UZAY ÇATI ELEMANLARINDA KOROZYON VE ALINABİLECEK ÖNLEMLER

Transkript

1 UZAY ÇATI ELEMANLARINDA KOROZYON VE ALINABİLECEK ÖNLEMLER Cemal MERAN, Volkan KOVAN, Mehmet YÜKSEL 1. GİRİŞ Uzay çatı sistemleri son zamanlarda Türkiye'de geniş alanların kapatılmasında yaygın olarak uygulanmaktadır. Uzay çatı sistemleri çok geniş alanlarda desteksiz çatı kurulmasında avantajlı, sağlam, ekonomik ve estetiktir. Uzay sistemler, bir yönde büyük açıklıklı fabrika, hangar, depo vs. gibi yapılarda uzay kiriş şeklinde tertiplenebildiği gibi, iki yönlü büyük açıklıklarda da uzay kafes şeklinde düzenlenebilmektedir. Ayrıca silindirik ve küresel kabuk şeklinde de tertiplenebilmektedir. Dolayısıyla, uzay sistemler, bir veya iki yönde büyük açıklıklı çelik çatı tasarım ve konstrüksiyonunda büyük imkanlar yaratmaktadır. Bugün bütün dünyada geniş açıklıkların geçilmesinde, betonarme, ön gerilmeli beton, klasik çelik çatı konstrüksiyonları veya bunlara benzer sistemlerin kullanımı gittikçe azalmış ve yerini prefabrik uzay sistem çelik çatı konstrüksiyonuna bırakmıştır. Uzay çatı elemanlarının özellikle atmosfer korozyonuna karşı dayanıklı olması gerekir. Uygulamada genellikle çatı elemanları daldırma yolu ile galvanizlenir. Daha sonrada yüzeyleri uygun boya ile boyanır. Boya tabakasının çinko yüzeyle tam bir uyumluluk içinde olabilmesi için boya öncesi yüzeyin çok iyi bir şekilde hazırlanmış olması gerekir. Bu çalışmada korozyona uğramış bir uzay çatı sistemi ele alınmış, korozyona uğrama sebepleri tespit edilmeye çalışılmış, bu tür hasarların ortaya çıkmaması için dikkat edilmesi gereken hususlar vurgulanmış ve bu tesisi kullanılabilir hale getirebilmek için neler çözüm önerileri geliştirilmiştir. 2. KOROZYONA UĞRAYAN BİR UZAY ÇATI SİSTEMİ Akdeniz sahil kenarında inşa edilmiş ve daha teslimi yapılmadan korozyona uğramış bir uzay çatı Şekil 1a da görülmektedir. Dikkatli bakılacak olursa kırmızımsı renge boyanmış uzay çatı elamanlarının üzerlerinin pul pul beyazlaştığı Şekil 1b de görülmektedir. a b Şekil 1: Deniz kenarında inşa edilen uzay çatı konstrüksiyonu

2 Usulüne uygun yapılan çinko kaplama ve uyumlu bir boya ile çatı elemanlarının iyi şekilde en azından 20 sene korunabilmiş olması gerekirken, iki seneden az bir zamanda bu derece hasarların belirmesi olağan değildir. Söz konusu hasarın neden kaynaklandığının tespiti amacıyla bir dizi incelemeler yapılmıştır. 2.1 Tespitler Uzay çatının çelik boru elemanları imalatı kapsamında, öngörüldüğü şekilde çinko kaplanmış ve bilahare de kırmızı renge boyanmışlardır. Boru elemanların pek çoğu güzel görünüm özelliklerini kaybetmiş, parlak kırmızı boyalar, çinko kaplamadan çıkan kül rengindeki korozyon ürünleri ile kabarmış, matlaşmış, ve hatta çelik boru üzerlerinden dökülmüşlerdir, Şekil 2. Şekil 2: Boru üzerinden boya tabakasının dökülmesi Çatı elemanlarında meydana gelen korozyon beş ay gibi bir sürede hızla artmıştır, Şekil 3. Boru elemanların Ocak 2003 tarihinde yapılan incelemede önemli bir kısmı güzel görünüm özelliklerini kaybetmiş iken (Şekil 3a), Mayıs 2003 tarihinde yapılan incelemede boru elemanlarının tamamının güzel görünüm özelliklerini kaybettikleri tespit edilmiştir(şekil 3b). Yani parlak kırmızı boyalar, çinko kaplamadan çıkan kül rengindeki korozyon ürünleri ile kabarmış, matlaşmış, ve çelik boru üzerlerinden dökülmüşlerdir. a (Ocak 2003) b (Mayıs 2003)

3 Şekil 3: Uzay çatı elemanlarında oluşan korozyonun ilerlemesi Korozyonun etkisi kendini deniz tarafında daha çok göstermiştir. Boru elemanlar arasındaki bağlantıları sağlayan kürelerdeki deliklere giren eleman uçlarının büyük bir kısmı çinko kaplama özelliklerini tamamen kaybetmiş ve kürelerle birlikte paslanmışlardır, Şekil 4. Şekil 4: Boru bağlantı yerlerinde (aşıklarda) meydana gelen korozyon Çelik borular üzerinden maket bıçağı ile boya tabakasının kazınmasının çok kolay bir şekilde gerçekleştiği tespit edilmiştir, Şekil 5a. Kolay bir şekilde çelik boru yüzeyinden kaldırılan boya tabakalarının dış yüzey ve iç yüzey görünümleri incelendiğinde iç yüzey görümlerinde boya tabakası üzerinde ZnO kalıntıları tespit edilmiştir, Şekil 5b. a b Şekil 5: Boru bağlantı yerlerinde (aşıklarda) meydana gelen korozyon Yüzeyden kolayca kaldırılan boyalar elde katlanmaya zorlandığında gevrek bir şekilde kırılmaktadır, Şekil 6.

4 Şekil 6: Borular üzerinden kaldırılan boyaların gevrek kırılması Boya tabakasının kaldırılmasıyla tabaka altında oluşmuş olan çinko oksit kalıntıları tespit edilmiştir, Şekil Hasar Nedenleri Şekil 7: Boru üzerindeki boyanın kalması ile açığa çıkan ZnO Sanayi ve deniz atmosferi gibi korozyona neden olması çok kolay olan ortamlarda bina dışındaki metal malzemelerin korozyona karşı korunması gerekir. Aksi halde, özellikle alaşımsız çelik malzemelerin hızla paslanması kaçınılmaz olur. Söz konusu uzay çatı üç yönden tamamen korumasız olarak Akdeniz atmosferine muhataptır. Deniz ile yapı arasında 100 metreden daha az bir mesafededir ve denizle arasında başka bir yapı yoktur, Şekil 1a.

5 Klor iyonlarıyla yüklü su zerreleri engelsiz olarak uzay çatı elemanlarına ulaşabilmekte, hava sıcaklığının da nispeten yüksek oluşu onların korozif etkisini artırmaktadır. Ayrıca rüzgarın getirmiş olduğu tuzlu su zerrecikleri sistem elemanları üzerinde, uzay çatının mimari olarak bir yönden hava akımına kapalı olarak tasarlanmış olmasının bir sonucu olarak, daha çok yoğunlaşmaktadır, Şekil 8. Şekil 8: Uzay çatı sisteminde hava akımının hatalı mimari ile engellenmesi Bu koşullardaki söz konusu metal yapının sıcak daldırma yoluyla korozyondan korunma yöntemi doğru bir seçimdir. Ama uzay çatı elemanları gibi içi boş elemanların daldırma yöntemiyle çinko kaplanması bir uzmanlık işidir. Zira, çelik malzemenin iç ve dış yüzeyinin kesintisiz çinko kabul edebilmesi için hatasız bir yağ alma ve dağlama süreçleri gerekmektedir. Çinko kaplı çelik malzemenin boyanması da tecrübe ve bilgi ister. Şart koşulan elektrostatik toz fırın boya olarak hangi esasta boya seçileceği de boya imalatçılarından danışılması gereken bir husustur. Çinko kaplamanın ardından iyi bir boya zemini oluşması için muhtemelen gerekebilecek bir pasifleştirme işlemi veya pürüzlendirme işlemi yapılmalıdır. Her koşulda çinko kaplama üzerine fosfatlama veya kromatlama gibi pasifleştirme işlemleri gerekmeyebilir. Ama çinko ile uygulanan boya arasında iyi bir kenetlenme sağlanması kaçınılmazdır. Uygun bir astar boyanın çinko ile örtü boyanın arasına uygulanması de mümkündür. Denize yakın tarafta çinko kaplama üzerindeki boyanın atmış olması söz konusu uyumun olmadığının açık bir kanıtıdır, Şekil 2. Uzay çatı elemanlarının çinko kaplamasının da uzmanca yapılmadığı, uzay çatının hemen yanı başında bulunan beton çatılarda monte edilmiş çinko kaplı yaşıt diğer çelik malzemelerin hasarsız bir şekilde korunmuş olduğundan anlaşılmaktadır, Şekil 9.

6 Şekil 9: Aynı tesiste bulunan galvanizli sacdan yapılmış uzay çatı ile yaşıt bir depo Uzay çatı elemanları gibi içi boş elemanların daldırma yöntemiyle çinko kaplanması bir uzmanlık işidir. Özellikle korozif ortamların bulunduğu çevre şartlarında çinko kaplaması üzerine epoksi veya epoksipolyester esaslı boyalar yerine polyester esaslı boyaların kullanılması zorunludur. Ayrıca boya tabakasının çinko yüzeyle tam bir uyumluluk içinde olabilmesi için boya öncesi yüzeyin çok iyi bir şekilde hazırlanmış olması gerekir. Yüzeyin iyi bir şekilde temizlenmesi (yağ ve kirlerden) ve dağlanması hatta fosfatlama, kromatlama gibi tekniklerle boyaya astar tabakası görecek iyi bir pasif tabakanın oluşturulması tercih edilmesi gereken yöntemlerdendir. Boyanın kazınmasıyla ortaya çıkan ZnO kalıntıları da boyanın çinko kaplı yüzeyi korozif dış ortamdan tam olarak soyutlayamadığının bir göstergesidir. Elektrostatik fırın boyalarda fırınlama sıcaklığı da boya kalitesini etkileyen önemli faktörlerden biridir. Fırınlama sıcaklığının 200 C olması gerekmektedir. Bu sıcaklık fırın sıcaklığı olarak düşünülmemeli boyanacak metalin sıcaklığı 200 C ye ulaştığında süre başlamalı ve yaklaşık 10 dakika bu sıcaklıkta bekletilmelidir. Ayrıca hava sıcaklığının artmasıyla korozyon miktarında çok hızlı bir artış olmuştur. 3. SONUÇ Uzay çatı elemanlarının çinko kaplanması, boyanması ve muhtemelen taşınması ve montajındaki itina olması gerektiği şekilde yapılmamıştır. Çinko kaplama üzerine uygulanan boyanın bir çok yerde yüzeyden kolayca sıyrılmış olması ve çinko kaplamaların açıkta kalması, çinko ile boya malzemesinin uyumlu seçilmediğinin işaretidir. İyi bir korozyon koruması için çinko ve boya kaplamalarının kesintisiz ve hatasız bir şekilde çatı elemanlarını örtmesi gerekmektedir. Bu sağlanamamıştır. Çinko kaplama üzerine uygulanan boyanın birçok yerde yüzeyden kolayca sıyrılmış olması ve çinko kaplamaların açıkta kalması, çinko ile boya malzemesinin uyumlu seçilmediğinin işaretidir. Bunun sebepleri şunlar olabilir; Boya öncesi yüzeyin iyi hazırlanmamış olması (boyanın yüzeyden kolayca sıyrılabilmesi),

7 Polyester esaslı boya kullanılmamış olması (boya altında ZnO kalıntılarının görülmesi), Fırınlama işleminin uygun sıcaklıklarda uygun sürelerde yapılmamış olması (boyaların gevrek bir şekilde kırılmasından anlaşılıyor), Boyanın yüzeyden kalkmış olmasıyla birlikte boya altında bulunan çinko kaplaması direkt olarak dış ortamla temasa geçer olmuştur. Bunun neticesinde Şekil 7 de görülen beyaz çinko oksit korozyon ürünü ortaya çıkmıştır. Hiç bir önlem alınmazsa muhtemelen iki yıl içerisinde çinko tabakanın yarısı çinko oksit olarak ayrılacaktır. Bunun neticesinde yaklaşık 3-4 yıl içerisinde de çinko tamamen korozyona uğrayacak ve bunu takiben boruların imal edildiği çelik malzeme yüzeyi dış ortamla direkt olarak temas eder hale gelecek ve borularda paslanma olacaktır. 4. ÇÖZÜM ÖNERİLERİ Boyalı yüzeyler ve çinko kaplama Şekil 10 da görüldüğü üzere zımparalanarak temizlenir ve önce astar boya ile sonrada uygun bileşimdeki kırmızı boya ile boyanır. Tüm boruların montajlı olarak zımparalanması ve boyanması uygulama açısından çok güçtür. Borular tamamen söküldükten sonra bu işlemin yapılması daha kolay olacaktır. Astar boya atılmış Zımparalanmış yüzey Şekil 10: Korozyona uğrayan boruların zımparalanması, astar boya ile boyanması ve ardından istenen renkte boyanması Ancak çelik borular tamamen söküldükten sonra zımparalamak yerine asit veya boya çözücü banyolarda yüzeydeki boya tabakasının ve kirlerin tamamen kaldırılması daha kolay olacaktır. Temizlenen yüzeyler fosfatlama ile pasifleştirildikten sonra dikkatli bir şekilde uygun boya ile boyanmalıdır. Korozyona uğrayan elemanlar zımparalanarak veya boya sökücülerle iyi bir şekilde temizlenir ve daha sonra elemanlar zingalanır. Zingalama bir çeşit soğuk galvanizleme ile malzemenin katodik olarak korunması demektir. Yani yüzeylere ortalama % 96 çinko içeren bir astar boya gerek püskürtme ile gerekse fırça ile sürülerek uygulanmaktadır. Daha sonra istenirse yüzey son bir boya ile istenilen renge dönüştürülür. Çelik borular tamamen sökülür ve yerine uygun şekilde işlem görmüş yeni çelik borular monte edilir.

8