7.2.4. Filiform korozyon Metal yüzeyinde bulunan boya veya kaplama tabakası altında yürüyen bir korozyon olayıdır. Filiform korozyon, çatlak korozyonunun bir türü olarak kabul edilebilir. Bu korozyona kabuk altı veya tabaka altı korozyonu da denilmektedir. En çok atmosfer etkilerine maruz kalan emayelenmiş veya verniklenmiş konserve kutularında görülür. Bu şekilde korozyona uğrayan yüzeylerde kırmızı kahverengi korozyon iplikleri belirgin bir şekilde ortaya çıkar. Korozyon olayı (iplikler) kabuk altında bir solucan hareketine benzer şekilde hareket eder. Bir filiform diğer bir filiformu kesmez. Kesişme halinde yansıma yaparak yoluna devam eder. Filiform korozyon, kalay, altın, fosfat, emaye ve vernikle kaplanan çelik, magnezyum ve alüminyum yüzeylerinde gözlenmiştir. Filiform korozyon diğer korozyon şekilleri gibi malzemeyi tamamen tahrip etmez. Ancak yüzeyin görünüşünü bozar. Görünüş bilhassa yiyecek ambalajlarında önemlidir. Bu sebeple bu korozyon şekli konserve endüstrisinde büyük bir problem teşkil etmektedir. Korozyon dış yüzeyde meydana geldiğinden yiyecek üzerinde hiç bir etkisi yoktur. Fakat konservenin satışını büyük ölçüde etkiler. Filiform korozyona etki eden en önemli faktör atmosferdeki relatif nemdir. Filiform korozyon bilhassa %65-90 arasındaki relatif nemde olur. Bu değerin altında metal etkilenmez. Metalurjik yapı ile ilişkili değildir. Şeffaf yüzey filmleri altında, korozyonun yol açtığı ipliksi izler açıkça görülür. İpliksi izler, aktif bir uç kısım ile kırmızı-kahverengi bir kuyruk kısmından ibarettir. İplikler 1/10 inç veya daha az genişliktedir. Korozyon sadece bu ipliklerin ucunda olur. Aktif ucun mavi-yeşil rengi Fe +2 iyonlarının renginden ileri gelir, aktif olmayan kuyruğun kırmızı-kahverengi rengi ise Fe +3 oksit veya hidrat demir oksitten ileri gelir. Korozyon iplikleri arasındaki girişim çok enteresandır (Şekil 7.16). Korozyon iplikleri doğru bir hat boyunca ilerler. İplikler, birbirlerini keserek ilerlemezler. Diğer bir ipliğin aktif olmayan kuyruğu üzerine çarpan bir iplik yansır. Geliş açısı genellikle yansıma açısına eşittir. İlerleyen bir korozyon ipliği diğer bir ipliğin aktif olmayan kuyruğuna 90 'lik bir açıyla çarparsa aktifliğini yitirebilir veya çoğunlukla 45 'lik açıyla ikiye bölünebilir. Diğer bir durumda iki ipliğin aktif ucu birleşebilir. Bunun için iki ipliğin birbirine yaklaşması gerekir. Daha ilgi çekici bir girişim "ölüm tuzağı" diye adlandırılmaktadır. Büyüyen iplikler aktif olmayan kuyrukları geçmediğinden sık sık tuzağa düşerler, yansıma boşluğu gittikçe azalacağından sonunda ölürler. 73
Şekil 7.16. Demir yüzeyinde bir ipliğin büyümesi, bu ipliğin hareketi ve birbirleri arasındaki girişim Filiform korozyonun oluşma mekanizması aynen çatlak korozyonunda olduğu gibidir (Şekil 7.17.). Filiform korozyon kaplamanın zayıf bir noktasında başlar. Bu noktada kabuk altına atmosferden oksijen ve su girişi olur. Büyüme esnasında, ipliğin ucu osmotik etkiyle atmosferden gelen suyla beslenir, bu sırada çözülen Fe +2 iyonlarının konsantrasyonu artar. Osmotik etki aktif olmayan kuyruktan suyun uzaklaşmasına da neden olmaktadır. Zira kuyrukta demir Fe(OH)3 şeklinde çöktüğünden dolayı çözünmüş tuz konsantrasyonu azdır. Böylece, atmosferdeki su, sürekli olarak aktif uca girerken, aktif olmayan kuyruktan da uzaklaşır. Eğer boya tabakası su geçirmez ise, korozyon olayı da başlamaz. Korozyonun başladığı noktada oksijen konsantrasyonu maksimumdur ve korozyonun yürüdüğü yönde gittikçe azalır. Korozyon sonucu metal hidroksit ve hidrojen iyonları oluşur. Böylece uç kısımda korozyonun devamı için uygun bir ortam (düşük oksijen konsantrasyonu ve düşük ph) sağlanmış olur. Bu nedenle korozyon olayı daima uç noktadan ileriye doğru hareket eder. Filiform korozyonun görünümü Şekil 7.18' de görülmektedir. Şekil 7.17. Filiform korozyonun mekanizması ve çelik bir levha üzerinde oluşan filiform korozyon görüntüsü 74
Şekil 7.18. Çeşitli filiform korozyon görüntüleri Filiform Korozyonun Önlenmesi Filiform korozyonu önlemek için kesin bir yöntem yoktur. En iyi yol, kaplanmış metal yüzeylerini düşük nemli ortamlarda depolamaktır. Ancak bu yol her yerde sürekli olarak uygulanamayabilir. Diğer bir yöntem yüzeyin kolay kırılabilir bir film tabakası ile kaplanmasıdır. Böyle kırılgan kaplamalar altında bir korozyon ipliği büyümeye başlarsa, ipliğin ilerleyen aktif ucu kaplamayı kırar. Böylece aktif uç ile kuyruk arasındaki oksijen konsantrasyonundaki farklılık ortadan kalkacağından korozyon durur. Kırılgan kaplamalar korozyon ipliklerinin büyümesini önleyebilirler ise de, böyle kaplı eşyaları zarar görmemeleri için dikkatli kullanmak gerekir. 7.2.5. Seçimli korozyon Bir alaşım içinde bulunan elementlerden birinin korozyona uğrayarak uzaklaşması sonucu oluşan korozyon olayıdır. Bu tip korozyona en iyi örnek, pirinç alaşımı içinde bulunan çinkonun bakırdan önce korozyona uğramasıdır. Bu seçimli korozyona özel olarak dezinsifîkasyon (çinko fakirleşmesi) adı verilir (Şekil 7.19). Aynı olay diğer alaşımlarda da olur. Al, Fe, Co, Cr ve diğer elementler bu şekilde korozyona uğrayabilir. 75
Şekil 7.19. Dezinsifikasyon (çinko fakirleşmesi) korozyonu Metal yapısı ve bileşimi önemlidir. Pirinç, yaklaşık %70 bakır ± % 30 çinkodan oluşan bir alaşımdır. Çinko fakirleşmesi çıplak gözle bile kolaylıkla anlaşılabilir. Zira başlangıçta sarı renkli olan bu alaşım, çinkonun korozyonundan sonra gittikçe bakır kırmızımsı rengine dönüşür. Çinko fakirleşmesinin iki genel şekli vardır. Bunlardan biri uniform diğeri bölgesel fakirleşmedir. Çinko fakirleşmesi olduğunda her zaman boyut ve renkteki değişmeler fark edilmeyebilir. Bu gibi durumlarda alaşım poroz bir yapı kazanarak mukavemetini kaybeder. Alaşım içinde çinko yüzdesi ne kadar fazla ise, seçimli korozyona dayanıklılığı o kadar azalır. Alaşım mukavemetini kaybedeceği için tehlikeli sonuçlar ortaya çıkabilir. Uniform tipi korozyon, yüksek oranda Zn ihtiva eden pirinçlerde ve tamamen asitli ortamlarda olur. Bölgesel seçici korozyon ise düşük oranda Zn ihtiva eden pirinçlerde ve nötral, alkali veya hafif asidik ortamlarda olur. Durgun ortamlar çinko fakirleşmesini hızlandırır. Dezinsifikasyon korozyonu eskiden yalnızca, çinkonun çözünerek uzaklaşması ve alaşım içinde bulunan bakırın iskelet halinde kalması şeklinde açıklanmaktaydı. Bu kabul, korozyona uğrayan alaşımın poroz bir yapı kazanmasına tam olarak açıklık getirememektedir. Son zamanlarda dezinsifikasyon korozyonunun mekanizması şu şekilde açıklanmaktadır. Alaşım yüzeyinde Zn ve bakırın her ikisi de normal olarak korozyona uğrayarak çözünür. Zn çözeltide kalırken bakır iyonları katodik bir redüksiyon ile yeniden metal haline döner. Bu olay çözelti içinde oksijen olmadan da yürüyebilir. Cu iyonları çinkonun korozyonunu hızlandırır. Böylece korozyon yüzeyde kalmaz, poroz bir yapı oluşturacak şekilde derinlere doğru ilerler. Sık rastlanan diğer bir seçimli korozyon olayı da, grafiteşme (grafitizasyon) denilen gri dökme demirde oluşan korozyondur. Gri dökme demir bazen korozif olmayan ortamlarda seçici korozyona uğrayabilir. Gri dökme demir içinde %2-4 oranında karbon bulunur. Demir çözünür ve grafit iskelet halinde kalır. Dökme demirin yüzeyi grafit görünümünü alır ve çakı ile kolaylıkla kesilebilir. Bu 76
olaya "grafîtleşme" denmiştir. Fakat bu isimlendirme hatalıdır, zira gri dökme demirde korozyondan önce de grafit mevcuttur. Bu olay, ayrıca, "grafit korozyonu" diye de isimlendirilir, Grafit demire göre katodiktir ve mükemmel bir galvanik çift mevcuttur. Demir çözülür ve geride grafit ve pastan ibaret bir kütle kalır. Dökme demirin metalik özellikleri ve mukavemeti ortadan kalkar. Boyutsal değişiklikler olmaz. Korozyonun varlığı da anlaşılamadığından tehlikeli durumlar ortaya çıkabilir (Şekil 7.20). Grafitleşme genelde yavaş bir olaydır. Küresel veya temperlenmiş dökme demirlerde ve beyaz dökme demir içinde karbon serbest halde bulunmaz, bu alaşımlarda grafit bağları yoktur. Bu nedenle bu dökme demirlerde grafitizasyon olayı meydana gelmez. Bilhassa asitli ortamlarda diğer alaşımlarda da seçimli korozyon görülebilir. HF ve diğer asitlerde, alüminyum bronzlarında Al fakirleşmesi olur. (Cu-Si) silisyum bronzlarında Si fakirleşmesi ve Co- W-Cr alaşımlarında Co fakirleşmesi görülebilir. Ancak bunlar çinko fakirleşmesi kadar sık rastlanan olaylar değildir. Bir alaşımdan bir elementin seçimli korozyonu bazen faydalı sonuçlar doğurur. Mesela paslanmaz çelikler üzerindeki oksit filmlerinde gözlenen Si zenginleşmesi, pasivite ve oyuklu korozyona karşı direnci arttırır. Paslanmaz çelikler oksijenli ortamda, yüksek sıcaklıklara (980 C gibi) maruz bırakıldıklarında Cr fakirleşmesi olur. Oksijene karşı ilgisi fazla olan elementler daha büyük ölçüde oksitlenirler. Yukarıdaki örnekte de paslanmaz çelikteki kromun oksijene karşı afinitesi fazla olduğundan, alaşımda Cr kaybı olmuştur. %17 Cr ihtiva eden 430 tipi paslanmaz çelikten yapılan otomobil aksesuarlarının oyuklu korozyonu, bu malzemelerin tavlanması sırasındaki Cr kaybına atfedilmektedir. Çelik yüzeyine yakın kısımlarında %11 kadar düşük oranda Cr bulunmuştur. Diğer bir durum, %75 Ni, %15 Cr, %9 Fe bileşimli Inconel, alaşımından Cr ve Fe fakirleşmesi şeklinde ortaya çıkar. Bu korozyon 800 C civarında K-Na-florür-klorür tuz banyolarında görülür. Korozyon sonucunda alaşım süngersi bir görünüş almıştır. Şekil 7.20. Gri dökme demirde grafitleşme görüntüsü 77
Seçimli Korozyonun Önlenmesi Çinko fakirleşmesi ortamın korozifliği azaltılarak (mesela, oksijen oranı azaltılarak) minimuma indirilebilir. Katodik korumayla da çinko fakirleşmesi azaltılabilir. Fakat birçok durumlarda bu metotlar ekonomik değildir. Genellikle en iyi yol daha az duyarlı alaşımların kullanılmasıdır. Dezinsifikasyon korozyonunu önlemek için en uygun yol, alaşım içindeki çinko yüzdesini % 15'in altına düşürmektir. Eğer pirinç içine % 1 oranında kalay katılacak olursa korozyon dayanıklılığında artış olur. Az miktarlarda arsenik, antimon veya fosfor katkısı da inhibitör olarak etki yapar. Zn fakirleşmesinin çok şiddetli olduğu ortamlarda Bakır-nikel (%70-90 Cu, % 10-30 Ni) alaşımları kullanılabilir. 7.2.6. Erozyon korozyonu Erozyon korozyonu, korozif ortam ve metal yüzeyi arasındaki hız farkından dolayı mevcut korozyon olayının hızlandırılmasıdır. Genelde bu hareket çok hızlıdır ve mekanik aşınma olaya katılır. Metal, iyon veya katı korozyon ürünleri şeklinde yüzeyden uzaklaştırılır. Bazen ortamın hareketi korozyonu azaltır; özellikle durgun şartlar altında oluşan bölgesel korozyonu. Korozif çözeltilerin metal yüzeyinden hızla akması halinde, korozyon olayı yanında erozyon da meydana gelir. Bu durum korozyon hızının da artmasına neden olur. Bunun nedeni, oluşan korozyon ürünlerinin akışkan tarafından sürüklenerek götürülmesidir (Şekil 7.21). Erozyonlu korozyonun tipik bir görünüşü vardır. Akış yönünde göz ile görünen oyuklar, dalgalar ve dönen oyuklar biçiminde yuvarlak oluklar oluşur. Şekil 7.21. Oluşan korozyon ürünlerinin akışkan tarafından sürüklenerek götürülmesi Pasifleşme özelliği olan metaller erozyonlu korozyon olayına çok duyarlıdır. Örneğin alüminyum, kurşun ve paslanmaz çelik böyledir. Bu metallerin yüzeyinde erozyon etkisinde kalan bölgelerde pasifleşme tabakası oluşamaz ve metal korumasız kalan bu bölgelerde şiddetle korozyona uğrar. Cu ve Pb gibi yumuşak metaller erozyon korozyonuna karşı çok duyarlıdır. Korozyon ortamı erozyon 78
korozyonu bakımından çok önemlidir. Ortam, gaz, sulu çözelti, organik madde ve ergimiş metal şeklinde olabilir. Mesela sıcak gazlar hem metali oksitleyebilir, hem de gaz basınçla püskürülüyorsa koruyucu metal tabakasını tahrip ederek korozyonu hızlandırabilir. Özellikle, bir süspansiyondaki katı tanecikler korozyonu hızlandırır. Hareketli akışkanların bulunduğu ekipmanlarda, örneğin borular, dirsekler, valfler, pompalar, santrifüjler, pervaneler, karıştırıcılar, ısı değiştiriciler, kondansörler, türbin paletleri, ölçme cihazları, kazıyıcılar, bıçaklar, öğütücüler, sıvı akımını yönlendiren perdeler ve püskürtme cihazları gibi cihazlarda erozyonlu korozyon söz konusu olabilir. Erozyonlu korozyon olayına etkiyen en önemli faktör, akışkanın akış hızıdır. Akış hızı arttıkça erozyon etkisi de artar. Akışkan içinde katı partikül bulunması, olayın şiddetini arttırır. Korozyon sonucu oluşan küçük bir oyuk türbülans etkisiyle erozyonlu korozyonu başlatıcı etken olur (Şekil 7.22). Birçok işlemde prosesle ilgili sıvılar veya soğutma suyu bir boru içinden akar. Ekonomik olması için akış hızının maksimum olması tercih edilir. Ancak birçok halde akışın laminer rejimde kalması zorunludur. Akış hızının çelik boru içinde en çok 1.2 m/s, bakır boru içinde 1.5 m/s ve paslanmaz çelik içinde de 7.5-9.0m/s olması uygundur. Daha hızlı akışlarda valflerde ve diğer bağlantı parçalarında erozyon meydana gelebilir. Bu tip bir erozyon olayı ancak akış hızı uygun seviyeye indirilerek önlenebilir. Akış hızının çok yüksek olması halinde anafor etkisi ile delinme meydana gelebilir. Örneğin karbon çeliğinden yapılmış bir boru içinden 2.5-3.0 m/s hız ile bir sulu çözelti akıyorsa, boru hızlı bir şekilde erozyona uğrayabilir. Bunun çaresi akış hızını 1.2 m/s'nin altına indirmek veya boru çapını büyütmektir. Bir başka çözüm yolu da paslanmaz çelik boru kullanmaktır. Böylece erozyona neden olmadan daha hızlı bir akış imkanı doğar. Şekil 7.22. Erozyonlu korozyon ve erozyonlu korozyon olayının başlama mekanizması Akış hızı etkisi ile oluşan bir diğer erozyonlu korozyon örneği de, ısı değiştiricilerinde kullanılan karbon çeliği borularda görülür. Bu borular korozif olmayan ortamlarda erozyonlu korozyon etkisinde kalır. Isı değiştiricilerinde kullanılan boruların uzun ömürlü olması için et kalınlıkları 79
mümkün olduğunca kalın yapılır. Buna rağmen eğer erozyon olayı söz konusu olursa, boru vaktinden önce delinir. Bunun nedeni akış hızının 1.2 m/s'den yüksek olmasıdır. Dış çap aynı kalmak suretiyle boru et kalınlığının arttırılması halinde boru kesit alanı azalır ve hızının arttırılması gerekir. Örneğin 1 inç 18 BWG borunun et kalınlığı 1,6 mm, buna karşılık 1 inç 12 BWG borunun et kalınlığı 2,56 mm'dir. Bu durumda borunun kesit alanında % 25 oranında daralma söz konusu olmaktadır. Kesit daraldıkça akış hızı artacak ve erken erozyon olayı ortaya çıkacaktır. Isı değiştiricilerinde, ısı iletkenliğinin yüksek oluşu nedeniyle bakır tercih edilir. Bakır içine nikel alüminyum gibi elementler katılarak erozyona dayanıklılığı arttırılır. Örneğin (90-10) bakır nikel alaşımı kullanılarak deniz suyu akış hızını 3m/s değerine kadar arttırabilmek mümkün olur. Alaşım içine az miktarda demir katılması da yararlıdır. Bunun nedeni demirin deniz suyuna da oksit filmi oluşmasına yardımcı olmasıdır. Bu konuda çok ilgi çekici bir uygulama yapılmaktadır. Alaşıma demir ilave etmek yerine, akış çözeltisi içine zaman zaman FeSO4 katılması ile de aynı sonuç elde edilebilmektedir. Ancak bu yöntem güvenilir olmaktan uzaktır. Metalin pasifleşmesi soğutma suyu içinde bulunan çözünmüş oksijen etkisi ile oluşur. Durgun hallerde özellikle klorür iyonu bulunması halinde paslanmaz çelik için tehlikeli sonuçlar söz konusu olabilir. Pratikte akış işlemlerinde türbülans yoluyla da oksijen katot yüzeyine taşınır. Türbülans olayından en çok etkilenen kısımlar, valfler, bağlantı elemanları ve vanalar gibi parçalardır. Türbülans etkisi ile metal yüzeyinde biriken korozyon ürünleri yüzeyde film oluşturma imkanı bulamaz. Bunun sonucu yüzeyde hiç koruyucu film bulunmadığı için metalin korozyonu maksimum hız ile devam eder. Eğer akış hızı korozyon filmini uzaklaştıramayacak kadar yavaş ise, pasifleşme meydana gelir. Erozyon korozyonuna örnekler Şekil 7.23 ve 24'de görülmektedir. Şekil 7.23. Isı transfer tüplerinde ve gaz akışı sonucunda oluşan erozyon korozyonu 80
Şekil 7.24. Çeşitli malzemelerde ve 4340 çeliğinde oluşan erozyon korozyonu Erozyon Korozyonuna Etki Eden Faktörler Erozyon korozyonuna hızın etkisi : Akış hızındaki artış genellikle bu korozyonun hızını arttırır. Her malzeme için belli bir kritik hız vardır. Kritik hız aşılıncaya kadar etki az olur. Bu sınır aşılınca korozyon da hızla artar. Erozyon korozyonu, düşük hızlarda özel bir ortama tamamen dirençli olan malzemeler üzerinde bile etkili olabilir. Aslında hızın artışı korozyonu, korozyon mekanizması üzerine yapacağı etkiye bağlı olarak arttırır veya azaltabilir. Mesela, hız metal yüzeyi ile oksijen, CO2 veya H2S temasını arttırarak veya başka bir ifadeyle yüzeydeki film tabakasının kalığını azaltıp, iyonların difüzyonunu arttırarak çeliğin korozyonunu arttırabilir. Diğer taraftan, yüksek hızlar aralık korozyonuna neden olan kir ve birikintilerin yüzeyde birikmesini önleyerek bazı durumlarda korozyonu azaltabilir. Alüminyum ve paslanmaz çeliklerin dumanlı nitrik asit içinde erozyon korozyonu incelenmiş ve enteresan sonuçlar bulunmuştur. Hız artarken alüminyum üzerindeki korozyon artmış ve 347 paslanmaz çelik üzerindeki korozyon azalmıştır. Çünkü bu malzemeler üzerindeki korozyon mekanizmaları farklıdır. Durgun şartlarda nitrik asit içinde bu çelik, oto katalitik olarak korozyona uğrar, çünkü katodik reaksiyon ürünü olarak nitröz asit teşekkül eder. Hızın artması meydana gelen nitröz asidi metal yüzeyi üzerinden uzağa sürükler. Bilindiği gibi birçok paslanmaz çelik, deniz suyu veya Cl iyonu ihtiva eden diğer ortamlarda oyuklu ve çatlak korozyonuna karşı çok duyarlıdır. Ancak, bu malzemelerin bir kısmı, suyun hareket etmesi halinde, denizde başarıyla kullanılabilmektedir. Burada ortamın hareketi birikintilerin teşekkülünü önler ve oyukların başlamasını geciktirir. Erozyon korozyonuna türbülans etkisi : Birçok erozyon korozyonu akışın türbülanslı olmasından kaynaklanır. Türbülanslı akış metal yüzeyi üzerinde laminer akışa göre daha fazla bir çalkalanma meydana getirir. Bu akış şekli metal ile ortamın daha fazla temas etmesine de neden olur. Türbülanslı akış en çok ısı değiştiricilerindeki boruların giriş uçlarında olur. Korozyon başlangıçta giriş ucunu ilk bir kaç cm'lik kısmında meydana gelir. Çünkü bu kısım 81
daha büyük çaplı borudan daha küçük çaplı boruya geçişin olduğu kısımdır ve bu çap değişikliğinden ötürü giriş kısmında türbülanslı akış olur. Borunun diğer kısımlarında laminer akış vardır ve bu akış meydana gelen korozyonu borunun aşağı kısımlarına ilerletir. Cihazlarda meydana gelen akışların cinsi, sıvının miktar ve hızına bağlı olduğu gibi, cihazın yapısına da bağlıdır. Yüksek hıza ilaveten cihazdaki raf şeklindeki kısımlar, yarıklar, birikintiler, keskin dönüşler laminer akışı bozarak türbülanslı akış meydana getirdiklerinden erozyon korozyonuna neden olabilirler. Erozyon korozyonuna çarpma etkisi : Erozyon korozyonuna neden olan olaylardan bir diğeri de çarpma etkisidir. Bu etki bilhassa, buhar türbin kanatlarında, boru dirseklerinde, uçların dış kısımlarında, siklonlarda ve bunlara benzer fabrikasyonlarda ortaya çıkar. Sıvı ortamdaki, katı ve bazen gaz kabarcıkları çarpma etkisi meydana getirir. Hatta hava kabarcıkları, çarpma sonucu meydana gelen erozyon korozyonunu arttıran önemli bir faktördür. Örneğin, bir rafineride 480 C deki petrol ve akıcı katalizör ile temasta bulunan bir sürgülü valf 1 seneden daha az bir süre içinde çarpma etkisiyle şiddetle erozyon korozyonuna uğramaktadır. Erozyon korozyonuna galvanik etki : Akışın olduğu bir sistemde, galvanik seride birbirine uzak olan iki metal birbirine temas halindeyse, bu galvanik faktör erozyon korozyonunu da etkiler. Galvanik etki, durgun şartlar altında, korozyona hiç etki etmezken akışın olduğu zaman erozyon korozyonu üzerinde son derece etkili olur. 316 paslanmaz çelik, yüksek hızda içinde tek başına bulunduğu zaman, üzerinde hiçbir, korozyon olmaz. Fakat bu alaşım kurşun ile temas halinde olduğu zaman korozyon süratle artar. Burada, pasif film tabakası, galvanik ve erozyon korozyonun etkisiyle tahrip olur. Kurşun ve 316 alaşımı çifti durgun ortamda, korozyona uğramaz. Erozyon korozyonuna malzeme yapısının etkisi : Kimyasal bileşim, korozyon direnci, sertlik, malzemenin metalurjik yapısı, malzemenin erozyon korozyonu şartları altındaki performansını etkiler. Metalin bileşimi, onun korozyon direncini büyük ölçüde belirler. Malzeme aktif bir metalse veya aktif metallerin meydana getirdiği bir alaşımsa onun korozyon direnci, koruyucu film tabakasının teşekkül etmesine ve bu tabakanın devamlılığına bağlıdır. Korozyon direnci iyi olan bir malzeme, bütün şartlar eşit olduğu zaman, korozyon direnci daha kötü olan bir malzemeye göre daha iyi bir performans sağlar. Mesela; %80 Ni, %20 Cr alaşımı, %80 Fe, %20 Cr alaşımından daha üstündür. Çünkü Ni, Fe'den daha iyi direnç gösterir. Aynı şekilde Ni-Cu alaşımı, Zn-Cu alaşımından daha üstündür. Bir alaşıma üçüncü bir elementin 82
ilavesi, onun erozyon korozyonuna karşı direncini çoğu kez arttırır. Mesela; Cu-Ni alaşımına Fe ilave edilirse, deniz suyundaki erozyon korozyonuna karşı direnci arttırır. Benzer şekilde, 18-8 paslanmaz çeliğe, molibden ilave edilirse meydana gelen 316 paslanmaz çelik, korozyon ve erozyon korozyonuna karşı çok dayanıklı olmaktadır. Her iki durumda da, üçüncü bir elementin ilavesi, çok stabil koruyucu bir film tabakası meydana getirir. Alüminyum pirinçleri, Al suz pirinçlere göre daha iyi erozyon korozyon direnci gösterirler. Yumuşak metaller, erozyon korozyonuna karşı çok duyarlıdır. Malzemenin sertliği mekanik erozyona direnci belirleyen oldukça faydalı bir kriterdir. Isıl işlem, mikroyapıda değişimler meydana getirdiğinden erozyon korozyonuna karşı direnç sağlayan etkili bir yöntem değildir. Dökme demir bazen erozyon korozyonu şartları altında çelikten daha dirençlidir; Özellikle sıcak derişik sülfürik asitte. Erozyonlu korozyonun Önlenmesi Erozyonlu korozyon olaylarını azaltmak için aşağıdaki önlemler alınabilir; İlk alınacak önlem, erozyonlu korozyon dayanıklılığı yüksek bir malzemenin seçilmesidir. Tasarım sırasında erozyon etkisini azaltacak önlemler alınır. Örneğin, boru çapı arttırılır veya akış hızı düşürülür. Erozyonlu korozyon olayına duyarlı olan bölgelerde metal kalınlığı arttırılır. Akışkan katı partikül taşıyorsa, bunlar önceden çökertilir. Sıcaklığın azaltılması da erozyonlu korozyon olaylarının şiddetini azaltır. Kısacası ortamın etkisi azaltılmalıdır. Malzeme ile ortam arasındaki teması yüzeye sert kaplama tatbiki ile kesilebilir. Katodik koruma yapılarak da erozyonlu korozyon önlenebilir. 7.2.7. Kavitasyon korozyonu Kavitasyon, erozyonlu korozyon olayının özel bir şeklidir. Akışkan içinde bir gaz veya buhar kabarcığının bulunması halinde, bu basınçlı gaz metal yüzeyi üzerinde bulunan herhangi bir engel nedeniyle patlayarak o bölgede yıpranmaya neden olabilir. Bu olay genellikle hidrolik türbinlerde, gemi pervanelerinde ve pompa paletlerinde ortaya çıkar. Kavitasyon olayının mekanizması şöyledir: Hızlı akış sırasında bazı noktalarda basınç düşüşü meydana gelir. Bu bölgelerde düşük basınç nedeniyle su buharlaşarak buhar kabarcıkları oluşturur. Buhar kabarcıkları yüzeyin pürüzlü bir noktasında patlayarak parçalanır ve metal yüzeyinde oyuk 83
oluşturur. Kavitasyon olayının meydana gelişi ve kavitasyon nedeniyle metal yüzeyinde meydana gelen oyuklar da Şekil 7.25'de görülmektedir. Şekil 7.25. Kavitasyon olayının meydana gelişi ve kavitasyon sonucu oluşan oyuklar Normal akışlardan çok yüksek olan hızlarda bazı bölgelerde vakum oluşabilir. Bunun sonucu olarak sıvı buharlaşabilir veya sıvı içinde bulunan çözünmüş gazlar ayrışır. Böylece sıvı içinde düşük basınçlı gaz kabarcıkları meydana gelir. Bu kabarcıklar (habbecikler) akış hızının azaldığı bölgelerde, genellikle metal yüzeyinin yakınında söner. Bu olay metal yüzeyi üzerinde kuvvetli bir emiş (vakum) etkisi yaparak metalin oyulmasına neden olur (Şekil 7.26.). Ancak bu durum projelendirme aşamasında alınacak önlemler ile giderilebilir ve işletmede böyle bir kavitasyon tipinde erozyon ile karşılaşılması önlenir. Kavitasyon tipinde erozyon olaylarına çok az rastlanmasına rağmen, ince korozyon filmlerini sökerek uzaklaştıran erozyon olayına sıkça rastlanır. Böylece kavitasyona benzer bir korozyon olayı kendini gösterir. Kavitasyonlu erozyon ile kavitasyonlu korozyon olayları benzer sonuç vermesine rağmen birbirinden oldukça farklıdır. Kavitasyonlu korozyon olayı katodik koruma veya inhibitör gibi yöntemlerle önlenebildiği halde, kavitasyonlu erozyon bu yöntemler ile önlenemez. Kavitasyon erozyonu olayı yalnız tasarım aşamasında alınacak önlemler ile kontrol edilebilir. Kavitasyon erozyonu ile kavitasyon korozyonu olayları çoğu zaman birbirine karıştırılmaktadır. 84
Şekil 7.26. Pompa iticisinde oluşan kavitasyon korozyonu 7.2.8. Fretaj korozyonu Fretaj titreşim ve kayma şeklinde yük altında bulunarak birbirine temas eden malzemeler arasında meydana gelen korozyon şeklidir. Bu korozyon, korozyon ürünleriyle kaplanmış olan metalde, oyuklar veya yivler şeklinde kendini gösterir (Şekil 7.27). Fretaj ayrıca, "sürtünme oksidasyonu", "aşınma oksidasyonu" "ovularak aşınma" gibi çeşitli şekillerde de ifade edilebilir. Fretaj, esas olarak erozyon korozyonunun özel bir şeklidir ve sulu çözeltilerden ziyade atmosferde olur. Fretaj korozyonu sonucunda, metalik bileşenler tahrip olur ve oksit kalıntıları meydana gelir. Bu yüzden çok zararlıdır. Demiryolu traverslerinin bağlantılarındaki korozyon çoğu kez görülen bir fretajdır. Bu kısımlar yağlanmadığından dolayı sık sık sıkıştırmak gerekmektedir. Şekil 7.27. Fretaj korozyonu 85
Fretaj korozyonunun olabilmesi için şu şartların gerçekleşmesi gerekir; Ara yüzey aşırı yüklü olmalı, İki yüzey arasında tekrarlanan titreşim veya relatif kayma hareketi olmalı, Fretaj korozyonunu ortaya çıkaran yüzeyler arasında relatif kayma hareketi 10-8 cm gibi son derece küçüktür. Mil yatağı veya bilyeli yataklar gibi sürekli dönen metal ara yüzeylerinde fretaj korozyonu olmaz. Fretaj korozyonu için yük ve tekrarlanan relatif hareketlerin olması gerekir. Mesela, tren veya gemiyle uzak mesafelere taşman otomobillerin akslarında fretaj korozyonu olur. Taşıma sırasındaki sürekli titreşim bu korozyona yol açar. Aslında bir otomobilin normal çalışması sırasında mil yatakları arasındaki relatif hareket çok büyük olduğundan bu durum ortaya çıkmaz. Fretaj korozyonunu açıklamak için iki mekanizma ileri sürülmüştür; i) Aşınma-oksidasyon mekanizması, ii) Oksidasyon-aşınma mekanizması. Aşınma-Oksidasyon Mekanizması : Basınç altındaki metal ara yüzeylerinde soğuk kaynak ve birleşme olur. Daha sonraki relatif hareket sırasında bu temas eden noktalar kırılır ve metal kırıntıları yüzeyden koparak ayrılır. Bu kırıntılar küçük çaplı olduklarından ve sürtünme esnasındaki ısıdan dolayı oksitlenirler. Bu olay tekrarlandıkça metal kaybı devam eder ve yüzeyde oksit kalıntıları toplanır. Aşınma-oksidasyon teorisine göre ilk etki sürtünmeyle aşınma ve bunu takip eden ikinci etki oksitlenmedir. Oksidasyon-Aşınma Mekanizması : Metal yüzeyleri genellikle atmosferik oksidasyondan kaynaklanan ince oksit tabakalarıyla korunur. Metaller yük altında temas ederken relatif hareketin tekrarlanması sırasında oksit tabakası parçalanır ve oksit parçaları yüzeyde birikir. Bu mekanizma esas olarak, sürtünme etkileri esnasında meydana gelen hızlı oksidasyon temeline dayandırılır. Son araştırmalar yukarıdaki mekanizmaların her ikisinin de fretaj korozyonunda rol oynadığını ortaya koymuştur. Her iki durumda da bir oksit tabakası yoktur. Bu yüzden soy metal mika cam v.s. gibi her çeşit yüzeyde fretaj korozyonu gözlenmiştir. Oksijenin mevcudiyeti birçok malzemeler üzerinde bilhassa demir esaslı alaşımlarda, fretaj korozyonunu hızlandırıcı bir etkiye sahiptir. Fretaj 86
korozyonunun gerçek mekanizması belki yukarıda açıklanan mekanizmaların bir kombinasyonudur. Fretaj Korozyonunun Önlenmesi Fretaj korozyonunu önlemek veya minimuma indirmek için aşağıdaki önleme yollarından biri veya birkaçı uygulanabilir. Yüksek viskoziteli yağ ve gresle yağlamak genelde iyi sonuç verir. Yağlama, yatak yüzeyleri arasındaki sürtünmeyi azaltır ve oksijen nüfuzunu önler. Ayrıca fosfat kaplamalar da yağlarla birlikte kullanılabilir. Bu kaplamalar poroz bir yapıya sahiptir ve yağ deposu özelliği gösterirler. Temas eden malzemelerden birinin veya ikisinin birden sertliğini arttırmak korozyonu önler. Sert malzemeler yumuşak malzemelerden çok dirençlidir. Ayrıca, soğuk işlemle yüzey sertliğini arttırmak fretaj direncini arttırır. Yüzeyi kabalaştırarak metaller arasındaki sürtünmeyi arttırmak; çoğu kez, nakliye sırasında titreşimin söz konusu olduğu yatak yüzeyleri kurşun ile kaplanarak fretaj korozyonu önlenmektedir. Yatak çalışmaya başladığı zaman kurşun kaplama hızla aşınır. Titreşimi söndürmek ve oksijen girişini önlemek için yatak yüzeylerinde conta (gasket) kullanmak. Ara yüzeydeki kaymayı azaltmak için yükü arttırmak. Şayet mümkünse malzemeler arasındaki relatif hareketi arttırmak. 87