KOROZYON KOROZYON Günümüzde, korozyon, endüstriyel yatırımları ve üretimin maliyetini etkileyen en önemli faktörlerdendir. Korozyon, malzemenin bulunduğu ortam tarafından kimyasal saldırıya uğrayarak bozulmasıdır diye tanımlanabilir. Korozyon büyük zararlara yol açarak önemli israf kaynaklarından birini oluşturur. Korozyon nedeniyle meydana gelen malzeme, enerji ve emek kaybının yıllık değeri ülkelerin gayri safi milli gelirlerinin yaklaşık % 5 i düzeyindedir. Kaynak yöntemi ile imal edilen parçalarda korozyona karşı direnç konusu içerisinde malzemenin metalurjik özelliklerinin yanında kaynak tasarımlarınında büyük önemi vardır. 1
Korozyon Korozyon, malzemelerin içinde bulundukları ortamın etkisiyle, kimyasal ve elektrokimyasal reaksiyonlar sonucunda fiziksel, kimyasal ve mekanik özelliklerinde değişimlerin meydana gelmesidir. Genel anlamda korozyon, metal ve alaşımlarının çevreleri ile kimyasal ve elektrokimyasal tepkimeleri sonucu bozunumlarıdır. Kimyasal korozyon metal ve alaşımların gaz ortamlar içindeki oksitlenmeleridir (kuru korozyon). Metal ve alaşımların sulu ortamlar içindeki bozunumları ise elektrokimyasal veya ıslak korozyon olarak adlandırılır. Altın ve platin dışındaki metallerin tamamı doğada oksitlenmiş halde bulunurlar. Metalleri oksitlerinden ayırmak zorlu bir süreçtir ve büyük miktarlarda enerji ile gerçekleştirilir. Termodinamik anlamda, bu süreç sonunda metaller daha yüksek bir enerji düzeyine taşınırken, entropileri düşer. Metallerin doğadaki durumlarına dönme eğilimi korozyon olayının arkasındaki itici güçtür. Korozyonu; korozyon mekanizmasına göre, korozyona uğrayan malzemenin cinsine göre, endüstriyel branşa göre, korozif ortamın türüne göre ve korozyona uğrayan malzemenin görünümüne göre sınıflandırabiliriz. Korozyon Mekanizmalarına Göre Korozyon Türleri Fiziksel Korozyon Organik sıvıların yada ergimiş metallerin neden olduğu korozyon türüdür. Korozyon doğrudan fiziksel çözünme yada katı hal değişimi ile gerçekleşir. Civa yada ergimiş alüminyumun metal malzeme yüzeyinde korozyona neden olması fiziksel korozyona örnek olarak gösterilebilir. Kimyasal Korozyon Metal malzemelerin direkt olarak ortamla reaksiyona girmesi sonucu oluşur. Atmosferik koşullarda en önemli korozif maddeler O2, H2S ve halojenler olduğundan genelde metal yüzeyinde korozyon ürünü olarak oksitler ve sülfürler oluşur. Kimyasal korozyon yüksek sıcaklıklarda meydana geldiğinden yüksek sıcaklık korozyonu olarakta adlandırılmaktadır. Bu korozyon türüne örnek olarak, kazanların alevle yada sıcak gazla temas ettiği bölgelerde meydana gelen korozyon verilebilir. Elektrokimyasal Korozyon Sulu ortamda metal ve alaşımlarının bozulmaları ile meydana gelen korozyon türüdür. Elektrokimyasal korozyon mekanizmasında, elektron alışverişi ara yüzeyde meydana gelir. Bu mekanizmanın gerçekleşebilmesi için; aralarında potansiyel fark bulunan malzemelerin aynı ortamda olması ve elektron akışının sağlanabileceği bir elektrolit olması gereklidir. Çelik bir sacın yüzeyini Sn ile kaplandığında, kaplama tabakasının altında kalan çelik sac korozyona uğrar. Bu durumda, çelik sac anot, Sn ise katot olarak davranmaktadır. Oluşan anotkatot reaksiyonu sonucunda çelik sac korozyona maruz kalır. Çelik sacın yüzeyi Zn kaplandığında ise çelik sac katot, Zn ise anot olarak davranır ve Zn kaplama tabakası korozyona uğrar. Bunun nedeni galvanik seride Zn nun potansiyelinin çeliğe göre düşük olmasıdır. 2
Korozyon Mekanizmasına Göre Korozyon Türleri Elektrokimyasal Korozyon Elektrokimyasal korozyonda elektron alışverişini gerçekleştiren bir elektrolit ve iki tanede elektrot vardır. Katot reaksiyonu bir indirgenme reaksiyonudur. Anot ise bir yükseltgenme reaksiyonudur. Katot reaksiyonu: n M+ + n e- Mn Anot reaksiyonu: M Mn+ + n e- Sonuç olarak anodik davranış gösteren malzeme korozyona uğrarken, kotodik davranış gösteren malzeme ise korunur. Şekil 5.1 de korozyon hücresi, diğer adıyla galvanik hücre gösterilmiştir. Galvanik Hücre Elektrokimyasal Korozyon Elektrokimyasal korozyonda galvanik seri çok önemlidir. Galvanik seri, gerçek ortamlarda metallerin potansiyellerinin ölçülüp sıralanması ile elde edilen termodinamik bir seridir. Standart hidrojen elektrodu, belirlenmiş basınç altında hidrojen gazı ile süpürülen bir platin elektrottur. Oda sıcaklığında 1 mol/lt derişikliğindeki çözeltiler yardımıyla potansiyeli ± 0 volt olarak kabul edilen standart hidrojen elektrodu referans alınarak belirlenen değerler, standart elektrot potansiyelini oluşturur. Bu şekilde elde edilen potansiyellerin sıralaması galvanik seriyi verir. Malzeme Lityum Potasyum Sodyum Magnezyu m Alüminyu m Çinko Krom Demir Kadminyu m Nikel Kalay Kurşun Hidrojen Bakır Gümüş + 2e <=> Ni + 2e <=> Sn + 2e <=> Pb + 2e <=>H 2 + 2e <=> Cu + 2e <=> Hg + e <=> Ag Platin Pt ++ + 3e <=> Pt Altın Au + 3e <=> ++ + Au Civa Reaksiyon Li + + e <=> Li K + Na + Mg ++ Al +++ Zn ++ Cr ++ Fe ++ Cd ++ Ni ++ Sn ++ Pb ++ 2H ++ Cu ++ Hg ++ Ag + + e <=> K + e <=> Na + 2e <=> Mg + 3 e <=> Al + 2e <=> Zn + 2e <=> Cr + 2e <=> Fe + 2e <=> Cd Standart Elektrot Potansiyeli (V) -3,03-2,93-2,71-2,37-1,66-0,76-0,74-0,44-0,40-0,23-0,14-0,12 0,00 +0,34 +0,79 +0,80 +1,20 +1,45 3
KOROZYON Metal ve alaşımların çeşitli ortamlarda korozyon hızları birim yüzey alanı ve birim zamana düşen ağırlık olarak doğrudan bulunabilir. Korozyon hızlarını temel olarak metaller korozyon dayanımlarına göre aşağıdaki gibi sınıflandırılabilir : Doğrusal korozyon hızı 1. < 0.13 mm/yıl: Bu gruptaki metallerin korozyon dayanımları genelde iyidir. 2. 0.15-1.3 mm/yıl : Yüksek korozyon hızlarına izin verilen durumlarda bu gruba giren metallerin korozyon dayanımları yeterli olabilir. 3. > 1.3 mm/yıl: Bu gruptaki metallerin korozyon dayanımları yetersizdir. Korozyon hızının homojen olmadığı çukurcuk ve karıncalanma korozyonunda bu sınıflandırma geçersizdir. Korozyona Uğrayan Yüzeyin Görünümüne Korozyon Türleri Homojen Dağılımlı Korozyon Malzeme kaybının fazla olduğu, fakat kolaylıkla önceden fark edilebilen bir korozyon türüdür. Korozyona uğrayan kısımlarda aynı oranda malzeme kaybı oluşur. Korozyonun tüm yüzeyde eşit oranda oluşmasının sebebi, anodik ve katodik alanların sürekli yer değiştirmesidir. Yüzey kaplamaları, katodik koruma ve korozyon ortamının saldırganlığının azaltılması gibi önlemlerle homojen korozyon kontrol altına alınabilmektedir. Homojen dağılımlı korozyon 4
Korozyona Uğrayan Yüzeyin Görünümüne Korozyon Türleri Çukurcuk Korozyonu Çukurcuk korozyonu daha çok pasifleşebilen metallerde ve halojen iyonu içeren ortamlarda ortaya çıkmaktadır. Korozyonun genellikle çok dar bölgelerde yoğunlaşması sonucunda, malzeme yüzeyinde çukurcuklar oluşur. Metal yüzeyinde oluşan çukurcukların morfolojisi metal veya alaşımın cinsine göre değişmektedir. Malzeme kaybı az, ancak tehlikeli bir korozyon türüdür. Çoğunlukla parça delindiğinde korozyon oluşumu fark edilir. Örnek olarak, kondenser borularında oluşan çukurcuk korozyonu verilebilir. Al alaşımları ve paslanmaz çeliklerde daha yaygın görülen çukurcuk korozyonunun oluşumunda metal yüzeyindeki süreksizlikler ve mekanik hasarlarda önemli rol oynar. Çukurcuk korozyonu özellikle NaCl, CaCl2, MgCl2, AlC3 ve NaBr içeren ortamlarda, borularda ve tanklarda akış hızının azaldığı bölgelerde görülmektedir. Çukurcuk korozyonu Çukurcuk (Pitting) Korozyonu Deliğin hemen yanında oluşan çukurcuk korozyonu 5
Korozyona Uğrayan Yüzeyin Görünümüne Korozyon Türleri Seçici (Selektif ) Korozyon Bir alaşım içinde bulunan elementlerden birinin korozyona uğrayarak uzaklaşması sonucu oluşan korozyon olayıdır. Alaşımdaki belli bir metalin veya belirli bir fazın öncelikle çözünmesi sonucu ortaya çıkar. Bu tip korozyona en iyi örnek, pirinç alaşımı içinde bulunan çinkonun bakırdan önce korozyona uğramasıdır. Pirinç (Cu-Zn) malzemelerde, Zn miktarı % 15 i geçerse seçici korozyon meydana gelir Korozyon sonucunda malzemenin dayanımı büyük oranda azalır. Korozyonun etkili olduğu bölgelerde çekme dayanımının sıfıra indiği kabul edilir. Bu korozyonda parçada dayanım kaybı olmasına karşın parçanın dış görünüşünde renk değişimi dışında herhangi bir farklılık meydana gelmez. Seçici koroyon daha çok pirinç malzemelerde ve lamel grafitli dökme demirlerde görülmektedir. Çinkosuzlaşma veya dezinfikasyon sonucunda, boşluklu korozyon ürünü ile çevrili bakır kalır ve pirince özgü sarı renk yerini kızıla bırakır. Ferritik lamel grafitli dökme demirlerde, ferrit ile grafit arasında oluşan potansiyel farktan dolayı, ferrit anodik, grafit katodik davranak galvanik hücre oluştururlar. Sonuç olarak, süngerimsi yapıdan oluşan grafit iskelet açıkta kalır. Selektif korozyona karşı dizayn esasları Korozyona Uğrayan Yüzeyin Görünümüne Korozyon Türleri Aralık Korozyonu Cıvata ve perçin gibi bağlantı elemanlarındaki çok dar bölgelere korozyon sıvısının girmesiyle aralık korozyonu oluşmaktadır. Aralık korozyonu durgun çözeltilerin varolduğu ortamlarda, örtülü yüzeyler altında ve aralıklarda meydana gelmektedir. Korozyonun oluşabilmesi için aralığın, korozyon çözeltisinin girebileceği kadar yeterli darlıkta olması gerekmektedir. Cıvata, perçin ve vidanın kullanıldığı yerlerde kaynaklı bağlantıların tercih edilmesi, aralık korozyonunu önleyebilecektir. Perçinli bağlantıda aralık korozyonu 6
Kaynaklı Tasarımlarda Aralık Korozyonu Korozyona Uğrayan Yüzeyin Görünümüne Korozyon Türleri Tane içi korozyon Genellikle yük altında çalışan parçalarda görülen tane içi korozyonda; tane içi anot, tane sınırı ise katot görevi üstlenmektedir. Taneler arası korozyon Tane sınırlarının amorf yapıda olması dolayısıyla tane sınırlarının potansiyel farkı tane içine göre daha büyük olduğundan, daha soy yapıda olan tane içi korunur ve tane sınırı korozyona uğrar. Östenitik paslanmaz çeliklerde görülen krom karbür çökelmesi bu korozyon türüne örnek olarak verilebilir. Paslanmaz çelikte tane sınırlarında krom karbür çökelmesi 7
Korozyona Uğrayan Yüzeyin Görünümüne Korozyon Türleri Kaplama Altı ( Tabakalaşma) Korozyonu Endüstriyel ve denizel ortamlarda, özellikle Al ve alaşımlarında görülür. İki metal tabakası arasındaki nem sonucu iki tabakanın birbirinden ayrılması şeklinde ortaya çıkar. Hasar genellikle, haddeleme yönünde uzamış tane sınırlarında meydana gelmektedir. Galvanik Korozyon Galvanik korozyon, elektrot potansiyelleri farklı iki metal veya alaşımın aynı elektrolitik ortamda bulunması sebebiyle ortaya çıkmaktadır. Ortamdaki malzemeden daha soy olanı katot, diğeri ise anot olarak davranır ve anot olarak davranan malzeme korozyona uğrar. Bu tür korozyonun önlenmesinde; aynı ortamda çalışacak malzemelerin galvanik seriye göre seçilmeleri veya parçalar arasında iyi bir yalıtım yapılması gerekmektedir. Kazımalı Korozyon Birbirine temas eden ve yük altında çalışan iki metal arasında gerçekleşmektedir. Metallerin birbirine sürtünmesi sonucunda ortama giren O2, korozyon oluşumuna sebep olur. Mekanik Zorlamalı Korozyon Türleri Gerilmeli Korozyon: Özellikle gerilme altında çalışan ve mikro çatlak içeren parçalarda görülmektedir. Gerilmeli korozyon, gerilme ve korozyon etkisiyle metal malzemelerde meydana gelen bozunma, olarak tanımlanabilir. Bu korozyon tane sınırlarında çatlak oluşturarak, malzemelerin dayanımını azaltır. Bozunma parça yüzeyinde bulunan çatlaklarda veya gerilme yığılmasına yol açan diğer geometrik düzgünsüzlüklerde başlar. Gerilmeli korozyon, korozif ortamda bulunan korozyona duyarlı malzemelerde çekme gerilmesi etkisiyle çatlak oluşması ve ilerlemesi şeklinde meydana gelen bir olaydır. NH3, SO2 içeren endüstriyel ortamlarda ve denizel ortamda çalışan malzemelerde sıklıkla görülen tehlikeli bir korozyon türüdür. Bu korozyonun önlenmesinde; gerilmenin azaltılması, ortamın saldırganlığının azaltılması ve malzeme seçimi gibi faktörler rol oynamaktadır. 8
Mekanik Zorlamalı Korozyon Türleri Hidrojen Gevrekliği: Daha çok hacim merkezli kübik kafes yapısına sahip olan metallerde meydana gelir. Özellikle, petrol ve kimya endüstrisinde sıklıkla görülmektedir. Katot reaksiyonu sonucu oluşan hidrojen, malzeme içerisinde basınç bölgeleri oluşturur. Oluşan bu basınç, iç gerilmelere ve çatlamalara yol açar. Genellikle kübik hacim merkezli yüksek dayanımlı malzemelerde görülür. Hidrojen atomlarının bir kısmı metal bünyesine girerek orada bulunan boşluklara yerleşir. Daha sonra bu hidrojen atomları da molekül haline dönüşerek büyük bir hacim artışına neden olur. Molekül halindeki hidrojenin artık difüzlenme özelliği yoktur. Metal içinde bulunan hidrojen molekülleri metal boşluklarında büyük bir basınç oluşturarak metalin çatlamasına neden olur. Mekanik Zorlamalı Korozyon Türleri Hidrojen Gevrekliği: Kaynak işlemi sırasında oluşan yüksek sıcaklıkların etkisi ile malzeme yüzeyinde bulunan, nemli elektrotta bulunan veya kaynak atmosferinde bulunan hidrojen atomlarının metale absorbe olması olarak düşünebiliriz. Özellikle kaynak işlemlerinde hidrojen absorbsiyonu pek çok kaynak hatasının en önemli sebebi olarak gösterilir. 9
Mekanik Zorlamalı Korozyon Türleri Yorulmalı Korozyon: Dinamik yük altında çalışan malzemelerde görülen tane içi bir korozyon türüdür. Dinamik yükler altında çalışan malzemeler, yorulma nedeniyle dayanabilecekleri gerilmeden daha küçük gerilmelerin etkisi altında çatlayabilirler. Bu korozyon türüne özellikle tren tekerleklerinde rastlanmaktadır. Erozyon Korozyonu: Metal malzeme ile ortamdaki akışkan arasındaki bağıl hızın yüksek olduğu durumlarda oluşan korozyon türüdür. Özellikle akmakta olan sıvının yön değiştirdiği noktalarda, boru hatlarında, dirseklerde, pompalarda sıklıkla görülen korozyon türüdür. Erozyon Korozyonu Mekanik Zorlamalı Korozyon Türleri Kavitasyon : Sıvı içinde malzeme yüzeyine yakın yerlerde oluşan korozyon türüdür. Akış esnasında bazı noktalardaki basınç değişimi nedeniyle su buharlaşarak kabarcıklar oluşturur. Bu buhar kabarcıkları, yüzeyin pürüzlü bir noktasına temas ettiğinde patlayarak, malzemede hasar oluşturur. Kavitasyonda hem ortam, hem de korozyona uğrayan malzeme hareketlidir. Özellikle su türbinleri, pompa kanatları ve gemi pervanelerinde görülür. Gemi pervanesinde kavitasyon 10
Borular için dizayn önerileri Vanalar için dizayn önerileri 11
Isı değiştirgeçleri için dizayn önerileri Alüminyum ve Alaşımlarında Korozyon Alüminyumun korozyon dayanıklılığı yüzeyinde devamlı mevcut olan oksit filminin yapısına bağlıdır. Bu film alüminyumun çevresi ile reaksiyona girmesini önleyerek pasif halde kalmasını sağlar. Bu oksit tabakasının özgül ağırlığı alüminyumunkinden küçük olduğundan daima kaynak esnasında ergimiş banyonun üzerini örter. Kaynak esnasında meydana gelen bu tabaka dikişin içerisinde kalırsa mukavemet ve korozyona karşı dayanımı düşürür. Alüminyum ve alaşımlarının kaynağında kullanılan kaynak ilave çubuklarının esas malzeme ile aynı bileşende olması lazımdır. Farklı bir birleşim seçildigi takdirde farklı ergime dereceleri nedeni ile kaynak işlemi zor gerçekleştirilir ve aynı zamanda çesitli elemanların birbirleri ile temasları neticesinde korozyonu doğuran bir durum olmaktadır. 12
Bakır ve Alaşımlarında Korozyon Bakır korozyona karsı dayanıklılığı, iyi elektrik ve ısı iletkenliği ile kimya, elektroteknik ve gıda sanayinde önemli bir kullanım alanına sahiptir. Bakırlarda 700º C üzerindeki bir sıcaklığa kadar ısıtıldıkları zaman kristal yapıda buluna bakır oksit zerrelerinin tane sınırlarına göç etme ve oralarda birikme eğilimleri vardır. Bu durum malzemenin zayıflamasına ve korozyona karşı hassaslaşmasına sebep olmaktadır. Silikon bronzu bakıra mekanik özelliklerin geliştirilmesi için % 1-3 Si ilavesi ile gerçekleştirilen bir alaşımdır. Bu alaşımların tane sınırlarında birikintileri düşük ergime derecelerine sahiptirler (700º C - 825º C). Bundan dolayı bu sıcaklık değerleri arasında ve gerilim altında ancak mikroskop ile görülebilen tane sınırlarında mikro çatlaklar meydana gelmesine sebep olurlar. Nikel ve Alaşımlarında Korozyon Nikel beyaz, magnetik bir metaldir ve bakıra bir çok fiziksel ve kimyasal özelliklerinden ötürü benzerlik gösterir. Nikel alaşımlarına genellikle iyi kaynak yapılabilir. Ancak bazıları için özel önlemler alınması gerekebilir. Kaynak yapılan nikel alaşımı içerisinde kurşun ve kükürt bulunmaması gerekir. Aksi halde çatlama meydana gelir. Çelik üzerine elektroliz yolu ile nikel kaplanarak korozyona daha dayanıklı bir metal elde edilebilir. 13
Titanyum ve Alaşımlarında Korozyon Titanyum uçak ve kimya endüstrisinde çok kullanılır. Ayrıca alüminyum gibi titanyumda aktif bir metal olduğu halde, yüzeyiynde oluşan koryucu oksit tabakası nedeniyle korozyona karşı son derece dayanıklıdır. Titanyumun kaynağı zordur. Yüksek sıcaklıklarda hidrojen, azot ve oksijen gazlarına karşı çok hassastır ve 760 816 C üzerine ısıtıldıgı zaman, son derece gevrek bir yapıya sahip olan kaynak veya ısıdan etkilenmiş bölgeler meydana gelir. Bu yüzden kaynak islemi helyum veya argon gibi gazların koruyuculuğunda gerçekleştirilmelidir. Ergitilmiş titanyum yabancı maddeler ile çok kolay reaksiyona girdiği için yüzeyler çok iyi bir şekilde temizlenmelidir. PASLANMAZ ÇELİKLER VE PASLANMAZ ÇELİKLERDE KOROZYON Paslanmaz çelikler pasifleşebilen alaşımlardır ve bu çeliklerde pasifleşmeyi sağlayan asıl metal kromdur. Bilindiği gibi bütün paslanmaz çelikler esas olarak demir alaşımıdır. Eğer yüzeyde pasif film oluşmaz ise paslanmaz çeliklerde aynen diğer demir alaşımları gibi korozyona uğrayabilirler. Paslanmaz çelikler metalurjik yapıları göz önüne alındıklarında genel olarak 5 e ayrılırlar. 1. Martenzitik paslanmaz çelikler 2. Ferritik paslanmaz çelikler 3. Ostenitik paslanmaz çelikler 4. Çift fazlı paslanmaz çelikler 5. Çökelme yoluyla sertleşebilen paslanmaz çelikler 14
MARTENZİTİK PASLANMAZ ÇELİKLER Martenzitik paslanmaz çeliklerin korozyon dirençleri, yumuşak çeliklere oranla çok yüksek olmasına rağmen, östenitik paslanmaz çeliklere göre daha azdır. Şiddetli korozif olmayan ortamlarda, örneğin tatlı su ve atmosfer içinde korozyona karşı oldukça dayanıklıdırlar. Bu tip çeliklerde kritik soğuma hızları oldukça yavaştır, dolayısı ile bunlarda çok yavaş soğuma hızlarında dahi martenzit oluşur. Martenzit halde, sertleşmiş vaziyette korozyon dirençleri ise gayet iyidir. 815 C ye kadar paslanmazlık özelliklerini yitirmezler ve yalnız uzun süre sıcaklığa maruz kalırlarsa hafif bir korozyon başlangıcı olur. Bu nedenle bu tip çeliklerden yapılmış kaynaklı parçalar sürekli olarak 700 C nin üzerindeki sıcaklıklarda kullanılamazlar. FERRİTİK PASLANMAZ ÇELİKLER Ferritik paslanmaz çeliklerde krom yüzdesi %15-30 arasında değişir. Krom içeriklerinin yüsek oluşu korozyona karşı daha dayanıklı olmalarını sağlar. Bu tip çelikler normal atmosferik koşullardan ve oksitleyici kimyasal bileşiklerden etkilenmez. Ferritik paslanmaz çelikler genelde kaynak kabiliyeti açısından uygun olarak anılmazlar. Ostenitik paslanmaz çelikler ile kıyaslandığında ferritik paslanmaz çeliklerde gevrek kaynak dikişleri görülür. Klor iyonlarının bulunduğu ortamlarda pitting (oyuklaşma) korozyonuna olan dayanımı östenitik çelikten düşüktür. Ancak bileşime pasif tabakayı daha kararlı hale getiren molibden % 2-3 oranında ilave edilerek korozyon dayanımı östenitik çeliğinkine yakın hale getirilmektedir. Ferritik paslanmaz çeliklerin kaynağı ve korozyonu ile ilgili olarak; 1. Bu tip çeliklerin en önemli özellikleri katı halde bir faz dönüşmesi meydana gelmediğinden su verme yolu ile sertleştirilememeleri ve yüksek sıcaklık derecelerinde korozyon ve oksidasyon dirençlerinin yüksek olmasıdır. 2. Kaynaktan sonra 750 C 800 C arasında yapılan bir tavlama ve ardından hızlı soğutma, bu çeliklerde ITAB sünekliginin ve taneler arası korozyon direncinin artmasına yardımcı olur. 15
FERRİTİK PASLANMAZ ÇELİKLERDE TANELER ARASI KOROZYON Ferritik ve östenitik paslanmaz çeliklerde görülen krom karbürü çökelmesi, bu çeliklerin taneler arası korozyon dayanımı bakımından hassaslaşmalarına yol açmaktadır. Bunun yanı sıra özellikle hızlı soğuma şartlarında tane içlerine ince dağılmış şekilde çökelen katı eriyiklerin, mekanik dayanım yanı sıra korozyon dayanımını da olumsuz yönde etkilediği bilinmektedir. OSTENİTİK PASLANMAZ ÇELİKLER Ostenitik paslanmaz çelikler esas itibariyle demir-krom-nikel alaşımlarıdır. Bu tip çelikler kolay şekillendirilebilir ve kaynak yapılabilir. Bunun yanında korozyona dayanıklılıklarıda çok yüksektir. Ayrıca 200 serisi ostenitik paslanmaz çeliklerin korozyon dayanımları 300 serisi ostenitik paslanmaz çeliklerle göre daha azdır. Östenitik paslanmaz çeliklerin kaynağında başlıca üç kaynak problemi ile karşılaşılır. Bunlar sırası ile; 1. ITAB da "Krom Karbür" oluşması sonucu meydana gelen hassas yapı, 2. Kaynak dikişinde görülen "Sıcak Çatlak" oluşumu 3. Yüksek çalışma sıcaklıklarında karşılaşılan "Sigma Fazı" oluşumu riskleridir. 16
OSTENİTİK PASLANMAZ ÇELİKLERDE TANELER ARASI KOROZYON ITAB ın 427-871 C sıcaklığa kadar ısınan bölümünde yeralan tane sınırlarında çökelen ve taneler arası korozyonu hızlandıran krom karbürler burada "Hassas Yapı" oluşmasına neden olurlar. Bu oluşum sırasında bir miktar krom çözeltiden tane sınırlarına dogru yer değiştirir ve bunun sonucunda bu bölgesel alanlarda krom miktarında azalma olacağı için korozyon dayanımı düşer. Bu sorun, kromla birleşerek krom karbür oluşmasına neden olan karbonun yapıda düşük seviyelerde tutulduğu düsük karbonlu (L tipi) ana metallerin ve dolgu metallerinin kullanılmasıyla önlenebilir. 304 kalite paslanmaz çeliğin tane sınırlarında krom karbür çökelmesi OSTENİTİK PASLANMAZ ÇELİKLERDE TANELER ARASI KOROZYON Diğer bir öneleme yöntemi ise stabilize edilmiş olan paslanmaz çelik ana malzemelerin ve dolgu metallerinin kullanılmasıdır. Bu sayede stabilizatör görevi gören alaşım elementleri karbon ile reaksiyona girecek ve krom miktarının azalmadan yapıda kalması sağlanacağından korozyon dayanımında herhangi bir düşüş ile karşılaşılmayacaktır. Aşşağıdaki şekilde krom karbür çökelmesi hassas bölgede oluşan korozyon gözükmektedir: 17
OSTENİTİK PASLANMAZ ÇELİKLERDE SICAK ÇATLAK OLUŞUMU Sıcak çatlamanın temel nedeni; S ve P gibi elementlerin oluşturduğu ve tane sınırlarında toplanma eğilimi yüksek olan düşük erime sıcaklığına sahip metalik bileşimlerdir. Bu bileşimler, eğer kaynak dikişinde veya ITAB da bulunuyorsa, tane sınırlarına dogru yayılırlar ve kaynak dikişi soğurken, çekme gerilmeleri oluştuğunda çatlamaya neden olurlar. KOROZYONA KARŞI TASARIM UYGULAMALARI Bir yapının projesinin hazırlanmasından önce, henüz planlama aşamasında iken korozyon kontrolü göz önünde tutulmalıdır. Ancak böylece konu korozyon açısından ele alınarak tasarım için çeşitli seçenekler incelenebilir. Bir projede korozyon açısından kontrollerle başlanan tasarımlarda ilk önce korozyona dayanıklı bir malzeme seçilir ve daha sonra tasarım aşamasında önlemler alınabilir. Örneğin ölü köşeler, gereksiz açılar, dar aralıklar, iyi havalandırılmayan bölgeler, artıkların kolay toplandıgı yerler ve boş hacimlerde pislik, korozif atıklar ve sıvılardan kaçınılması gerekir. 18
KAYNAKLI PARÇALARDA ARALIK KOROZYONUNA KARŞI DİZAYN ESASLARI SELEKTİF KOROZYONA KARŞI DİZAYN ESASLARI Selektif korozyonun etkisini azaltmak için ITAB ın kabın içerisindeki maddenin bulunduğu bölgeye erişmemesi için cidar kalınlıgının daha kalın seçilmesi (a hali) veya kabın içeri konulması gerekir (b hali). Yani iki cidarlı bir konstrüksiyon seçilir. 19
GERİLMELİ ÇATLAK KOROZYONUNU ÖNLEMEK İÇİN DİZAYN ESASLARI 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. 20