Korozyon nedir? Korozyon en genel anlamda malzemelerin çevre etkisiyle bozularak kullanılamaz hale gelmesidir. Ancak bu terim daha çok metal veya alaşımlarının bulundukları ortam ile kimyasal reaksiyonlara girerek metalik özelliklerinin kaybetmesi olayı için kullanılır.
Ve diğerleri... Malzemenin delinmesi ile oluşan ürün kaybı, Çevreye yayılan ürünün neden olduğu kirlilik ve zararlı etkiler, Ürünün yanıcı olması durumunda yangın veya patlama tehlikesi, şehir suyuna karışması durumunda salgın hastalık tehlikesi, İşletmenin durması sırasındaki ekonomik kayıplar, Korozyona uğrayan malzemenin değiştirilmesi için harcanan işçilik.
Neleri etkiler Korozyon yaşamımızı bir çok açıdan oldukça etkilemektedir. Metalden yapılmış her şey korozyondan etkilenir ve bunun akabinde de önemli ölçüde ekonomik kayıplara neden olur. Yer altı boruları, depolama tankları, köprüler ve hava alanları gibi alt yapı sistemlerinde olduğu gibi, kişisel kullanım araçlarından otomobiller, beyaz eşya, su ısıtıcıları ve metal aksesuarlı mobilyalar vb. korozyon yüzünden heba olmaktadır
Kayıplar... Korozyonun bir yılda Amerika Birleşik Devletinde 70-100 milyar $ n üzerinde olduğu tahmin edilmektedir. Ülkemizde de geniş kapsamlı bir araştırma olmamasına rağmen, korozyon kayıplarının gayri safi milli hasılamızın %5 ini oluşturduğu tahmin edilmektedir. Bu kayıpların da % 50 sinin önlenebilir nitelik taşıdığı tahmin edilmektedir. Korozyon sonucu ortaya çıkan fakat, metal kaybı gibi açıkça görünmeyen çeşitli kayıplar da söz konusudur. Bunları şu şekilde sıralayabiliriz:
Neden Olur? Teknolojik öneme sahip metallerin, birkaç istisna dışında, hemen hemen tümü tabiatta bileşik halinde bulunur. Başka bir deyişle metallerin tabiatın etkisine milyonlarca yıl dayanabilen şekli bileşik halidir. Bileşiklerden metal veya alaşımların üretimi ancak ilave sermaye - malzeme - enerji - emek ve bilgi sarfı ile mümkündür.
Neden olur? Üretilen metal ve alaşımların ise tekrar kararlı halleri olan bileşik haline dönme eğilimleri yüksektir. Bunun sonucu metalik malzemeler, içinde bulundukları ortamın elamanları ile reaksiyona girerek önce iyonik hale ve oradan da ortamdaki başka elementlerle bileşik haline dönmeğe çalışırlar, yani kimyasal değişime uğrarlar ve bozunurlar. Sonuçta metal veya alaşımın bazı özellikleri (kimyasal - fiziksel - mekanik vb..) istenmeyen değişikliklere yani zarara uğrar. Korozyon hem metal ve alaşımın bozunma reaksiyonuna (yani oksitlenmesine), hem de bu reaksiyonun sebep olduğu zarara verilen addır.
Etki eden faktörler Malzeme seçimi Parça boyutu Coğrafi yerleşim Isıl işlem Elektrolit Mikrobiyolojik organizmalar Mekanik gerilmeler
Malzeme Seçimi Üretimi düşünülen bir parçanın korozyona karşı olan direncinde malzeme seçimi ilk sırada gelir. Özellikle korozif ortamda çalışan parçaların üretimi esnasında korozyona daha az meyilli metal veya alaşımların kullanılması gerekir. Birbirine bağlanmış iki farklı metal arasında meydana gelecek korozyonun hızı bu metallerin aktivitesine bağlıdır. Aktiviteleri arasındaki fark ne kadar büyük olursa korozyon o kadar hızlı meydana gelir.
Parça Boyutu Korozyonun yapacağı etkiyi önlemek amacıyla metalin kesit büyüklüğünün değiştirilmesi genellikle tercih edilmez. Birbirine temas edecek şekilde iki farklı metal birlikte kullanıldığında metallerden aktif olanı ince kesitli ise korozyon hızlı ve hasarlı olarak gerçekleşir. Eğer aktif olan metal kalın kesitli ise korozyon yavaş ve az hasarlı gerçekleşir. Bu durumda iki metal arasında yalıtım gerekebilir. Aksi halde anot durumundaki metal kullanılmaz hale gelecektir.
Coğrafi Yerleşim İklim bölgelerindeki şartlara göre meydana gelebilecek korozyonun şiddeti değişebilir. Deniz Rutubet Sanayi (SOx gazları) Çöl (sıcaklık ve kum fırtınası)
Isıl İşlem Isıl işlem sonrasında büyük metal parçaların her bölgesinde aynı oranda soğuma meydana gelmez, metalin değişik bölgelerinde kimyasal kompozisyon farkı oluşur. Bu durum aynı parçada farklı aktivite bölgeleri oluşturarak galvanik korozyona neden olabilir. Haddeleme, dövme ve presleme ile üretilen alaşımlar yönlenmeye göre değişen özelliklere sahip olur. Isıl işlem metalin korozyona karşı direncini artırmada önemli bir etkendir. Buna karşılık, uygun olmayan ısıl işlemler metalin korozyona karşı olan direncini azaltır.
Elektrolit Eriyikteki iyon sayısı arttıkça iletkenlikte artar ve buna bağlı olarak da elektrolitin iletkenlik derecesi de artarak korozyonu hızlandırır. Suda çözünmüş oksijen miktarı da korozyon oluşumunu etkiler. Farklı konsantrasyonda oksijen içeren çözeltilere daldırılan metallerde korozyon oluşur. Ayrıca, aynı yüzey üzerinde farklı konsantrasyonlarda elektrolit bulunması durumunda da korozyon meydana gelir, bu duruma korozyon derişim pili denir.
Mikrobiyolojik Organizmalar Çürüyen ölü mikrobiyolojik organizma parçaları ve canlı organizmaların yapmış oldukları asit salgıları rutubetten dolayı korozyonun oluşmasına neden olur. Örneğin; uçakların özellikle yakıt depolarında önemli sorunlar meydana getirebilirler. Bunlar sadece yakıta karışmakla ve göstergeleri yanıltmakla kalmayıp, yakıt depolarının korozyona maruz kalmasına da neden olmaktadırlar. Bunlar depo içerisindeki su ile yakıtın birleşme noktalarında bulunur. Su yakıttan ağır olduğu için, su tabakası alttadır. Bu durumda yakıt hattı tıkanabilir ve yakıt deposunun metal yüzeyinin koruyucu kaplaması mikrobiyolojik organizmalar tarafından zedelendiği zaman korozyona uğrar.
Mekanik Gerilmeler Mekanik şekillendirme, kaynak veya ısıl işlem gibi üretim süreçleri metal parçalarında bazı kalıcı gerilmelere sebep olur. Bu kalıcı gerilmeler önemli bölgelerde hızlı bir şekilde hasara neden olabilecek korozyonu meydana getirebilirler.
Korozyon çeşitli ortamlar içinde değişik şekilde ortaya çıkar. Esas olan çözünmüş halde iyon içeren bir çözeltinin (elektrolitin) bulunmasıdır. Bu açıdan bakıldığında yalnız sulu çözeltiler değil, hava, zemin, beton gibi rutubet içeren ortamlar da korozyona neden olabilirler. Bütün bu ortamlar içinde elektrolitik tipte korozyon olayı gerçekleşir.
KOROZİF ORTAMLAR Atmosfer Ortamı Su altı ve yer altı Ortamı Deniz ortamı
Atmosferde bulunan tanklar, depolar, direkler, korkuluklar, zemin içinde bulunan boru hatları, beton içinde bulunan betonarme demirleri ve deniz içindeki gemiler, iskeleler korozyon olayı ile karşı karşıyadır. Bütün bu ortamlarda meydana gelen korozyon olayı aynı karakterde olmakla beraber, değişik ortamlarda metal yüzeyine oksijen difüzyon hızı birbirinden farklı olduğundan korozyon hızları ve etkisi de birbirinden farklıdır.
ATMOSFERİK KOROZYON Yapılan araştırmalar tüm metalik yapıların yaklaşık % 80 inin atmosferik etki altında kaldığını göstermiştir. Köprüler, direkler, çatılar, balkonlar, korkuluklar, depolar, raylar, taşıt araçları vs. birçok metal yapı sürekli olarak atmosfer etkisinde kalmaktadır. Özellikle endüstriyel olarak kirlenmiş atmosferlerin etkisinde kalan çıplak metal yapılar kısa sürede korozyona uğrarlar. Örneğin çeliğin atmosfer içindeki korozyon hızı su altı ve yeraltı korozyon hızına göre çok az olmasına rağmen, atmosferik korozyonun neden olduğu kayıpları, toplam korozyon zararlarının hemen hemen yarısını oluşturur.
Atmosferik Korozyonuna Etki Eden Faktörler Hava rutubeti Yıllık yağış Rüzgar hızı Havanın kirlenme derecesi Hava sıcaklığı
Atmosferik Korozyondan Korunma Yolları Ortam koşullarına daha dayanıklı bir metal seçmek veya metal yüzeyini başka bir metal ile kaplamak Bilinçli bir tasarım ile korozyon reaksiyonu hızını minimuma indirmek Boya ve benzeri organik kaplamalar ile metali çevreden tam olarak yalıtmak
YER ALTI VE SUALTI KOROZYONU Çeşitli amaçlarla yeraltına veya sualtına konulmuş olan metal yapılar öncelikle çelik borular, kazıklar, tanklar, suyun ve zeminin korozif etkisi nedeniyle kısa sürede korozyona uğrayarak kullanılmaz hale gelirler. Yeraltı ve sualtında korozyon hücrelerinin oluşma nedenleri çok çeşitlidir.
Nedenleri... Galvanik etki sonucu oluşan korozyon Zemin yapısındaki farklılıktan ileri gelen korozyon Farklı havalanma sonucu oluşan korozyon Kaplama bozuklukları sonucu oluşan korozyon Biyolojik korozyon Kaçak akım korozyonu
Yer altı Korozyonuna etki eden faktörler Zemin yapısı ve rutubeti Zemin boşluklarında bulunan oksijen konsantrasyonu Zemin redoks potansiyeli Zemin ph değeri Zemin özgül elektrik direnci Zemin içinde bulunan mikroorganizmalar
Su altı korozyonuna etki eden faktörler Oksijen konsantrasyonu ph değeri Kalsiyum karbonat çökelmesi
DENİZ SUYU İÇİNDE KOROZYON İletkenliği oldukça yüksek olan deniz suyu, temas ettiği metalik yapılar için şiddetli korozif bir ortam oluşturur. Özellikle demir ve yumuşak çelik demir suyu içinde süratle korozyona uğrar. Deniz suyu içinde en büyük bileşen olarak bulunan klorür iyonu ve diğer halojenler, çeliğin pasifleşmesini önleyerek çukur korozyonu oluşmasına neden olurlar. Diğer taraftan deniz suyu direncinin düşük oluşu metal yüzeyinde oluşan korozyon hücrelerinin etkinliğini arttırır.
Çeliğin deniz suyu içindeki korozyonu su altı korozyonuna benzer şekilde yürür. Anodik reaksiyon sonucu metal iyonları çözeltiye geçer. Bunlar anot bölgesinde birikmeyip, suda kolay çözünebilen klorür tuzları halinde uzaklaşır. Deniz suyu ph derecesi 8 civarında olduğundan katot reaksiyonu yalnızca oksijen redüksiyonu şeklinde yürüyebilir. Bu durum deniz içindeki korozyon olaylarının esas itibariyle metal yüzeylerine oksijen difüzlenmesine bağlı kalmasına neden olur.
Deniz içi çelik yapıların korozyon hızı ortalama olarak 0,10 0,125 mm/yıl verilmekle beraber, bu değer başta metal yapının karakteristikleri olmak üzere, birçok çevresel faktöre bağlıdır. Bu faktörler, yapının sabit oluşu (çelik kazıklar), yüzmesi (dubalar), hareketli oluşu (gemiler) veya taşıyıcı olması (tanklar) halinde değişik şekilde etki eder. Diğer taraftan, deniz suyunun ph derecesi, tuzluluğu, çözünmüş oksijen konsantrasyonu da coğrafi bölgelere ve derinliğe bağlı olarak farklılık gösterir.
Asidik Ortamda: 2H+ + 2e H2