Sıcak Daldırma Galvanizle Sürdürülebilir Korozyon Koruması S. Burcu Akyüz Akman GALDER Genel Galvanizciler Derneği Kozyatağı Bayar C. Gülbahar S. Ege Yıldız Sitesi No: 13 A Blok D: 5 Kadıköy İstanbul Türkiye Tel: +90 (216) 445 71 21 E-posta: burcu.akman@galder.org.tr Öz Korozyon yüzeyleri korunmayan metal ve metal alaşımların kaçınılmaz sonudur. Korozyona uğrayan ürünler enkesit kaybına uğrarlar ve bunun sonucunsa yapının tasarım güvenliğini azaltırlar. Sadece söz konusu çeliğe değil, tüm canlıların sağlığına da zarar verir. Dahası ulusal ekonomiyi etkiler. Korozyona uğrayan çelik milli servet kaybı ve doğal kaynakların israfıdır. Bu nedenle demir çelik ürünlerini korozyona karşı korumak sürdürülebilir gelişimin bir parçası ve hepimizin sosyal sorumluluğudur. Korozyona karşı korumada birçok yöntem vardır ancak yapısal çeliğin vazgeçilmezi, en avantajlı ve doğaya dost olanı sıcak daldırma galvaniz kaplamadır. Anahtar sözcükler: Sıcak Daldırma Galvaniz, Korozyon, Yapısal Çelik, Sürdürülebilirlik, Korozyon Koruması Giriş Bir mühendis yeni bir projeyi tasarlamaya başladığında, onun en ekonomik yapı olmasını amaçlar ancak en ekonomik her zaman en ucuz seçenek demek değildir. İlk maliyetin yanı sıra orta ve uzun vadede gelecek bakım/onarımlar da hesaba katılmalıdır. Aksi halde başlangıçta en ucuz olan malzeme ilerleyen yıllarda çok pahalıya mal olabilir. Çağımızda yapılar genellikle beton veya çelikle inşa edilmektedir. Şantiyede zamanın ve yapıda ağırlık oranında mukavemetin önemli olduğu durumlarda çelik özellikle tercih edilmektedir. Çelik güçlü bir metaldir ancak onun da korozyona karşı korunması gereklidir. Korozyon metalle bulunduğu ortam arasındaki fiziksel etkileşimdir ve metalin özelliklerinde bozunmayla sonuçlanır. Korozyona uğrayan ürünler kullanılamaz hale gelirler ve bu haliyle bulundukları yapıların bütünlüğünü tehlikeye atarlar. Sadece söz konusu çeliğe değil, ekonomiye de zarar verir. Sözgelimi 2013 yılında dünyadaki toplam korozyon kaybının maliyeti 5 trilyon dolardı. Korozyon doğal bir olaydır ve maalesef tamamen ortadan kaldırılamaz ama bazı yöntemlerle kontrol altına alınabilir. Sıcak daldırma galvaniz (SDG) kaplama bu 145
yöntemler arasında en avantajlısı; ekonomik, uzun ömürlü ve sürdürülebilir olanıdır. Sıcak daldırma galvanizle kaplanan çelik, performansından ödün vermeden yıllara meydan okur. Bu nedenle çeliği korumada SDG kaplamanın tercih edilmesi, doğal kaynakların ve ekonominin korunması adına önemlidir. Sıcak Daldırma Galvaniz İmalatı tamamlanan demir çelik ürünleri yüzey temizleme işlemlerinin ardından ergimiş çinko banyosuna daldırılır. Yaklaşık 450 o C de eriyik çinko, malzemenin kapalı hacimleri de dahil olmak üzere tüm yüzeylerini eşit olarak kaplar ve altta yatan çelikle metalürjik bağ oluşturur. Ürünün korozyondan etkilenmesini önler. Diğer korozyon koruma yöntemlerinin aksine katodik koruma özelliğiyle nakliye ve montaj sırasında darbe çizilme gibi nedenlerle kaplama zarar görse bile üstündeki çinko tamamen tükenene kadar altta yatan malzeme korozyondan etkilenmez. Şekil 1 - Sıcak daldırma galvaniz prosesi Ülkemizde sıcak daldırma galvaniz kaplama ulaşım ve enerji sektörleri başta olmak üzere yapı ve inşaat, tarım, hayvancılık, otomotiv ve denizcilik sektörlerinde, bağlantı elemanlarında ve şehir mobilyalarında tercih edilmektedir. Toplam üretimin %52 sini enerji ve ulaşım sektörleri kullanılmaktadır. Bunda bu iki alanda SDG kaplama kullanımının şartnamelerle gerekli kılınmasının da payı vardır. Oysa inşaat da en az bu 2 sektör kadar önemli bir alandır. Yapıların ömrünün uzamasında galvanizli çelik kullanılması avantaj sağlayacak ve bakım/onarım maliyetlerini azaltacaktır. Sıcak Daldırma Galvaniz Kaplamanın Avantajları Sıcak daldırma galvanizin birçok avantajı vardır. Bunların içinden en dikkat çeken birkaç maddeyi kısaca şu şekilde sıralayabiliriz: 1. Ekonomiktir: Genel yargının aksine SDG kaplama alternatif yöntemler arasında en ekonomiğidir çünkü servis/bakım hizmeti gerektirmez ve böylece kullanım ömrü boyunca ek maliyet getirmez. Şekil 2 deki 146
araştırma sonuçlarına baktığımızda yöntemler arasındaki maliyet farkını açıkça görebiliriz. İlk uygulamada fiyatları birbirine yakın sayılabilecek sıcak daldırma galvaniz, primer ve epoksi boya ve lateks arasındaki fark yıllar geçtikçe açılmakta ve 35 yılın sonucunda derin uçurumlar gözlenmektedir. Uygulanmasının ardından hiçbir servis/bakım hizmeti gerektirmeyen sıcak daldırma galvaniz kullanım ömrü boyunca ek maliyet de getirmez. Öte yandan primer ve epoksi boyayla aralarındaki maliyet farkı %36 ya, lateksle ise % 63 e ulaşır. Şekil 2 - SDG ve boya uygulamalarının yıllara göre maliyet grafiği 2. Uzun Ömürlüdür: Sıcak daldırma galvaniz kaplama bulunduğu ortam koşullarına ve kaplamanın kalınlığına bağlı olarak demir çelik ürünlerini uzun süre korur. Üstelik bu veriler baz alınarak ürünün dayanım ömrü tahmin edilebilir. Tablo 1 de de göreceğiniz gibi her koşulda ve et kalınlığında dayanım ömrü belirtilmiştir. Tablo 1 SDG Tahmin Edilen Hizmet Ömrü Tablosu. 147
3. Doğaya Dosttur: Proseste kullanılan malzemeler (asit, vb.) işlemden geçirilerek tekrar kullanıma kazandırılır. Çinko %100 geri dönüşümlüdür. Dünyada kullanılan çinkonun her yıl %30 u geri dönüşümden kazanılır. Hepsinden önemlisi SDG kaplama kullanım ömrü sonunda doğada tamamen yok olur, kalıntı bırakmaz. Ek olarak, demir çelik ürünlerinin kullanım ömrü uzar; doğal kaynaklar korunur. 4. Bütünsel Kaplama: Malzemenin kapalı hacimleri dahil tüm yüzeyi kaplanır. Bu şekilde ürünü tamamen koruma altına alır. Alternatif yöntemler özellikle köşelerde zafiyet gösterirken galvaniz kaplamada böyle bir durum söz konusu olmaz. Köşe ve kenarların koruması için biçilmiş kaftandır. 5. Zamandan Tasarruf : Şantiye koşullarında zaman çok önemlidir. Bu nedenle endüstiyel bir uygulama olan SDG kaplama hava vb. koşullardan bağımsız olarak yapılabilir. Kaplama işlemi sonrası kullanıma hazırdır. Bu şekilde uygulayacıya zaman kazandırır. Çelik Yapılarda Sıcak Daldırma Galvanizin Önemi Çinko kaplamanın erken ya da beklenmeyen korozyona karşı güçlendirmeyi garanti etmesine bağlı olarak yapısal çeliklerde sıcak daldırma galvaniz kaplama tercih edilmelidir, çünkü korozyona uğrayan çelik yapısal bütünlüğü tehlikeye sokar. Oysa deprem kuşağında yaşayan bizler, böyle bir tehlikeyi göze alamayız. Sürdürülebilir yapılar inşa etmenin önemi bilinmektedir. Bu çerçevede binaların tasarımları, yapıldıkları zemin, vb. kadar kullanılan malzemenin dayanıklılığı, kalitesi de önemlidir. Korunmayan çeliğin kendine ve yapıya verdiği zararı telafi etmek, yani yapının güçlendirilmesi için yapılan onarımlar, ülkelerin ekonomilerine giderek artan bir yük olmaktadır. Zaten sınırlı olan doğal kaynakların, zamanın, iş gücünün ve paranın boşa harcanmasına neden olacağı açıktır. Halbuki galvanizli çelik kullanarak hem yapıların sağlamlığını garanti altına almak hem de yapıları güçlendirme tadilatlarına olan ihtiyacı ve zorunluluğu önemli ölçüde azaltmak mümkündür. Galvaniz kaplama, güçlendirmede bariyer olarak çeliği matrisinden izole eder ve altta yatan çelik kaplama tamamen aşınıncaya kadar korozyondan etkilenmez. Çinkonun yapı içinde aşınmasının son derece yavaş olması, kaplamanın aşınmasını uzun vadeli bir süreç haline getirir ki, bu da çeliğin korozyonunu önemli ölçüde geciktirir ve böylece kullanıldığı yapının güvenliği artar. Çelikle inşa edilen yapıların, sıcak daldırma galvaniz kaplamayla korunması sağlamlığını arttırırken, ömrünü uzatır. 148
Sıcak Daldırma Galvanizli Proje Örnekleri 1. Leaside Bridge (Leaside Köprüsü), Toronto 2 Leaside Köprüsü sıcak daldırma galvaniz kaplamanın çelik köprülerdeki performansına güzel bir örnektir. 1927 de inşaa edilmiş ve yapısal çelik boyanmıştır. 42 yıl sonar, 4 şeritli köprüyü 6 şeride genişletme kararı alınmıştır. Bununla beraber proje yetkilileri Tablo 2 de verilen 3 seçeneği değerlendirmiştir. İlk seçenekte bütün yapısal çeliğin kumlamayla temizlenmesi ve yeniden boyanması öngörülmüştür. Köprüye ilave edilecek çelik parçaların galvanizlenmesi ve mevcut bölümlerin kumlamayla temizlenip boyanması ikinci seçenek olarak ele alınmıştır. Son seçeneği ise köprüye ilave edilecek yeni parçaların galvanizlenmesi ve diğer bölümlere kumlama sonrası çinko sprey uygulaması teşkil etmiştir. Şekil 3 - Leaside Köprüsü Seçenek 1 Seçenek 2 Seçenek 3 Tamamen boyama Galvanizleme & Galvanizleme & Boyama Çinko Sprey İlk Maliyet 294.000 $ 230.000 $ 270.000 $ Tablo 2. Leaside Köprüsü Yenileme Çalışmaları İlk Maliyet Karşılaştırması Yapılan değerlendirmelerin ardından ilk maliyette en ucuz göründüğü için 2 nci seçenek tercih edilmiştir. 20 yıllık kullanım sonrasında Toronto nun orta düzeyde endüstriyel ortam koşullarına rağmen köprünün galvanizli parçalarının halen mükemmel durumda oldukları gözlemlenmiştir. 1988 Mayıs ında yapılan analizler minimum kaplama kalınlığının 178 um olduğunu göstermişti ki bu köprünün galvanizli parçalarının 50 yıl daha bakım gerekmeksizin görevini sürdüreceği anlamına gelmektedir. Diğer tarafta boyalı bölümler 1981 tekrar boyanmış ve bu işlemden 7 yıl sonra bile Şekil 4 te görüldüğü gibi 149
köşelerde korozyon kendini göstermiştir. Buna göre 3 ila 5 yıl sonra tekrar boyanması gerekecektir. Bu inceleme sonucunda köprünün galvanizli bölümün boyalı olana göre bakım muafiyetinde 5 kat daha iyi olduğu ispatlanmıştır. Bu nedenle gerçek maliyete bakıldığında boyanın her 10 12 yılda bir tekrar yapılması gerektiğini göz önüne alırsak ilk maliyette en ucuz olanın orta ve uzun vadede en ekonomik olmadığını açıkça görülebilir. Şekil 4 - Leaside Köprüsü nün boyalı bölümünden öü ü 2. Yalova Geofit Araştırma Merkezi Türkiye de alanının ilk ve tek geofit bahçesi; Geofit Araştırma Merkezi Yalova da kurulmuştur. Anadolu medeniyetlerinden Selçuklu nun mimarisini çiçek soğanıyla birleştiren tasarımıyla dikkat çeken Türkiye nin ilk Alpin Serası Aralık 2014 te ziyarete açılmıştır. Tür açısından kendi alanının en zengin bahçesi olan Geofit Araştırma Merkezi çok titiz ve zorlu çalışmalar sonucunda mevcut durumuna ulaşmıştır. Böylece yurdun dört bir yanından toplanan yumrulu ve soğanlı bitkiler koruma altına alınmıştır. Uzun ve özverili çalışmaların sonunda dünyada ılıman iklim kuşağının en fazla geofitine sahip Türkiye Geofit Bahçesi kurulmuştur. Şekil 5 - Yalova Geofit Araştırma Merkezi Türkiye Geofit Araştırma Merkezi nde Ağrı Dağı ndan esinlenerek oluşturulan 450 150
metrekare/m 2 Geofit Sergileme alanı, 500 m 2 Alpin Sera, 1118 m 2 Çoğaltma ve Yetiştirme seraları, 500 m 2 idari bina, 17400 m 2 açık Geofit Bahçesi ve 2600 m 2 kapalı alan yer almaktadır. Toplam 20000 m 2 alan üzerine kurulu proje 10 milyon liranın üzerinde yatırımla gerçekleşmiştir. Geofit Bahçesi nin dış görünümde Selçuklu tarzı kümbet tasarımını çiçek soğanının hibrit şekliyle harmanlanmıştır. Yapının özgün şeklini galvanizli çelik kullanarak uygulanmıştır. Geofit Bahçesi nin doğaya dost bir korozyon koruma yöntemiyle yıllara meydan okumasını için sıcak daldırma galvaniz kaplama özellikle tercih edilmiştir. Bu şekilde 1000 tür ve 1200 taksona ev sahipliği yapan Geofit Bahçesi, bu bitkilerin doğal ortam koşullarını sağlayarak yıllarca ayakta durabilecektir. Üstelik uzun ömürlü olması ve bakım gerektirmemesi, özellikle nesli tükenmekte olan bitkilerin yerlerinden oynamadan yıllarca güvenle korunmasını garantilemektedir. Bu özgün proje, tasarımı ve uygulamadaki başarısıyla Global Galvaniz Ödülleri 2015 te Övgüye Değer proje unvanını almıştır. Sonuç Sıcak daldırma galvanizin yapılarda kullanılması, onların sürdürülebilirliği ve dayanıklılığı için hayati önem taşımaktadır. Birçok uygulayıcı bilgi eksikliği nedeniyle korozyondan korumada alternatif yöntemleri tercih etmektedir. Bu nedenle sıcak daldırma galvaniz sektörünün temsilcisi olan derneğimiz ilgilileri bilgilendirmek ve SDG kaplamanın kullanımı yaygınlaştırmak için çalışmaktadır. Bu faaliyetler derneğimiz tarafından sadece pazarda hak ettiğimiz paya ulaşmak için değil, sürdürülebilir yapıların yaygınlaşmasında insan yapımı çevrede pay sahibi olan herkesin sosyal sorumluluğu olduğu düşüncesine dayanılarak yürütülmektedir. Sonuç olarak, çelik yapılarda kullanılan en popüler ve en avantajlı malzemelerdendir, fakat kullanım ömrünün uzatılması ve bakım maliyetinin düşürülmesi için korozyona karşı korunmalıdır. Korozyona uğrayan çelik doğal kaynakların israfıdır ve ülke ekonomisine verilen önemli bir zarardır. Unutmamalıyız ki sadece 2013 yılında dünyadaki toplam korozyon kaybının maliyeti 5 trilyon USD di. Bu nedenle doğa dostu korozyondan koruma yöntemi olarak sıcak daldırma galvaniz kaplamayı kullanmak, sürdürülebilir yapılar için en mantıklı çözümdür. Bir başka deyişle gezegenimizi ve ekonomimizi korumak için çeliği korumada SDG kaplama bir gerekliliktir. Teşekkür: Korozyon kaybı konusunda derneğimize özel olarak hazırladığı çalışma için, Prof. Dr. Ali Fuat Çakır a teşekkürlerimizi sunarız. Kaynaklar: 1. 2. 3. Prof. Dr. Ali Fuat Çakır, Sıcak Daldırma Galvaniz Konferansı, Istanbul, 2014 Steel Bridges, Galvanizing in Action, West Midlands, 1998 Holgar Glinde, Elegant use of galvanized steel, Hot dip Galvanizing Today Magazine, 04 / 2014,sf 10,11 151