi

Ortamdaki nem miktarı,

asitlik–baziklik durumu,

havanın, oksijeninin veya

suyun ortam tarafından

geçirilebilme yeteneği, kaçak

akımlar korozyonu başlatıcı

ve hızlandırıcı etken olarak

karşımıza çıkar.


Korozyona Sebep Olan Ortamlar

Hava

Sulu çözeltiler

Asitler

Bazlar

Organik çözücüler

Ergimiş tuzlar

Sıvı metaller


Korozyona Etki Eden Faktörler

Sıcaklığın Etkisi

Ortam sıcaklığının artması iyon hareketini artırarak

korozyon hızını artırır. Ortam sıcaklığı -50 ile +50 °C

arasında değişen toprak 0° C’de donar ve iyon hareket

hızı minimuma düşer. Sıcaklığın artmasının oksijen

konsantrasyonunu düşürücü etkisi de vardır. Ancak bu

etki iyon hareketinin artmasından kaynaklanan

reaksiyonların yanında oldukça zayıf kalmaktadır.


Korozyona Etki Eden Faktörler

Malzeme Seçimini Etkisi Taneler Arası Özellik Farkları

Birbiriyle potansiyel farkı

bulunan metallerin bir arada

kullanılması, korozyonu

başlatıcı ve hızlandırıcı bir

etkendir.

Metallerin tane boyutları

arasındaki farklar ve iki

tanedeki farklı

konsantrasyonlar neticesinde

iki tanenin sınırı, korozyon

başlangıcı için uygun bir

ortam oluşturur.


Korozyona Etki Eden Faktörler

Sistem Dizaynı

Korozif malzemelerin

depolandığı sistemlerde

korozif ortamın (su vb.)

birikmesini önlemeye

yönelik tasarımlar

uygulanmalıdır. Ayrıca

arasında sıvı birikintisine

neden olabilecek çok ince

aralıklardan kaçınılmadır.

Zemin Elektriksel Özgül

Direncinin Etkisi

Düşük elektriksel özgül

dirençli bölgelerde

iletkenliğin yüksek olması

iyonik ortamın daha aktif

olmasına sebep olmaktadır.

Bundan dolayı korozyon

mekanizması daha hızlı

gelişir.


Homojen Dağılımlı Korozyon

Galvanik Korozyon

Çukurcuk Korozyonu

Taneler Arası Korozyon

Aralık Korozyonu

Seçici Korozyon

Korozyon Türleri


Homojen Korozyon

Metal yüzeyinde eşdeğer şiddette oluşan korozyon türüdür.

Korozyon sonucu metal kalınlığı her noktada aynı

miktarda azalır. Atmosfer ortamında ve herhangi bir dış

etkenden etkilenmeyen tamamı aynı cins malzemeden

üretilmiş olan metaller homojen korozyona uğrar.

Metalin atmosferdeki mevcut oksijen ve karbondioksitle,

bunun yanında korozyon uyarıcı SO2 ve kloritlerle

reaksiyona girmesiyle oluşur.


Homojen Korozyon

En yaygın korozyon türüdür ve yol

açtığı metal kaybı diğer korozyon

türlerine oranla yüksektir.

Buna karşın en az korkulan korozyon

türüdür. Çünkü hızı basit laboratuar

deneyleri ile saptanabilir ve

dolayısıyla korozyona maruz yapının

ömrü belirlenebilir.


DIN 50900 'e göre galvanik korozyon, metal yüzeyin

metal/metal veya metal/elektron iletkeniyle oluşan

korozyondur.

Birbiriyle temas halinde olan elektrik potansiyelleri farklı

metal ve alaşımların aynı ortamda bulunmasıyla meydana

gelir.

Ortamdaki malzemeden daha soy olanı katot(+), diğeri

ise anot(-) olarak davranır ve anot olarak davranan malzeme

korozyona uğrar.

Elektrolit iletkenliği yüksek ise korozyon hızı artar


Galvanik çiftlere örnekler


Galvanik çiftlere örnekler

Galvanik çift Korozyona uğrayan metal

Çelik ve bakır Çelik

Çelik ve alüminyum Alüminyum

Çelik ve kurşun Çelik

Yeni ve eski boru Yeni boru


Galvanik korozyonun önlenmesi

Aynı ortamda çalışacak malzemeler birbirinden farklıysa galvanik seride

birbirine yakın olanlar seçilmelidir.

Daha reaktif olan malzemenin (anodik malzemenin) yüzey alanı

mümkün olduğunca büyük olmalıdır.

Sisteme anodik karakterde

üçüncü bir metal bağlanarak

katodik koruma uygulanabilir.

Ortama korozyon yavaşlatıcı

madde ilavesi

Parçalar arasında iyi bir

yalıtım yapılmalıdır.

Birbirine bağlı bakır ve galvaniz kaplı su borularında, farklı

metaller olmaları dolayısıyla meydana gelen galvanik korozyon


Galvanik Seri

Sıralamada aşağıya doğru

gidildikçe metalin aktifliği

artar. Bu sıralamada daha

aşağıda bulunan bir metal,

kendine göre yukarıda olan

metalin anodu olur.

Örneğin, Fe’den daha aşağıda

bulunan Mg, Al ve Zn

metalleri demiri, katodik

olarak korumak üzere anot

olarak kullanılır.


Çukurcuk

Korozyonu

Yüzeyde bulunan

çizik,çatlakların veya

kompozisyon farklılıkları

bulunan bölgelerin

arasına sızan elektrolitin

yerçekiminin de etkisiyle

malzemenin içine doğru

korozyona sebep olacak

şekilde ilerlemesiyle

oluşur.

Noktasal şekilde derin oyuklar halinde kendini gösterir.


Çukur korozyonu oluşma şekillerine örnekler


Çukurcuk Korozyonu

Çukurun dibi anot, parça

yüzeyi katot gibi davranır.

Çukurcuk korozyonu özellikle

NaCl, CaCl 2, MgCl 2, AlC 3 ve

NaBr içeren ortamlarda,

borularda ve tanklarda akış

hızının azaldığı bölgelerde

görülmektedir.

Ortalama çukur sayısı ve

maksimum çukur derinliği

ölçülerek değerlendirilir.


Metal kaybı çok küçüktür. Ancak

parçalar kısa sürede delinir.

Klor ve brom iyonları içeren nötr

ortamlarda oluşur. pH düştükçe yerini

homojen dağılımlı korozyona bırakır.

Malzemenin yüzeyinin parlatılması

bu tip korozyonu kayda değer bir

şekilde azaltmaktadır.

Pasifleşme eğilimi yüksek paslanmaz

çelik ve alüminyum alaşımlarda

rastlanır.


Atık su borusunda meydana gelen

çukurcuk korozyonu


Bir alaşım içinde bulunan elementlerden birinin

korozyona uğrayarak uzaklaşması sonucu oluşan

korozyondur.

Örneğin, pirinç alaşımı içinde bulunan çinkonun bakırdan önce

korozyona uğramasıdır. çinko elementi korozyon yüzünden

uzaklaşırsa geriye gözenekli yapıya sahip bakır kalır ve geriye

kalan bakırın mekanik dayanımı pirince göre oldukça düşüktür.

Alaşım içindeki çinko arttıkça korozyona dayanıklılık azalır.

Çinko oranı %15’in altına düşürmek veya pirince %1 oranında kalay

katmak korozyon dayanıklılığını arttırır.

Bir başka örnek de bakır - alüminyum alaşımlarında

alüminyumun ayrılmasıdır.


Seçici Korozyonun En

Yaygın Türü:

%15’ten fazla çinko içeren

pirinç alaşımındaki

numunede meydana

gelen seçici korozyon.


Aralık-Çatlak korozyonu

Metal yüzeyinde bulunan bir çatlak içinde veya dar bir aralıkta

oluşan korozyon türüdür.

Bu korozyonun temel

nedeni, çatlak içi veya aralık

ile çevre elektrolit arasında

oksijen konsantrasyonu veya

metal iyonu

konsantrasyonunun farklı

oluşudur. Çatlağın dış

kısımları katot olacağından

bu bölgede korozyon

görülmez.


Aralık Korozyonunun Şematik Gösterimi


Taneler arası korozyon


Taneler arası korozyon

Metal atomları daima geometrik bir düzen içinde

kristalleşir.

İki veya daha fazla metalden oluşan homojen yapıdaki

alaşımlar da belli bir düzen içinde kristalleşir. Bunlara katı

çözelti denebilir.

Heterojen yapıdaki alaşımlarda ise, iki veya daha fazla katı

fazlı karışım söz konusudur. Böyle bir alaşımda kristaller

homojen bir yapıda değildir.

Taneler arası korozyon, taneler arası sınır çizgilerinde

meydana gelir. Bu bölgelerde metallerden biri diğerine göre

daha düşük konsantrasyonda bulunur. Bu nedenle sınır

çizgileri korozyon için uygun bir ortam oluşturur.


Taneler arası korozyon

Yaşlanan alüminyum alaşımlarında, paslanmaz

çeliklerin kaynak edilmelerinde yavaş soğuma ile tane

sınırlarında karbür çökelmesi olursa bu korozyon

gözlenir.


Taneler Arası Korozyon Örneği

Laboratuarda gerçekleştirilen

korozyon testinde, 6061

alüminyum alaşımının (T6

durumunda) %5’lik NaCl

çözeltisinde yaklaşık bir gün

bekletilmesiyle oluşmuş taneler

arası korozyon.


Paslanmaz Çelikte Taneler Arası Korozyon Oluşumu

Paslanmaz çeliklerde, malzeme uzun süre 500-850C sıcaklıkları arasında

tutulursa, tane sınırlarında Cr 23C 6 tipi karbür çökelmesi olur.

Bu karbürün çökelmesi için tane sınırlarına karbon ve krom difüzyonu

olması gereklidir.

Bu difüzon yüzünden, tane sınırlarının yakınlarında krom

konsantrasyonu düşük bölgeler oluşur ve sonuç olarak da tane sınırı

bölgelerin korozyona maruz kalması söz konusu olur.


Paslanmaz Çelikte Taneler Arası Korozyon Oluşumu

Bu tip korozyon kaynak

bölgelerinde de

gözlemlenir.

Yanda bir paslanmaz

çeliğin kaynak

bölgesindeki taneleri

arasında meydana gelen

korozyon görülmektedir.


Paslanmaz Çeliklerde Taneler Arası Korozyonun Önlenmesi

Malzeme kullanılmadan önce, malzemeyi yüksek

sıcaklıkta ısıl işleme tabi tutarak karbürlerin

çözünmesi sağlanmalıdır.

Alaşıma titanyum ve niobiyum ekleyerek krom-karbür

yerine TiC ve NbC oluşumu sağlanmalı ve böylece

krom karbür çökelmesi engellenmelidir.

Similar magazines