KOROZYON NEDİR?

Malzemelerin zaman içerisinde bulundukları ortamın etkisiyle tahribata uğraması korozyon olarak tanımlanır. Korozyonun en fazla görüldüğü malzeme türü ise elektrokimyasal reaksiyonlara eğilimlerinin yüksek olmasından dolayı metallerdir. Metallerin korozyona uğrama miktarları oksijene olan ilgileriyle alakalıdır. Serbest halde kararlı olan (Titanyum vb) metallerin korozyon dayanımları daha yüksekken, oksijen ilgisi nispeten daha fazla olan (demir vb) metaller daha kolay oksitlenme eğilimindedirler. Metallerin korozyona uğramaları için ana kriter oksijen ilgileriyken bunun yanı sıra birçok yan etken de mevcuttur. Mesela Alüminyum oksijen ilgisinin iyi olmasından dolayı korozyon direnci yüksek bir malzeme halini alır. Öyle ki alüminyumun dış yüzeyi çok hızlı oksitlenir ve yüzey tamamen oksitlendikten sonra oksitlenme durur ve daha alt yüzeylerin oksitlenmesi engellenir. Yani yüzey oksitlenmeye karşı alüminyum oksitle kaplanmış olur. Halk arasında demirin korozyonuna paslanma adı verilir. Pas; Fe(OH)2 formüllü bir korozyon ürünüdür. Metallerin korozyonları içerisinde en önemli ve tehlikeli boyutta olanı demirin korozyonudur. Üretim kolaylıkları ve düşük maliyet bir çok yerde çelik ve demir kullanımını yaygınlaştırmıştır. Özellikle boru hatlarında ve tanklarda metal üzeri korozyona karşı korunma amaçlı kaplanmaktadır. Ancak bu kaplamanın herhangi bir noktasında oluşabilecek muhtemel tahribat neticesinde belli noktadan bağlayarak çok hızlı şekilde korozyon mekanizması çalışmaya başlar.
Demir ve çelik genellikle ; oksijen ve suyun bulunduğu her ortamda korozyona uğrar. Korozyonun hızı, ortam koşullarına göre değişir. Örneğin, su içinde suyun hızı yada asitliğiyle , metalin hareketiyle sıcaklıkta yada havalanmadaki artışla, bazı bakterilerin veya başka etkili bir takım faktörlerin varlığıyla artış gösterir. Diğer taraftan, korozyon koruyucu tabakalarla (veya filmler) geciktirilir. Suyun alkalinitesi de çelik yüzeylerde korozyon hızını azaltır. Ama korozyonun gerçekleşebilmesi için daima su ve oksijen gereklidir. Korozyon miktarının her ikisi de belirler. Örneğin , kuru havada çelikte korozyon görülmez. Havadaki nem oranı %30′un altında ise normal veya normalin altındaki sıcaklıklarda korozyon önemsenmeyecek kadar azdır. Korozyonun, rutubeti giderme yoluyla engellenmesi buna dayanır.
Bütün metal yapılar doğal çevrede belli derecelerde korozyona uğrar. Tunç, pirinç, paslanmaz çelik , çinko ve alüminyum koruma olmaksızın uzun süre dayanacakları umulan kullanım koşulları altında çok yavaş bir korozyona uğrarlar. Demirin ve çeliğin yapısal korozyonu, metal gerektiği ölçüde korunmazsa hızla ilerler. Demir ve çeliğin bu korozif hassasiyeti önemli bir ilgi odağıdır. Çünkü uygun maliyetleri ve fiziksel özellikleri gözönüne alındığında çok büyük miktarlar kullanılmaktadır. ABD’de çeliğin korozyonundan dolayı yıllık kayıp 70 milyar dolara yakın bir değere ulaşmaktadır. Demir ve çeliğin korozyona karşı korunması bakım mühendislerinin vazgeçilmez bir alanıdır.

KOROZYONUN MEKANİZMASI

Islak atmosferde, yeraltında, beton içinde ya da su altında metallerdeki korozyon; bir metalden diğerine, aynı metalin yüzeyinden bir noktadan diğer bir bir noktaya geçen galvanik akımlarından kaynaklanır.

Bu elektrik akımlarının gerçekleşebilmesi için elektrik akımının geçişine izin veren ortamda ıslak bir iletken veya elektrolit olmak zorundadır. Korozyonun görülebilmesi için elektrolitin varlığı vazgeçilmez bir koşuldur. Sulu ortam özellikle de tuzlu su mükemmel bir elektrolittir.

KOROZYONA ETKİ EDEN PARAMETRELER

Ortamın Etkisi; Metallerin korozyona uğrama hızı büyük ölçüde bulunduğu ortamla alakalıdır. Ortamdaki nem miktarı, asitlik – baziklik durumu, havanın oksijenin veya suyun ortam tarafından geçirilebilme yeteneği, kaçak akımlar ve çeşitli bakteriler korozyonu başlatıcı ve hızlandırıcı etken olarak karşımıza çıkar.

Sıcaklığın Etkisi; Ortam sıcaklığının artması iyon hareketini arttırarak korozyon hızını arttırır. Ortam sıcaklığı –50 ila +50 santigrat derece arasında değişen toprak 0 derecede donar ve iyon hareket hızı minimuma düşer. Sıcaklığın artmasının oksijen konsantrasyonunu düşürücü ve dolayısıyla korozyon hızını düşürücü etkisi de vardır. Ancak bu etki iyon hareketinin artmasından dolayı olan reaksiyonların yanında oldukça zayıf kalmaktadır.

Malzeme Seçiminin Etkisi; Korozyona sebep olan etkenlerden biri de birbiriyle potansiyel farkı bulunan metallerin bir arada kullanılmasıdır. Bu durum korozyonu başlatıcı ve hızlandırıcı bir etkendir. Mesela çok düşülen bir hata olarak çelik saçtan yapılan panoların üzerine konulan paslanmaz çelik cıvata ve contalar bulundukları bölgede galvanik korozyona sebep olmaktadır. Bu tip durumlarda ana yüzeyde cıvatalar ya da contalar plastik cıvatalar ile izole edilmelidir.

Taneler Arası Özellik Farkları; Metallerin tane boyutları arasındaki farklar ve iki tanedeki farklı konsantrasyonlar neticesinde iki tanenin sınırı korozyon başlangıcı için uygun bir ortam oluşturur. Çok düşülen bir hata olarak paslanmaz çelik malzemeden imal edilen tanklar ve benzeri yapılardaki kaynak bölgeleri üretici tarafından hiç beklemediği halde korozyona uğramaktadır. Bu korozyonun önüne geçmenin yolu ya elektrotlu kaynak kullanmamak ya da önleyici olarak galvanik anotlu katodik koruma sistemi uygulamaktır.

Sistem Dizaynı; Korozif malzemelerin depolandığı sistemlerde korozif ortamın (su vb) birikmesini engellemeye yönelik tasarımlar uygulanmalıdır. Ayrıca arasında sıvı birikintisine sebep olabilecek çok ince aralıklardan kaçınılmalıdır.

Sistemin Bulunduğu Ortamın Oksijen Konsantrasyonu; Aynı tip toprak içerisinde çözünmüş hava konsantrasyonu her yerde aynı olmayabilir. Farklı havalandırma koşullarındaki sistemlerde yan yana duran sistem bir bölgede anot iken hemen yanındaki bölgede katot görevi görerek elektrokimyasal korozyona sebep olabilir.

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.

Zemin Elektrik Özgül Direnci (r) Zemin Korozif Özelliği
r <1.000 Çok Korozif
1.000< r <3.000 Korozif
3.000 < r <10.000 Orta Korozif
10.000< r Az Korozif

KOROZYON  TİPLERİ

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.

GALVANÝK KOROZYON; Farklı potansiyel farkta iki malzemenin bir arada kullanılmasından ya da zemin yapısının farklılığından kaynaklanan korozyon cinsidir. Farklı Malzeme Kullanımından Kaynaklanan Korozyon; Farklı potansiyelde iki metal birbiriyle temas halinde iken aralarında bir galvanik pil oluştururlar ve aktif olan metal anot, soy metal ise katot görevi görerek aktif metalde korozyona sebep olur. Örneğin bakır ile çeliğin temas etmesi durumunda bakırdan dolayı çelik korozyona uğrayacaktır.
ÇATLAK KOROZYON; Metal yüzeyinde bulunan bir çatlak içinde veya dar bir aralıkta oluşan korozyon çeşididir. Bu korozyonun temel nedeni, çatlak içi ile çevre elektrolit arasında oksijen konsantrasyonu veya metal iyonu konsantrasyonunun farklı oluşudur. Çatlağın dış kısımları katot olacağından bu bölgede korozyon görülmez.
OYUKLANMA KOROZYONU; Korozyonun çok dar bölgeler üzerinde yoğunlaşması sonucu derin ve dar oyuklar şeklinde meydana gelen korozyona oyuklanma korozyonu denir. Bu çukurların derinliği, yaklaşık olarak çapı büyüklüğündedir. Çukurların ağız bölgeleri genellikle korozyon ürünleri ile doludur. Metal yüzeyinde karıncalanma görünümünde, tehlikeli bir bölgesel hasardır. Korozyonun sebep olduğu malzeme kaybı diğer homojen korozyonlara göre çok az olmasına rağmen parçalar kısa zamanda delinerek kullanılmaz hale gelirler. Bu bakımdan en tehlikeli korozyon çeşididir. Oyuklar çekirdeklenme ve ilerleme aşaması olmak üzere 2 aşamada meydana gelir. Oyuğun çekirdeklenmesi için pasif filmin hasara uğraması gerekir.Oyuk çekirdeklendiği zaman ilerlemesi oyuğun tabanında artan asitlik sebebiyle oyuk içindeki metal çözünmesinin artması ile olur.
TANELERARASI 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. Paslanmaz çelikte kaynak yapılan bölgede bu tip taneler arası korozyon olayı meydana gelir.
TABAKALAŞMA KOROZYONU; Taneler arası korozyon, ekstrüzyon veya hadde yüzeyine paralel olarak gerçekleşirse buna ‘tabakalaşma korozyonu ‘denir. Alüminyum ve alaşımlarında görülen bu tür korozyonda hasar, haddeleme yönünde uzamış tane sınırlarında meydana gelir. Korozyona uğramış metal tabakalar birbirinden ayrılır ve oluşan korozyon ürünleri malzemenin tabakalar halinde birbirinden ayrılmasına sebep olur.
SEÇİMLİ KOROZYON; Bir alaşım içinde bulunan metallerden birinin diğerinden önce korozyona uğramış halidir. %70 Cu + %30 Zn’ den oluşan pirinç içinde bulunan Zn kolayca korozyona uğrayabilir. Korozyon sonucu, alaşım yüzeyinde Zn konsantrasyonu azalır ve normal sarı renk, bakır kırmızısına dönüşür. Çok sık rastlanan bu seçimli korozyon olayına ‘’çinko azalması’’ adı verilir.
EROZYON KOROZYONU; Özellikle boru sistemlerinde ve limanlarda çok rastlanan bu tür korozyonda metal ile korozif ortam arasındaki bağıl hareket nedeniyle metalin aşınma hızı artar. Metal yüzeyinde delikler , oluklar ve hendekler oluşur. Su içinde hareket halindeki birçok yapıda kendini gösterir. Ortamda katı parçacıkların varlığı korozyon hızını daha da artırır.
BİYOLOJİK KOROZYON; Bazı topraklarda metalleri kimyasal ya da elektrokimyasal olarak etkileyen bakteri ve mikroplar bulunabilir. Bu durum ,dökme demirde fark edilen ve genellikle grafitlenme olayı ile açıklanan hızlı korozyonun da başlıca sebeplerindendir. Bakteriler içerisinde en tehlikeli olanı, sülfat indirgeyen bakterilerdir. Bu bakteriler, topraktaki sülfatları indirgeyerek, demir alaşımlarını çok çabuk etkilediği bilinen H2S’ý serbest hale geçirirler.
KAÇAK AKIM KOROZYONU; Toprak zemin içerisinde tren, tramvay ve metro gibi raylı taşıtların kaçak akım yeraltı borularında çok şiddetli ve hızlı korozyona sebep olur. Hattın her noktasında toprağa doğru bir akım oluşur ve metal Faraday Kanununa göre korozyona uğrar. Bilhassa raylı taşıttan yayılan kaçak akım negatif kutbun raya bağlandığı nokta civarında borudan tekrar raya döner ve korozyon riski oluşturur.
KAPLAMA BOZUKLUĞU KOROZYONU; Kaplama yapılmış bir metalin potansiyeli ile kaplamasız metalin potansiyeli birbirinden farklıdır. İşçilik hataları nedeniyle kaplamanın bazı bölgelerinin bozulması veya delinmesi halinde bu bölgeler anot olacaktır ve korozyona uğrayacaktır. Bu tip korozyon metal yüzeyinde çok küçük bölgelerde yoğunlaşan bir korozyondur.
GERİLMELİ KOROZYONU; Çekme gerilmesine maruz ve saldırgan bir ortamda bulunan korozyona duyarlı malzemelerde ortaya çıkar. Çekme gerilmesine dik bölgesel çatlakların olu_umu ile malzeme hasara uğrar.
KAVİTASYON KOROZYONU; Kavitasyon korozyonu hızla akan sıvıların malzeme yüzeyine yakın bölümlerinde oluşan alçak basınç kabarcıklarının büyümesi ve patlaması ile meydana gelir. Oluşan çok dalgaları yüzeye çarparak malzeme yüzeyini örten tabakayı tahrip ederler. Açığa çıkan metal çözünerek korozyona uğrar. Bu tür korozyona uğrayan yüzeylerin görünümü kaba ve deliklidir, oyuklar sıktır, yüzeyde petek görünümü oluşur.
BIÇAK ÇİZGİSİ KOROZYONU; Stabilize edilmiş paslanmaz çelikler,(Ti ve Nb’lu çelikler) 1100°C’a ısıtıldığı zaman (Genellikle kaynak sırasında) Ti ve Nb karbürler çözünür. Hızla soğutulduğunda çözelti içinde kalırlar. Daha sonra metal Krom Karbür çökelme sıcaklığına ısıtıldığı zaman Ti ve Nb karbür oluşturamaz ve alaşım sanki stabil olmamış gibi davranır. Korozyon hasarı kaynağa komşu çok dar bir bölgede meydana gelir.
ARALIK KOROZYONU; Perçin, cıvata,conta gibi altı örtülü yüzeylerde ve aralıklarda meydana gelen önemli bir korozyondur. Aralık korozyonunun meydana gelmesi için aralığın çözeltinin girebileceği kadar geniş, aynı zamanda çözeltinin çıkamayacağı kadar dar olmalıdır. Sistemin mekanizması; aralık içinde bulunan sözü geçen çözelti durgun olduğu için gerekli oksijen kısa zamanda tükenir. Böylece aralığın içi ve dışı arasında oksijen iyonu konsantrasyonu farkı aralık korozyonuna sebep olur.
KOROZYONDAN KORUNMA YÖNTEMLERİ
Korozyondan korunmak için uygulanan en yaygın yöntemler aşağıda sıralanmıştır.
UYGUN MALZEME SEÇİMİ; Metalin çalışma ortamına uygun, birbiriyle galvanik çift oluşturmayacak şekilde malzeme seçiminin yapılması korozyonu başlamadan engellemenin en önemli şartıdır. Endüstride malzeme seçimi hatalarından kaynaklanan ekonomik zararlar çok yüksek boyutlardadır. Özellikle otomobil ve uçak fabrikaları kendi içlerinde malzeme seçimi departmanları barındırmaktadır.
KAPLAMALAR; Epoksi, bitüm, polietilen, galvaniz v.b. kaplama malzemeleriyle metalin dış ortamla irtibatı kesilerek elektrokimyasal korozyonun engellenmesi sağlanır. Etkili bir yöntem olmasının yanısıra beraberinde birtakım riskleri de getirmektedir. Herhangi bir dış etkenle kaplamanın açılması durumunda kaplamanın açıldığı bölge ile kaplamalı bölge arasında potansiyel fark olacak ve bunun sonucu olarak kaplamasız bölgede galvanik korozyon görülecektir. Daha gelişmiş bir kaplama olan thermal spray ile seramik kaplama daha etkin bir koruma sağlamaktadır. Özellikle makine dişli çarklarına uygulanan bu yöntemle metalin yüzeyi seramik oksitlerle kaplanarak hem aşınma korozyonuna hem de elektrokimyasal korozyona karşı tedbir alınmış olur.
DOĞRU TASARIM; Sistemler dizayn edilirken korozyona sebebiyet verebilecek durumların gözönüne alınarak karşı tedbirlerin alınması korozyonu önleyici bir etkendir. Mesela boru hatlarında akışkan hızının yüksek olması kavşak bölgelerinde erozyon korozyonuna sebebiyet verdiğinden akışkan hızını kavşak bölgelerine yaklaşırken düşürücü tedbirler alınmaktadır, otomobil benzin depoları tasarlanırken içerisinde hiçbir şekilde birikinti kalmayacak şekilde tasarlanmaktadır, perçin, cıvata vb elemanlar metale temas edeceği zaman ya çevresiyle bir izolasyon tedbiri alınmalı ya da
galvanik çift oluşturmayacak malzemeler seçilmelidir, kaynak yapılacak malzemelerde kaynak elektrodu olarak galvanik çift oluşturmayacak elektrotlar kullanılmalıdır.
KATODİK KORUMA; Korozyona karşı alınacak tedbirler içerisinde en etkili ve yaygın olanı katodik korumadır. Ancak katodik koruma sistemlerinin tatbiki için bir elektrolit ortama ihtiyaç duyulmaktadır. Bu da katodik korumanın atmosfer ortamında uygulamasını mümkün kılmamaktadır.
Katodik korumanın temel ilkeleri elektro- kimyasal korozyon teorisine dayanmaktadır. Katodik koruma korozyona uğrayan metallerin katot olarak polarizasyonunu gerektirir. Bu korunacak metali daha aktif bir metal ile (galvanik anot veya kurban anot) eşleyerek sağlanacağı gibi dıştan akım uygulayarak da gerçekleştirilebilir. Galvanik anotlar koruma sırasında belirli hızlarla çözünerek ağırlıklarını kaybederler. Bunları uygun zaman aralıklarıyla yenileyerek koruma işlevine süreklilik
kazandırılır. İkinci yöntemde korunan metal ve anot çiftinin akım üretir nitelikte olması gerekmez. Çünkü koruma için gerekli akım uygun bir dış kaynaktan çekilir. Yavaş çözünürlük yanında ekonomik olan malzemeler anot malzemesi olarak kullanılır. Galvanik anotlu, katodik koruma sistemlerinde kullanılan anot malzemeleri genellikle çinko, alüminyum ve magnezyumdur.
Dış akım kaynaklı katodik koruma sistemlerinde Fe-Si, Pb-Sb-Ag ve Ti bazlı anotlar kullanılır.

KATODİK KORUMA UYGULAMA ALANLARI

1- Gemilerin taban yüzeylerinde.
2- Gemilerin balast tanklarında.
3- Dubalarda ve balast tanklarında.
4- Yeraltı boru hatlarında.
5- Mavnalarda ve-iskele ayaklarında.
6- Petrol depolama tanklarında.
7- Su depolama tanklarında