TERMAL PÜSKÜRTME thermal spray plasma

Transkript

1 KOROZYONLU YORULMA Peryodik yön değiştiren gerilimlerin korozif ortamlarda yol açtıkları malzeme bozunmasıdır. Gerilimli korozyona paralel olarak, korozyonlu yorulmada da çatlak oluşum ve çatlak büyüme dönemlerinden söz edilebilir. 1

2 KOROZYONLU YORULMA Çatlak büyüme döneminde yüzey kaplamalarının (püskürtmeli sertleştirme vb.) korozyona karşı etkili oldukları saptanmıştır. Daha aktif metal kaplamalar da korozyonlu yorulmaya karşı etkili olabilmektedir.(örneğin çeliğin çinko ile kaplanması) 2

3 TERMAL PÜSKÜRTME thermal spray plasma 3

4 TERMAL PÜSKÜRTME 4

5 TERMAL PÜSKÜRTME 5

6 TERMAL PÜSKÜRTME 6

7 KOROZYONU ÖNLEMEK ĠÇĠN ÇELĠK YÜZEYĠNE YAPILAN Zn KAPLAMA 7

8 8

9 YÜZEYSEL ĠNCE FĠLM KAPLAMA Sertmetal üzerine uygulanmış Goldmaster -kaplaması. 9

10 KOROZYONLU YORULMA Şekil 76. Takım çeliğinde çoklu yorulmalı korozyon çatlağı,x50). 10

11 KOROZYONLU YORULMA Şekil 77. Kutu sementasyonuyla sertleştirilmiş pinyon dişlide temas yüzeyindeki yorulmalı korozyon çatlağı 11

12 KOROZYONLU YORULMA Şekil 78. Pinyon dişlide temas yüzyindeki yorulmalı korozyon çatlağı 12

13 KOROZYONLU YORULMA Şekil 79. Bir buhar sisteminde meydana gelen yorulmalı korozyon 13

14 KOROZYONLU YORULMA Şekil 80. Çelikte yorulmalı korozyon başlangıcı 14

15 YORULMALI KOROZYON 15

16 DERS DĠNLEMEKTEN YORULMUġ ÖĞRENCĠ ÖRNEĞĠ 16

17 EROZYONLU KOROZYON 17

18 EROZYONLU KOROZYON Malzeme yüzeyi ile ortam arasındaki bağıl hızın yüksek değerlere ulaştığı sistemlerde görülen bozunma türüdür. Erozyonlu korozyon durağan koşullara oranla metal kayıp hızının önemli ölçüde artması ile kendini hissettirir. 18

19 EROZYONLU KOROZYON Hızlı aşınma ile iç basıncı tutamayacak ölçüde incelen borular çatlayarak görevlerini yapamayacak duruma gelirler. 19

20 EROZYONLU KOROZYON Metal kaybı metalin iyonlarına dönüşmesi veya yüzeyde oluşan oksit tabakalarının uzaklaştırılarak ortama karışması ile gerçekleşir. Bozunan yüzeylerin görünümü akım doğrultusuna yönelik yumuşak engebelerden oluşur 20

21 EROZYONLU KOROZYON Erozyonlu korozyonun rastlandığı durumlar hayli yaygındır. Gaz ve sıvıların pompalanması ve uzak mesafelere taşınmasında kullanılan techizat ve boru hatları. Isı değiştiriciler (eşanjörler) 21

22 Gaz ve sıvıların pompalanması ve uzak mesafelere taşınmasında kullanılan techizat ve boru hatları. 22

23 Isı değiştiriciler (eşanjörler) 23

24 EROZYONLU KOROZYON 24

25 EROZYONLU KOROZYON 25

26 Isı değiģtiricide (eģanjör) borular demeti 26

27 EROZYONLU KOROZYON Kömür ve maden cevherlerinin toz halinde su ile karıştırılarak uzak mesafelere pompalandığı boru hatları, sıcak su ve buhar hazırlama tesisleri verilebilecek örneklerdir 27

28 Kömür, maden cevheri aktaran konveyörler 28

29 EROZYONLU KOROZYON Pompa gövdesi ve kanatları, valfler ve valf yuvaları, kazan ve kondenser boruları, türbin kanatları erozyonlu korozyona terkedilmiş olarak görev yapan parçalardır. 29

30 Erozyonlu korozyonun rastlanabildiği Valf örneği 30

31 Borunun dirsek kısmında erozyonlu korozyon sonucu oluşan delikler 31

32 EROZYONLU KOROZYON Durağan koşullar altında yeterli korozyon dayancına sahip malzemelerin hemen hepsi erozyonlu korozyona karşı belirli ölçüde duyarlık gösterirler. 32

33 EROZYONLU KOROZYON Bu duyarlık malzemeye korozyon mukavemetini sağlayan yüzey tabakalarının uzaklaştırılması sonucu ortaya çıkar. Yüzey tabakasının bozunduğu yerlerde metal aktif duruma geçerek yüksek hızlarla çözünür. 33

34 34

35 EROZYONLU KOROZYON Erozyonlu korozyonun hızını belirleyen önemli etmenlerden biri ortam akışkanının akış hızıdır. Genellikle akış hızı belirli kritik değerlerin aşılması ile etkinliğini ortaya koyar. Bazı gözlemlere göre türbulanslı akım için gerekli Reynolds sayılarının aşıldığı hallerde erozyonlu korozyon etken biçimde ortaya çıkmaktadır. 35

36 LAMĠNAR AKIġTAN TÜRBĠLANSLI AKIġA GEÇĠġ 36

37 Laminar akış Türbilanslı akış geçişi 37

38 EROZYONLU KOROZYON Akım doğrultusunun değişikliğe zorlandığı dirsek, vana ve flanş gibi parçalar erozyonlu korozyona özellikle duyarlıdırlar. Bunun nedeni akım doğrultusunun malzeme yüzeyine paralel olmamasından kaynaklanan çarpma etkisidir. 38

39 EROZYONLU KOROZYON Çarpma malzeme yüzeyini örten koruyucu tabakayı kısmen uzaklaştırarak etkenliğinin büyük ölçüde azalmasına yol açar. 39

40 40

41 EROZYONLU KOROZYON Bu kısımlar yüzey tabakalarının etkenliğini sürdürdüğü diğer bölgelere oranla anodik tutum kazanacaklarından hızla çözünürler. Sistemin yer yer erozyonlu korozyona uğrayarak bozunmasına yol açan diğer bir etmen galvanik eşlemedir. 41

42 EROZYONLU KOROZYON Ortamda mevcut katı parçacıklar erozyonlu korozyonun hızını büyük ölçüde artırırlar. Bunlar oksit tabakalarının uzaklaştırılmasını hızlandırırlar. Ayrıca çarptıkları yüzey için aşındırıcı özellikte de olabilirler. 42

43 EROZYONLU KOROZYON Katı parçacıkların etkenliği ortam içindeki miktarlarına, tane büyüklüğüne, sertliğine, şekillerine ve malzemeye oranla elektro-kimyasal tutumlarına (galvanik korozyon) bağlıdır 43

44 EROZYONLU KOROZYON Erozyonlu korozyona karģı uygulanabilecek önlemler: 1- Mukavemeti yüksek malzeme kullanmak: Bir malzemenin erozyonlu korozyona mukavemeti genel korozyon dayancı ve sertliği ile tanımlanır. 44

45 EROZYONLU KOROZYON Erozyonlu korozyona karģı uygulanabilecek önlemler: Molibden içeren paslanmaz çeliklerden sonra, nikel esaslı alaşımlar mukavemetli malzemeler arasında yer alırlar 45

46 EROZYONLU KOROZYON Çinko miktarı yüksek pirinçler ve alüminyum pirinçleri erozyonlu korozyona daha az mukavemetlidirler. Pirinçlerde duyarlık azalan çinko miktarı ile artar. Çinko miktarı düşük pirinçler bakır gibi yumuşak malzemeler yeterli korozyon mukavemetine karşın erozyonlu korozyona aşırı duyarlık gösterirler 46

47 EROZYONLU KOROZYON 2- Tasarım yönünden alınabilecek önlemler: Türbülansı azaltmak için malzeme yüzeyindeki düzensizlikleri gidermek, boru çapını artırarak hızı düşürmek, dirsek, vana ve flanş gibi erozyonlu korozyona özellikle duyarlı olan parçalarıda çarpma etkisini minimuma indirmek, 47

48 EROZYONLU KOROZYON Çarpma etkisinin yeterince önlenemediği yerlerde kolay değiştirilebilir çarpma plakaları kullanmak, 48

49 EROZYONLU KOROZYON Türbülansı azaltmak için boru girişlerini (örneğin kazanlarda) kenarlardan merkeze doğru kaydırmak, türbülansın yeterince önlenemediği girişlerde boruların aynadan bir miktar ileri çıkmış olarak montajlarını sağlamak aşınma hızına uygun cidar kalınlıkları seçmek tasarım yönünden alınabilecek önlemler arasındadır. 49

50 EROZYONLU KOROZYON 3- Ortamın etkenliğini azaltıcı önlemler: Korozyon bakımından etkenliğini azaltmak için ortamın oksijenden arınması veya korozyon yavaşlatıcıları ile işlemi gerekir. 50

51 EROZYONLU KOROZYON Aşındırıcı özelliği fazla su ve maden cevheri karışımlarının pompalandığı boru hatları ortama korozyon yavaşlatıcıları ilave ederek erozyonlu korozyona karşı başarı ile korunabilmektedir. Mümkün olduğu hallerde ortam uygun bir işlemle içerdiği katı parçacıklardan arınmalıdır 51

52 EROZYONLU KOROZYON 4- Yüzey kaplamaları: Durağan koşullarda malzeme ile ortamın temasını kesmek amacı ile uygulanan yüzey kaplamaları kalınlık ve sertliklerinin çoğu kez yeterli olmaması nedeni ile ancak sınırlı ölçüde etkendirler. Diğer yandan sert ve korozyona dayançlı malzemelerden imal edilen astarlar başarı ile kullanılırlar 52

53 EROZYONLU KOROZYON 5- Diğer önlemler: Sistemin duyarlı parça ve bölümlerini galvanik anotlar yardımı ile katodik olarak korumak özellikle anotların değiştirilmesinin kolay olduğu hallerde başvurulabilir bir önlemdir 53

54 EROZYONLU KOROZYON Şekil 81. Erozyon korozyonu oluşumunun ve oyuklara yol açan türbilanslı buhar akışının şematik mekanizması 54

55 EROZYONLU KOROZYON Şekil 82. Erozyon korozyonunu sonucunda bir ısı değiştiricide malzeme üzerinde buhar akışı yönünde oluşan oyuklar 55

56 EROZYONLU KOROZYON Şekil 83. Kalorifer borusunda oluşan gerilmeler neticesinde meydana gelen erozyonlu korozyon 56

57 57

58 58

59 59

60 60

61 KAZIMALI KOROZYON Yeterli yük altında birbirleri üzerinde ileri geri hareket eden metal yüzeylerde görülen bozunma türüdür. 61

62 KAZIMALI KOROZYON Bozunan yüzeylerin görünümü çok sayıda oksit parçaları ile çevrelenmiş çukurcuklardan oluşur. Olaya korozyonla desteklenen aşınma olarak bakılabilir. 62

63 KAZIMALI KOROZYON Başlangıçta parçaların teması yüzeylerin çıkıntılı kısımlarının birbirlerine değmesi ile sağlanır. Yüksek gerilim altında birbirleriyle kaynayan sivri uçlar parçaların kayma hareketi sırasında kazınırlar ve ara yüzeye giren havanın oksijeni ile oksitlenirler. 63

64 ÇELĠK RĠNG MALZEMEDE KAZIMALI KOROZYON 64

65 KAZIMALI KOROZYON Böylece oluşan oksit parçacıklarını ara yüzeyden uzaklaştırma olanağı yoktur. Bunlar genellikle serttir ve kazıyıcı ortam olarak etkilidirler 65

66 KAZIMALI KOROZYON Olay kazınan parçaların oksitlenmesi ile tekrarlayarak sürdürülürler. Kazımalı korozyon için gerekli olan bağıl kayma miktarı çok düşüktür. (yaklaşık 10 cm). 66

67 KAZIMALI KOROZYON Metal kaybı bağıl kayma büyüklüğü ve çevrim sayısı ile doğrusal artış gösterir. Çevrim frekansı arttıkça metal kaybında azalma olur. Ancak frekansın belirli bir minimum değerinden sonra metal kaybının sabit kaldığı yani frekans değişiminden etkilenmediği görülür 67

68 ÇELĠK HALATLARDA KAZIMALI KOROZYON ĠHTĠMALĠ 68

69 KAZIMALI KOROZYON Kazımalı korozyona ilişkin ilginç bir gözlem metal kaybının artan havadaki nem miktarı ve sıcaklık ile azalmasıdır. Bu kazımalı korozyonun elektrokimyasal bir mekanizma ile oluşmadığını gösterir niteliktedir. 69

70 KAZIMALI KOROZYON Kazımalı korozyon dar toleranslarla işlenmiş makine parçalarının bu özelliklerini kısa zamanda yitirerek işlevlerini sürdüremeyecek ölçüde bozunmalarına yol açabilir. 70

71 ÇELĠK KASNAK YÜZEYĠNDE KAZIMALI KOROZYON 71

72 KAZIMALI KOROZYON Çatlak oluşum döneminin kısaltılması makine parçalarının ömrünü büyük ölçüde kısaltabilir. 72

73 KAZIMALI KOROZYON Kazımalı korozyona karşı uygulanabilecek önlemler: 1- Kazımalı korozyon yükün uzaklaştırılması ile tamamen önlenebilir. Örneğin makinaların uzak mesafelere taşınması sırasında taşıyıcı araçtan kaynaklanan titreşimler kazımalı korozyon açısından tehlikeli olurlar. 73

74 KAZIMALI KOROZYON Taşıma sırasında makinaların kısmen veya tamamen askıya alınarak etkili olabilecek yüklerin kaldırılması gerekir. 74

75 KAZIMALI KOROZYON Diğer yandan yükü yeterince artırarak bağıl kayma miktarını azaltmak, hatta sıfıra indirgemek mümkündür. Böylece yükü yeterli düzeye çıkartarak kazımalı korozyon önlenebilir. 75

76 KAZIMALI KOROZYON 2- Temas eden yüzeylerin viskositesi düşük yağ veya gresle kaplanması: Bu önlem sürtünmeyi azalttığı gibi ara yüzeyde mevcut boşlukların yağla dolmasına olanak sağlar 76

77 KAZIMALI KOROZYON Böylece kazımalı korozyon için gerekli olan havanın ara yüzeye girmesi engellenmiş olur. Temas eden yüzeyleri fosfatlayarak yağlamanın etkenliğini arttırmak mümkündür. 77

78 KAZIMALI KOROZYON 3- Bağıl kaymayı azaltıcı önlemlerden biri de yüzeyler arası sürtünmenin azaltılmasıdır. Bu amaçla yüzeyleri kurşunla kaplamak yararlı olur. Belirli bir süre (örneğin taşınma boyunca) parçalar arası bağıl hareketi söndürerek görevlerini yerine getiren bu tür kaplamalar normal çalışma koşullarında çabucak aşınarak yerlerini gerçek malzemelere terkederler. 78

79 KURŞUN ve ALAŞIMLARI Kurşun metalinin ağır oluşu onun ağırlık olarak ta kullanınımına yol açar. Yumuşaklığı, kurşunun tel çekmede yağlayıcı göreviyle kullanımına yol açar. 79

80 KAZIMALI KOROZYON 4- Malzeme seçimi: İlke olarak sert malzemelerin yumuşak malzemelerle eşlenmesi önerilebilir. Bu koşullarda sert malzemenin kazınması olanaksızdır. Yumuşak malzeme ise kazınmayıp yalnızca deformasyona uğrar. 80

81 KAZIMALI KOROZYON Ayrıca yumuşak malzemenin kolaylıkla şekil değiştirmesi ara yüzeydeki boşlukların dolmasını ve böylece hava girişinin engellenmesini sağlar. Yükün yeterli olduğu hallerde örneğin kalay, gümüş, indiyum ve kadmiyum ile kaplanmış parçaların çelikle beraber kullanılmaları önerilebilir 81

82 KAVĠTASYON Su türbinleri ve pompa kanatları, gemi pervaneleri ve benzeri sistemlerde rastlanan bozunma türüdür. 82

83 KAVĠTASYON. 83

84 KAVĠTASYON Hızla sıvıların malzeme yüzeyine yakın bölümlerde oluşan düşük basınç kabarcıkları giderek büyürler ve patlarlar. 84

85 KAVĠTASYON Kavitasyona yol açan su kabarcıkları 85

86 KAVĠTASYON Böylece başlatılan şok dalgaları yüzeye çarparak malzeme içinde yüksek gerilimlerin oluşmasını sağlarlar. Gözlemler bu gerilimlerin malzemenin plastik deformasyonuna yol açacak düzeye ulaşabildiklerini göstermektedir. 86

87 KAVĠTASYON. 87

88 KAVĠTASYON Şok dalgalarının yüzeye çarpması sırasında malzeme yüzeyini örten tabaka yer yer yara alarak koruyucu özelliğini kaybeder. Bu bölgeler pasif tutumdan aktif tutuma geçerek çözünürler. 88

89 KAVĠTASYON. 89

90 KAVĠTASYON Kabarcıkların oluşumu, büyümeleri ve patlamaları çok kısa sürelerle tekrarlandığında bozunma hızı genellikle çok yüksektir. Çukurcukların çoğalması ile gelişen yüzey kabalaşması türbülansı ve bu nedenle de kavitasyon hızını artırıcı bir etmendir.. 90

91 KAVĠTASYON. 91

92 KAVĠTASYON Kavitasyon hızı ortamın saldırganlığı ile artar. Ancak bu artış çukurcuk korozyonuna yol açabilen ortamlarda daha belirgindir. Ortamda çözünmüş oksijen ve katı parçacıklar kavitasyonun hızını arttırıcı diğer etmenlerdir.. 92

93 KAVĠTASYON Kavitasyon hızı sıcaklıkla artarak 45 C yakınında en yüksek değerine ulaşır. Daha yüksek sıcaklıklarda kavitasyon hızının azaldığı görülür.. 93

94 KAVĠTASYON. 94

95 KAVĠTASYON Kavitasyona karşı alınabilecek önlemlerin başında malzeme seçimi gelir. Örneğin krom ve krom-nikel paslanmaz çelikler düşük alaşımlı çelikler ve bakır alaşımlarına oranla daha mukavemetlidirler.. 95

96 KAVĠTASYON Ayrıca sert ve korozyona mukavemetli yüzey kaplamaları ve astarlar da başarı ile kullanılabilir. Malzemenin sürekliliği de önemlidir. Çünkü, yüzey düzgünlüğü gerçekleştirilerek kabarcıkların oluşumuna elverişli noktaların sayısı minimum düzeye indirgenebilir.. 96

97 KAVĠTASYON Şok dalgalarını söndürücü özellikte malzeme veya yüzey kaplamaları kullanmak yarar sağlar. Kabarcıkların oluşumuna yol açıcı basınç düşmesi ve türbülans uygun tasarım yolu ile önemli ölçüde azaltılabilir. 97

98 KAVĠTASYON Kavitasyona karşı katodik korumanın başarı ile kullanılabileceği haller vardır. Katodik korumanın yararlı etkisinin malzeme yüzeyini kaplayan hidrojen kabarcıklarının şok dalgalarını söndürme özelliğinden ileri geldiği sanılmaktadır.. 98

99 HĠDROJEN NEDENLĠ KOROZYON Bazı metaller, korozif ortamın farklı özelliklerde olması gerekmeksizin sulu ortamlara maruz kaldığında kırılırlar. Seyreltik H 2 SO 4 veya HCl içerisinde gerilim altında olan yüksek mukavemetli bir karbon çeliği birkaç dakika gibi kısa sürede kırılabilir. 99

100 HĠDROJEN NEDENLĠ KOROZYON Şekil 84. Kutu sementasyonuyla sertleştirilmiş, su verilmiş ve temperlenmiş 29 HRc sertliğinde martensitik bir çelikte hidrojen gevrekliğinin yol açtığı korozyon X50 100

101 HĠDROJEN NEDENLĠ KOROZYON H 2 SO 4 ile kimyasal temizlemede veya elektrolitik kaplamadan sonra çelik yaylarda gözlemlenen hasar bu tip kırılmalara örnek teşkil eder. Burada ortak nokta, çatlamanın ya korozyon reaksiyonları ile veya metal içerisine giren H 2 tarafından meydana getirilmiş olmasıdır. 101

102 HĠDROJEN NEDENLĠ KOROZYON Şekil 85. Hidrojen nedenli korozyon problemi 102

103 HĠDROJEN NEDENLĠ KOROZYON Bu şekilde olan hasarlar hidrojen gerilme çatlaması şeklinde adlandırılır. Çatlaklar genellikle tane boyunca olmaktadır. 103

104 HĠDROJEN NEDENLĠ KOROZYON Şekil 86. Çelik malzemede H2S in neden olduğu hidrojen kökenli korozyon çatlakları. 104

105 HĠDROJEN NEDENLĠ KOROZYON Korozyon başlangıcı sisteme atomik hidrojen girmesi ile oluşur. Asitler ile yüzey temizlemede veya kaplama işlemlerinde hidrojen kırılganlığına rastlanır. 105

106 HĠDROJEN NEDENLĠ KOROZYON 106

107 HĠDROJEN NEDENLĠ KOROZYON Çeliklerde Bi, Pb, P, Se, Te ve en önemlisi As hidrojen kırılganlığını artırır. Çünkü bunlar moleküler hidrojenin oluşumunu engelleyerek sistemin atomik hidrojene doymasına neden olurlar. 107

108 HĠDROJEN NEDENLĠ KOROZYON 108

109 HĠDROJEN NEDENLĠ KOROZYON Yüksek mukavemetli çeliklerde, titanyum ve diğer bazı metallerde hidrojen gevrekliği önemli bir sorundur. Ortamdan hidrojenin uzaklaştırılamaması veya korozyona dayanıklı alaşımların kullanılmasıyla bu problem önlenebilir. 109

110 HĠDROJEN NEDENLĠ KOROZYON 110

111 HĠDROJEN NEDENLĠ KOROZYON Redüksiyon reaksiyonunun bir sonucu olarak çeliğe hidrojen girdiğinde hidrojen kabarması oluşabilir. Genellikle metal içerisindeki hatalara ve inkluzyonlara yerleşen hidrojen tek-atomları, başka bir atomla karşılaşıncaya kadar yayınır. 111

112 HĠDROJEN NEDENLĠ KOROZYON Sonuç olarak oluşan hidrojen molekülleri göç yolundan daha büyük hale gelir, yayınamaz ve metal içerisinde hapsolur. Böylece, Şekilde görüldüğü gibi malzemenin yarılmasına neden olabilir. 112

113 BETONDA HAVA KOROZYON TUZ 113

114 BETONDA KOROZYON Eğer su ile dolmamış çatlaklar varsa, bu çatlaklar oksijenin yayınma yolu olarak davranır. 114

115 BETONDA KOROZYON Şekilden de görülebileceği gibi gözenekli beton boyunca çelik donatı yüzeyine oksijen giririşi olur. 115

116 BETONDA KOROZYON. 116

117 BETONDA KOROZYON. 117