8. KAZIMALI (FRETAJ) KOROZYON

Transkript

1 8. KAZIMALI (FRETAJ) KOROZYON Erozyonlu korozyonun özel bir türüdür. Yeterli yük altında birbiri üzerinde ileri geri hareket eden (yatak gibi) ve/veya aynı zamanda titreşime maruz kalan metal yüzeylerinde görülen bir bozulma türüdür. Bu sebepten dolayı da bozulma, yorulma veya korozyonlu yorulma şeklinde düşünülebilir. Korozyon şiddeti, malzeme, temas yükü şiddeti, sıklığı, bağıl nem, sıcaklık gibi faktörlere bağlıdır.

2 8. KAZIMALI (FRETAJ) KOROZYON Bu tür korozyon hasarları, aşınma korozyonu veya sürtünme oksidasyonu olarak da adlandırılır. Kazımalı korozyondan kaynaklanan bozulan malzeme yüzeyinde renk değişimi olduğu gibi, ileri-geri hareket durumunda oyuklar da görülebilir. Bu oyuklar, daha sonra yorulma kırılması için çekirdekleri oluşturur.

3 8. KAZIMALI (FRETAJ) KOROZYON Bozulan yüzeylerin görünümü, çok sayıda oksit parçaları ile çevrelenmiş çukurcuklardan oluşur. Sürtünme neticesinde oluşan ısı nedeniyle metal yüzeyi oksitlenir. Bu oksit tabakası ve korozyon ürünleri mekanik etkilerle aşınarak korozyona sürekli maruz kalabilecek oksitlemeye elverişli bir yüzey oluştururlar. Bu tür korozyona maruz kalan hassas makina parçalarında tolerans bozulacağı için, bu parçalar kısa sürede kullanılmaz hale gelir.

4 8. KAZIMALI (FRETAJ) KOROZYON Temas eden yüzeylerin üzerlerindeki çıkıntılar ve pürüzlülükleri bir birleri ile temas eder. Yüksek gerilme altında birbirleri ile kaynaklaşan çıkıntılar, parçaların hareketi ile kazınarak küçük parçacıklar halinde ara yüzeye dağılırlar. Ortamda bulunan hava ile teması neticesinde kısa sürede oksitlenerek metal oksitleri oluştururlar. Bunlar, metale oranla çok daha serttir ve ara yüzeyde kazıyıcı etki yapar.

5 8. KAZIMALI (FRETAJ) KOROZYON Genellikle, alüminyum ve alaşımları kazımalı korozyona duyarlıdır. Bu nedenle kangal halinde teslim edilecek Al alaşımları, yağlanarak ve ileri-geri hareketi engelleyecek şekilde bağlanarak taşınırlar. Problem genelde üst üste konulan alüminyum saclarda görülür. Alüminyum alaşımlarının kazımalı korozyona maruz kaldığı diğer bir ortam da gıda endüstrisidir. Yüzeyde oluşan oksit görünümü olumsuz etkilediği gibi sağlığa da zararlıdır.

6 8. KAZIMALI (FRETAJ) KOROZYON Orta karbonlu çeliğin benzer bir malzeme ile hava ortamında çeşitli etkiler altında kazımalı korozyon neticesinde ağırlık kayıpları.

7 8. KAZIMALI (FRETAJ) KOROZYON Aşınma-oksidasyon: Başlangıçta temas halinde olan metallerin ara yüzeyinde çeşitli faktörlere bağlı olarak soğuk kaynaklaşma görülür. Daha sonra relatif hareket neticesinde temas eden ve kaynaklı bölgeler parçalanır ve metal yüzeyinden parçacıklar ara yüzeye dağılır. Bu parçacıklar, metal yüzeyinden zorla koparıldıklarından yüksek enerjilidirler. Ayrıca küçük olduklarından geniş yüzey alanına sahiptirler.

8 8. KAZIMALI (FRETAJ) KOROZYON Bunlara ilave olarak, sürtünme sırasında oluşan ısının da etkisiyle kısa sürede oksitlenirler. Bu olay devam ettiği sürece metal yüzeyinden kopan ve oksitlenen metal parçacıkları miktarı artar. Böylece, mekanik ve korozyon sürtünmeden kaynaklanan aşınmadır.

9 8. KAZIMALI (FRETAJ) KOROZYON Oksidayon-aşınma: Metal yüzeylerinde imalat sırasında veya maruz kaldığı ortama bağlı olarak yüzey oksit filmi bulunur. Bazı durumlarda, uzun süreli temas halinde olan hareketsiz parçaların yüzeylerinde birbirleri ile temas eden çıkıntılarda da oksit tabakası görülür. Daha sonra yük altında temas ederken relatif hareketin tekrarlanması sırasında oksit filmi parçalanır ve ara yüzeye dağılır. Hali hazırda sert olan bu parçacıklar malzeme yüzeylerinin aşınmasına neden olur.

10 8. KAZIMALI (FRETAJ) KOROZYON Aşınma-oksidayon ile fretaj korozyonun şematik olarak gösterimi. Oksidayon-aşınma ile fretaj korozyonun şematik olarak gösterimi.

11 8. KAZIMALI (FRETAJ) KOROZYON Bazı malzemelerin muhtemel kazımalı korozyon dirençleri. Düşük Orta İyi Alüminyum-Dökme demir Dökme demir-dökme demir Yönlendirilmiş plastik-altın kaplama Alüminyum-Paslanmaz çelik Bakır- Dökme demir Sert takım çeliği-takım çeliği Magnezyum-Dökme demir Pirinç- Dökme demir Soğuk haddelenmiş çelik- soğuk Yönlendirilmiş plastik- Dökme Dökme demir-gümüş kaplama haddelenmiş çelik demir Bakalit-Dökme demir Sert takım çeliği-paslanmaz çelik Dökme demir-kalay kaplama Dökme demir-bakır kaplama Dökme demir-yüzeyi pürüzlendirilmiş dökme demir Magnezyum-Bakır kaplama Zirkonyum-Zirkonyum Dökme demir- yüzeyi yapışkanla kaplanmış dökme demir Dökme demir-volfram sülfürle kaplanmış dökme demir Dökme demir-lastik contalı dökme demir Dökme demir-kalay kaplama Dökme demir- Dökme demir (Malykote Dökme demir-şellaklanmış ile yağlanmış) dökme demir Dökme demir-paslanmaz Çelik (Malykote ile yağlanmış)

12 8. KAZIMALI (FRETAJ) KOROZYON Kazımalı Korozyona Karşı Koruma Yöntemleri 1. Yüzeyleri yağlamak: 2. Kendinden yağlamalı yataklar kullanmak: 3. Sertliği artırmak: 4. Yüzey özelliklerini değiştirmek: 5. Titreşimi sönümleyici conta kullanmak: 6. Yükü artırmak: 7. Relatif hareketi artırmak: 8. Yüzey temasını engelleyecek bağlantı yapmak:

13 9. GERİLMELİ KOROZYON Gerilmeler, çalışma ortamından kaynaklandığı gibi, malzemeye daha önce uygulanmış olan soğuk şekillendirme, ısıl işlem veya kaynak gibi işlemlerden dolayı malzemede kalıcı gerilme şeklinde bulunur. Gerilmeli korozyon, korozif ortam etkisi ve mekanik gerilmelerin aynı anda malzeme üzerinde etkili olmasından dolayı yüzeyde çatlamalar şeklinde kendini gösterir. Ortaya çıkan hasar, Gerilme Korozyon Çatlaması (GKÇ) şeklinde adlandırılır.

14 9. GERİLMELİ KOROZYON Malzemede kritik gerilme konsantrasyonu (K kritik ) aşıldığı zaman çatlama ve akabinde kopma kaçınılmazdır. Aslında GKÇ için gerekli gerilme çok fazla değildir ve genelde malzemenin akma dayanımının altındadır. Yüksek dayanımlı Al alaşımları ve martensitik çelikler, normal kritik dayanım değerlerinin yarısından aşağı bir gerilme değerinde kırılma gösterirler. Bu gerilmeler genelde dışardan uygulanır.

15 9. GERİLMELİ KOROZYON Kalıntı gerilmeleri de benzer duruma sebep olabilir. GKÇ oluşumu için çekme gerilmesi gerektiğinden, malzemeyi korozyona karşı koruma amaçlı karşı gerilme olarak kalıcı basma gerilmesi uygulanabilir. GKÇ için genelde statik gerilmeler problem oluşturmasına rağmen, dinamik-döngülü yüklemeler korozif ortamlarda korozyon yorulması na sebep olur. Gerilmeli korozyon genelde metalik malzemeler için kullanılıyor olmasına rağmen, seramik ve polimer esaslı malzemeler de korozif ortam ve gerilme altında benzer şekilde bozulma gösterirler.

16 9. GERİLMELİ KOROZYON Malzemenin çatlak oluşumu neticesinde sünekliğini kaybetmesi gerilmeli korozyon gevrekleşmesi şeklinde adlandırılmaktadır. Pirinç ve östenitik paslanmaz çelik gibi sünek malzemeler de gerilmeli korozyon neticesinde gevrek tavır sergilerler.

17 9. GERİLMELİ KOROZYON Malzemede bulunan mevcut çatlaklar veya gerilme yoğunlaşmasına imkan veren diğer geometrik düzensizlikler de GKÇ için başlangıç teşkil ederler. Oyuk korozyonu ve tanelerarası korozyon, gerilme artırıcı rol oynar. Ayrıca oyuk korozyonu neticesinde yüzeyde oluşan çukurcuklar, mekanik gerilmelerin de etkisi ile gerilmeli korozyona sebep olabilecek keskin uçlu çatlaklara dönüşebilirler. Yüksek basınçlı tanklar, buhar kazanları, içten yanmalı motor silindir gömlekleri, pompa mili ve rotoru, gerilmeli korozyona hassas ortamlara örnektir.

18 9. GERİLMELİ KOROZYON Gerilmeli korozyonun oluşumu sırasında malzeme yüzeyindeki çoğu bölge etkilenmez, ancak belli bölgelerde çok küçük çatlaklıklar görülür. Korozyon tane sınırları boyunca veya tane içlerinden ilerler.

19 9. GERİLMELİ KOROZYON Malzemede bulunan mevcut çatlaklar veya gerilme yoğunlaşmasına imkan veren diğer geometrik düzensizlikler de GKÇ için başlangıç teşkil ederler. Oyuk korozyonu ve tanelerarası korozyon, gerilme artırıcı rol oynar. Ayrıca oyuk korozyonu neticesinde yüzeyde oluşan çukurcuklar, mekanik gerilmelerin de etkisi ile gerilmeli korozyona sebep olabilecek keskin uçlu çatlaklara dönüşebilirler. Yüksek basınçlı tanklar, buhar kazanları, içten yanmalı motor silindir gömlekleri, pompa mili ve rotoru, gerilmeli korozyona hassas ortamlara örnektir.

20 9. GERİLMELİ KOROZYON Her malzeme her ortamda gerilmeli korozyonuna uğramaz. Paslanmaz çelik, klor ortamında gerilmeli korozyonuna uğrarken amonyaklı ortamdan etkilenmez. Pirinç ise amonyaklı ortamında korozyona uğrarken klor ortamından etkilenmez. Düşük karbonlu çelik kostik soda, Al ve Ti alaşımları tuzlu su ortamında gerilmeli korozyona hızla maruz kalırlar.

21 9. GERİLMELİ KOROZYON Alaşım Ortam Yorum Kırılma modu Yüksek dayanımlı çelikler Su Tanelerarası Yüksek dayanımlı Al alaşımları Klorür çözeltisi, organik çözücü Rutubetten dolayı Tanelerarası Bakır alaşımları- Amonyaklı çözeltiler Tanelerarası/ Tane içi Cu-Zn, Cu-Al, Cu-Si -fazı Bazı amin çözeltisi Mg alaşımları Klorür çözeltisi Rutubetten dolayı Tanelerarası/ Tane içi olabilir Cu 3 Au alaşımları FeCl 3 çözeltisi Tanelerarası/ Tane içi Düşük karbonlu çelikler Hidroksit ve nitrat çözeltisi Bazı durumlarda fosfat ve karbonat da çatlak oluşturur Tanelerarası/ Tane içi Ostenitik paslanmaz çelikler Sıcak hidroksit ve nitrat çözeltisi Bazı durumlarda fosfat ve karbonatta çatlak oluşturur Tanelerarası/ Tane içi Zirkonyum alaşımları Titanyum alaşımları FeCl 3 çözeltisi, İyot (350 o C) Klorür çözeltisi, organik çözeltiler, fused klorür çözeltisi, ergiyik N 2 O 4, sıcak katı klorür çözeltisi Tane içi/tane içi Tanelerarası/ Tane içi

22 9. GERİLMELİ KOROZYON Gerilmeli korozyon bazı şartlar altında çok hızlı oluşmaktadır. Gerilme korozyonun meydana gelmesi için malzemede çekme gerilmesi gereklidir. Bu değer belli bir sınırın altında olduğu durumlarda gerilme çatlağı görülmez. Gerilme çatlak ilerlemesi için kritik korozyon reaksiyonu daima çok net değildir. Çatlak korozyondan kaynaklanıyor olabilir. Korozyon malzeme yüzeyinde küçük bir bölgedeki gevrekleşmeden veya çatlak ucuna yakın bölgelerdeki katodik alanlardan çıkan hidrojenin absorbsiyonu neticesinde oluşur.

23 9. GERİLMELİ KOROZYON GKÇ olabilmesi için gerilme ve korozyon ortamının aynı anda malzemeye etki etmesi gereklidir. Korozyona sebep olacak gerilme veya ortamdan birinin olmaması, korozyonu durduracak veya yavaşlatacaktır. GKÇ genelde alaşımlarda görülür. Bununla birlikte saf Cu da (%99.999) amonyumlu çözeltilerde gerilmeli korozyon tane sınırlarında görülmektedir. Bu korozyon tane sınırlarındaki safsızlıklardan kaynaklanmaktadır. Benzer şekilde korozyon, yüksek saflıktaki demirde tane sınırları safsızlıklardan oluşmaktadır.

24 9. GERİLMELİ KOROZYON Bazı alaşımlarda çatlaklar sadece belirli ortamlarda meydana gelmektedir. Örneğin, korozyon alfa pirinçte amonyum içeren ortamlarda oluşmaktadır. Gerilmeli korozyon çatlaması gevrek kırılma şeklinde görülür. Oysa malzeme sadece mekanik gerilmeler altında sünek kırılma tavrı sergiler. Gerilmeli korozyon yukarıda sayılan etkenlere bağlı olmakla beraber malzemenin metalurjik yapısına da bağlıdır. Her malzeme için aynı ortam gerilmeli korozyona sebep olmaz. Genel olarak gerilmeli korozyondan kaynaklanan çatlakların başlaması çok yavaştır. Ancak çatlak başladığında ilerlemesi çok hızlıdır ve kırılma pek belirti vermeden aniden olur.