Gerilmeli korozyon. Hidrojen gevrekliği. Yorulmalı korozyon. Aşındırmalı korozyon. Erozyon korozyonu. Kavitasyon korozyonu

Transkript

1 DOÇ.DR. SALİM ŞAHİN

2 Gerilmeli korozyon Hidrojen gevrekliği Mekanik zorlamalı korozyon türleri Yorulmalı korozyon Aşındırmalı korozyon Erozyon korozyonu Kavitasyon korozyonu

3 Yorulmalı Korozyon Malzemenin, özellikle başlangıçta korozyon varsa, çok düşük yük değişimlerinde dahi yorulma sonucu çatlaklar göstermesidir. Dinamik yük altında çalışan malzemelerde görülen tane içi bir korozyon türüdür. Gevrektir ve gerilmeli korozyonda olduğu gibi çatlaklar genellikle tane içi olmasına karşın dallanma biçiminde değildir. Yorulma çatlağı için gerekli tekrar sayısı korozyon varsa önemli ölçüde azalır, çatlağın ilerleme hızı da artar. Korozyon aynı anda birden fazla yerde çatlak başlatabilir. O zaman çatlaklar yüzeyden başlar çekme gerilmesi yönüne dik olarak ilerler.

4 Yorulmalı korozyona bir örnek Yüzey merkezli kübik yapıdaki 600 tipi nikel esaslı alaşıma uygulanan; (a) 325 C de su içerisinde yorulmalı korozyon testi (b) havada yorulma testi Sonucunda yorulmalı korozyon sonucunda taneler arası kırılma meydana gelirken (Şekil(a)), sadece yorulma uygulanan test sonucunda taneler içi kırılma meydana gelmiştir(şekil(b)).

5

6 Pirinçte korozyon yorulma çatlakları

7 Aşındırmalı korozyon Bu korozyon birbirine temas eden ve yük altında çalışan iki metal arasında titreşim gibi sürekli tekrarlı bir hareket olursa meydana gelir. Çukur, oyuk ve oksit pislikleri şeklinde görünür. Makinelerde, cıvata bağlantılarında rulmanlı yataklarda görünür. Metallerin birbirine sürtünmesi sonucunda ortama giren O 2 korozyon oluşumuna sebep olur. Mekanik aşınma ile kopan yüzey parçacıkları korozyona uğrayarak uyum pası diye adlandırılan korozyonun yarattığı maddeleri oluştururlar.

8

9 Gerilme Korozyonu Elektrolit içinde bulunan ve bir çatlak başlangıcı taşıyan parça üzerine çekme gerilmelerinin etkimesi ile ortaya çıkar. Gerilme nedeniyle hareket eden dislokasyonların yüzeyde meydana getirdiği kayma eşikleri, korozyon yavaşlatıcı oksit vb. tabakanın sürekliliğini bozar. Bu gibi hallerde koruyucu tabakanın yenilenmesi olaya özgü elektrolit tarafından engellenir ve korozyonun yerel olarak gelişmesiyle bir tünel oluşur. Çatlak ilerlemesi, çatlak ucundaki gerilme yığılması sonucu oluşan plastik şekil değişimi ve buna bağlı dislokasyon yoğunluğu nedeniyle anodik olarak çözünme şeklinde gelişir. Plastik şekil değişimi sonucu azalan gerilme yığılması, çatlak büyümesi ile taşıyıcı kesitin daralması ve ortalama gerilmenin artması sonucu yeniden etkinlik kazanır ve kırılma gerçekleşir.

10 Gerilme korozyonu her türlü malzemede görülebilir, ancak paslanmaz çelik gibi korozyona dayanıklı malzemeler koruyucu tabakanın hasar görmesi ile özellikle duyarlı hale geçebilirler. Gerilme korozyonu malzemeye ve elektrolite bağlı olarak hem taneler arası hem de taneler içi türden olabilir.

11 Paslanmaz Çelik Bir Telde Meydana Gelen Taneler Arası Gerilme Korozyonunun SEM Görüntüsü

12 Deniz suyuna maruz kalmış bir çelik çubuk. Çekme gerilmesinin maksimum olduğu yerlerde stres-korozyon çatlakları oluşmuş durumda

13 Gerilme Korozyonunu Önlemek İçin Gerilmeli çatlak korozyonunda çekme zorlamalarından kaçınmak gerekir. Kaynaklı parçaların gerilme giderme tavlamasına tabi tutulması veya çekme yerine basma gerilmelerinin sağlanması gerilmeli çatlak korozyonu tehlikesini azaltır. Kaynak dikişleri kesit yani kalınlık geçişlerine getirilmemelidir. Buralarda gerilme artar ve çekme zorlaması altındaki dikişte gerilmeli çatlak korozyonu oluşumu kolaylaşır.

14 Gerilme Korozyonunu Önlemek İçin Gerilmeli korozyon, dışsal bir gerilme uygulanmadan da meydana gelebilir. Hızlı sıcaklık değişimi sonucu meydana uniform olmayan genleşmeler de stres-korozyon çatlamalarına sebep olur. İki veya daha fazla fazdan oluşan alaşımlarda, fazların ısıl genleşme katsayıları farklı ise stres-korozyon çatlaması meydana gelebilir.

15 Hidrojen Gevrekliği Hidrojen gevrekliğinde katodik reaksiyon sonucu ortaya çıkan hidrojen iyonlarının malzeme içine yayınması ve daha sonra malzeme içi mikro boşluklarda hidrojen molekülünü meydana getirirken iç gerilmelere ve dolayısıyla çatlaklara yol açması söz konusudur. Hidrojen atomları molekül haline dönüşürken büyük bir hacim artışına neden olur ve molekül halindeki hidrojenin artık difüzlenme özelliği yoktur. Metal içinde bulunan hidrojen molekülleri metal boşluklarında büyük bir basınç oluşturarak metalin çatlamasına neden olur. Genellikle yüksek dayanımlı hacim merkezli kübik malzemelerde görülür.

16 Hidrojen gevrekliği Yüksek sıcaklıklarda yapılan ısıl işlemler ve kaynak işlemi sırasında hidrojen içeren bir atmosfer (su buharı, H 2 S vs) varsa hidrojen kırılganlaşması meydana gelir. H 2 S bu duruma sebep olan en önemli kaynaklardan birisidir ve petrol sıvılarında,doğal gazda,petrol kuyularının sıvılarında ve jeotermal sıvılarda bulunur. Hidrojen konsantrasyonunun 10-15ppm seviyesinde bile olması bu durumun gerçekleşmesi için yeterlidir. Hidrojenin sebep olduğu çatlaklar genellikle tanelerin içinden ilerler. Ancak bazı alaşım sistemlerinde taneler arası çatlak ilerlemesi de söz konusu olabilir.

17 Hidrojen gevrekliği Yüksek alaşımlı çelikler, özellikle martenzitik çelikler bu tip korozyona karşı düşük direnç gösterir. Beynitik, ferritik çelikler bu tip korozyona karşı nispeten daha dayanıklıdır. YMK yapıya sahip alaşımlar (östenitik paslanmaz çelikler,bakır, alüminyum ve nikel alaşımları) hidrojen korozyonuna karşı nispeten daha dayanıklıdır. Hidrojen kırılganlaşmasını engellemek için; alaşım yüksek sıcaklıklarda ısıl işleme tabi tutularak yapıdaki hidrojen ortamdan uzaklaştırılır.

18 Erozyon Korozyonu Bir metal ile korozif ortam arasındaki bağıl hareket nedeni ile metalin aşınması ya da parçalanma hızının artmasına erozyon korozyonu denir. Metal, yüzeyden iyon olarak uzaklaşır ya da katı korozyon ürünleri oluşturur. Oluşan korozyon ürünleri mekanik olarak metal yüzeyinden uzaklaşır. Türbülanslı ve ivmelenmiş akışla gelişir. En yaygın şekilde bakır, alüminyum ve kurşun alaşımlarında görülür. Akış yönünde çukurlar meydana gelir. Metal malzeme ile ortamdaki akışkan arasındaki bağıl hızın yüksek olduğu durumlarda oluşur. Özellikle akmakta olan sıvının yön değiştirdiği noktalarda, boru hatlarında, dirseklerde, pompalarda sıklıkla görülen korozyon türüdür.

19 Erozyon korozyonunun gelişimi

20 Pirinç kondansatör borusunun erozyon korozyonu: Akıntı yönüne doğru oluşan damla şeklindeki oyukların görünümü

21 Erozyon korozyonu Erozyon-korozyonu önlemek için, dizayn, akışkanın türbülansını azaltacak şekilde yapılmalıdır. Ayrıca akışkanın içinde katı taneciklerin bulunması engellenmelidir. Akışkanın hızının artması korozyon hızını artırır.

22 Kavitasyon Korozyonu Hızlı akan sıvıların malzeme yüzeyine yakın bölümlerinde oluşan alçak basınç kabarcıklarının büyümesi ve patlaması ile meydana gelir. Oluşan şok dalgalar, yüzeye çarparak malzeme yüzeyini örten tabakayı tahrip eder. Açığa çıkan metal çözünerek korozyona uğrar. Bu tür korozyona uğrayan yüzeylerin görünümü kaba ve deliklidir, oyuklar sıktır. Yüzeyde petek görünümü oluşur.

23 Kavitasyon Korozyonu Pervanelerde ve motor kanatlarında sık görülür. Özellikle pompaların emme yapmaları esnada bu korozyon oluşmaktadır.

24 Korozyondan Korunma Malzeme seçimi İnhibitör kullanımı Anodik koruma Katodik koruma Uygun tasarım Yüzey kaplama

25 Malzeme seçimi Korozyonu önlemenin en genel yolu kullanıldığı yere uygun metal ve alaşımların seçilmesidir. Genel olarak saf metallerin korozyona karşı dayanıklılıkları, az miktarda da olsa diğer elementlerden içeren metallere göre daha iyidir. Saf metaller yüksek fiyatları, yumuşak ve zayıf olmalarından dolayı çok tercih edilmezler.

26 Korozif Ortama Göre Malzeme Seçimi Örnekleri Deniz suyu yaklaşık %3.5 tuz (çoğunlukla NaCl) içerir ve bu yüzden tatlı sulara göre daha çok korozyona sebep olur. Dökme demir,çelik,alüminyum,bakır,pirinç ve bazı paslanmaz çelikler tatlı su ortamlarında kullanmak için uygundur. Titanyum,pirinç,bazı bronzlar,bakır-nikel alasımları ve nikel-krom molibden alaşımlarının tuzlu su ortamlarında meydana gelen korozyona karsı dayanımları yüksektir.

27 Korozif Ortama Göre Malzeme Seçimi Örnekleri Korozif ortam Nitrik asit Sodyum hidroksit Sulu sülfürik asit Hava Damıtık su Sıcak kuvvetli oksitleyici çözelti Derişik sülfürik asit Metal Paslanmaz çelik Nikel / nikel alaşımlar Kurşun Alüminyum Kalay Titanyum Çelik

28 Katodik koruma Korunmak istenen alaşım kendisinden daha reaktif (anodik) başka bir metal ile bir devre oluşturacak şekilde irtibatlandırılır. Akım uygulandığında, anottan katoda doğru bir elektron akışı olur, katotta bulunan korunması istenen metal değil anotta bulunan metal korozyona maruz kalır.

29 Bu amaçla genellikle magnezyum veya çinko kullanılır. Bu iki metal galvanik serinin anodik ucunda bulunurlar.

30 Bazı katodik koruma uygulama alanları Liman ve deniz yapıları Yer altı boru hatları Petrol depolama tankları Su depolama tankları

31 Yüzey kaplama Korozyondan korunmak için metalin koruyucu kaplamalar ile kaplanarak çevre ile yapı arasında az veya çok yalıtkan bir engel oluşturmak ekonomik bir yoldur. Kaplamaların kalitesi elektriksel dirençleri ile ilgili olup, ohm / mm 2 den büyük dirençliler korozyon açısından uygundur.

32 Malzemelerine göre kaplamalar Metalik Organik İnorganik Demiri kaplamak için kullanılan metallerin başında çinko gelir. Daha sonra nikel, kalay, kadmiyum, kurşun ve alüminyum kullanılır. Asfaltik boyalar, maden kömürü zifti, epoksi resin boyaları, klorlanmış sert plastik, polietilen kullanılır. Asit, baz gibi kimyasalların taşınmasında enamel kaplamalar uygundur. Genellikle feldspat, kaolin, boraks, soda ve litarj karışımı kullanılır. Enamel kaplamalar çok iyi kaplama özelliğine karşın, çarpmalara ve sıcaklık değişmelerine karşı dayanıksızdır.

33 Anodik koruma Anodik koruma, metalin potansiyelini korozyon potansiyeline göre daha anodik değerlerde tutarak korozyon hızının azaltılması yöntemidir. Metalin pasifleşmesi ile bağlantılıdır. Metal başlangıçta bir miktar çözünerek yüzeyini kapatır ve pasif bir tabaka oluşturur. Uygulanan anodik pasif potansiyelde, oluşan pasif tabakanın sürekliliği sağlanır.

34 Anodik koruma Anodik korumanın katodik korumadan farkı; katodik korumada, korunan metal katot olarak tutulur iken, anodik korumada anot olarak tutulur. Anodik korumada temel prensip pasiflik oluşturmaktır. Sınırlı sayıda alaşıma ve çevre şartlarına uygulandığından ve karmaşık olduğundan diğer yöntemlere nazaran daha az kullanılır.

35 İnhibitör kullanımı Korozif ortama az miktarda katıldıklarında metal ya da alaşımın korozyon hızını azaltan maddelere inhibitör denir. İnhibitör konsantrasyonu belirli bir değer aralığında olmalıdır. Optimum değerin altında veya üstünde korozyon hızı artabilir. Mesela kromat inhibitörlü ortamlarda kromat konsantrasyonu % 0,0016 nın altına düştüğü zaman korozyon hızı artar.

36 1 Metal yüzeyine adsorplanarak yüzeyde birkaç molekül kalınlığında film oluşturma 2 Yüzeyde çökelti oluşturarak yüzeyi kaplama 3 Metalle reaksiyona girerek korozyona neden olup, oluşan korozyon ürünleriyle yüzeyde pasif film oluşturma 4 Aşındırıcı iyonların etkisini ortadan kaldırma veya aşındırıcı iyonları ortamdan uzaklaştırma

37 İnhibitörler İnhibitörler anodik ve katodik olarak ikiye ayrılır. İki çesit anodik inhibitör vardır; kromat ve nitratlar gibi oksitleyici inhibitörler; fosfatlar ve molibden gibi oksitlemeyen anodik inhibitörler. Katodik inhibitörler katodik reaksiyonu yavaşlatırlar ve katodik bölgelerde seçimli çöktürme yaparlar. Antimon, kalsiyum ve çinko katodik inhibitörlere örneklerdir.

38 Uygun tasarım Korozif maddelerin depolandığı sistemlerde korozif ortamın (su vb) birikmesini engellemeye yönelik tasarımlar uygulanmalıdır. Ayrıca arasında sıvı birikintisine sebep olabilecek çok ince aralıklardan kaçınılmalıdır.

39 Bir arada bulunan birbirinden farklı metallerin arasındaki galvanik korozyonu engellemek için yalıtım malzemesi kullanılmalı.

40 Durgun bölge Durgun bölge Durgun bölge