Korozyon Nedir? Korozyon Çeşitleri Nelerdir? Korozyon Nasıl Oluşur? Korozyon Nasıl Önlenir?
Korozyon nedir: Metal yada metal alaşımlarının içinde bulundukları ortam ile oksitlenme yada diğer elektrokimyasal reaksiyonlar sonucunda metalik ve fiziksel özelliklerini kötü yönde kaybetmeleri olayına korozyon (corrosion) denir.
Korozyon aynı zamanda paslanma, çürüme, aşınma, bozulma anlamlarına da gelir. Alüminyumun oksitlenmesi, demirin paslanması korozyona örnektir.
Korozyon Neden Olur?
Korozyon olayları, her ortama ve farklı etki mekanizmalarına göre meydana gelir. Buna göre elektrokimyasal veya kimyasal korozyon farklı olur. Makinalar üzerindeki mutad (alışılmış) korozyon düzeneği genellikle elektrokimyasal (electrochemical) olaylardan ileri gelmektedir.
Korozyona neler sebep olur?
- Atmosferdeki karbondioksit
- Havadaki klorürler
- Tatlı ve tuzlu deniz suyu
- Klorür için katkılar
- Deniz suyu ile karışan agregalar
Korozyona Sebep Olan Etkenler Nelerdir?
Korozyon olayı, dinamik bir döngü sürecidir. Yani her an, her ortamda metal olan veya olmayan malzemeler korozif (corrosive) bir etkiye maruz kalabilir.
Korozif etkenler üç grupta toplanabilir.
- Elektrokimyasal
- Fiziksel
- Çevresel
Elektrokimyasal Etkenler
Elektrokimyasal (electrochemical) korozyonun meydana gelmesi için bazı koşullar sağlanmalıdır. Metallerle temas eden nemin olması, metallerin elektro potansiyelleri arasında fark olması, meydana gelen akımın devreyi tamamlaması gerekir. Bir elektro korozyon hücresinde anot (anode), katot (cathode), metal yolu ve elektrolit olmak üzere dört eleman vardır. Bu elemanlardan biri olmaz ise korozyon meydana gelmez. Karbon-çinko kuru pil korozyon hücresine örnek olarak verilebilir. Kuru pilin dışı çinko malzemeden yapılmış ve iki elektrottan biri olan çinko, katodu meydana getirir. Merkezdeki karbon çubuk ise anottur. İki elektrot (electrode) arasındaki nemli pasta ise elektroliti meydana getirir. Korozyon hücresinde, korozyon başlaması ve devam etmesi içinde aynı elemanlar olmalıdır.
İki metal, elektrolite daldırıldığı zaman çözelti içerisinde çözünmeyi yönlendiren elektrik potansiyeline sahip olur. Metaller çözelti içerisine çözündüğünde, metal atomları yüzeyde bir veya daha fazla elektron bırakarak pozitif yüklü iyon şeklinde metalden ayrılır. Yüzeyde bırakılan elektronlar, metal yoluyla (iletken vasıtasıyla) katoda ulaşır. Metal kaybı (korozyon) anotta olur, anodik metal elektrolitte çözünür. Anoda göre daha az aktif olan ve korozyona uğramayan elektron katottur. Katotta metal kaybı olmaz.(Katot korunmaktadır.) Elektronların anottan katoda taşındığı yola metal yolu denir. Uçaklarda metal yolu uçağın kaplama sacı, bağlantı elemanları, cıvataları veya herhangi bir metalik iletken olabilir. Korozyon hücresini meydana getiren elektrolit (electrolyte), nemi içeren iyonize çözeltidir. Korozyon hücresinde elektrolit bulunmaz ise metal çözünemediğinden iyon anodik metali terk etmez ve korozyon meydana gelmez.
Fiziksel Etkenler
Yüksek basınç ve sıcaklık, maddelerin korozyona uğraması için elverişli bir ortamtır. Yüksek basınç ve sıcaklık gaz türbinli motorlarda türbin kısmında en yüksek seviyeye ulaşır. Türbin bölümündeki türbin paleleri (kanatçıkları) (turbine blades) yüksek sıcaklık ve basınca dayanıklı ve korozif etkenlerden en az etkilenen titanyum malzemesi kullanılarak korozyon meydana gelişi azaltılabilir. Malzemelerin koruyucu yüzeyleri, sürtünme nedeniyle tahrip olmuşsa malzeme korozyona maruz kalabilir.
Çevresel Etkenler
Coğrafik konuma göre iklim şartları korozyona sebep olabilir. Sıcaklık-nem etkisi, özellikle tropikal deniz ikliminin görüldüğü bölgeler de korozif etkiyi daha çok arttırmaktadır. gün içinde aşırı sıcaklık farklarının olduğu bir ortam korozyon meydana gelmesi için uygun ortamdır.
Korozyon Nasıl Oluşur?
Metal ve alaşımların kararlı halleri olan bileşik durumuna dönme eğilimleri yüksektir. Korozyonun sonucu olarak metaller içinde bulundukları ortamın elemanları ile tepkimeye girerek, önce iyonik (ionic) duruma ve oradan da ortamdaki başka elementlerle birleşerek bileşik haline dönmeye çalışırlar; yani kimyasal değişime uğrarlar ve bozulurlar. Sonuçta; metal veya alaşımın fiziksel, kimyasal, mekanik veya elektriksel özelliği istenmeyen değişikliklere uğrar.
Korozyon, metalik malzemelerin içinde bulundukları ortamla reaksiyona girmeleri sonucu, dışarıdan enerji vermeye gerek olmadan, doğal olarak oluşan olaydır. Metallerin büyük bir kısmı su ve atmosfer etkisine dayanıklı olmayıp normal şartlar altında bile korozyona uğrayabilirler. Endüstrinin ana yapı malzemesi olan demir ve çelik sulu ortamlarda ve atmosferde korozyona dayanıksız bir metaldir. Uygun biçimde yüzeyleri korunmayan metal ve metal alaşımlarının bozulmaları önemli bir teknolojik problemdir.
Korozyonun yönetimi ve önlenmesi, çoğu sektörde kritik öneme sahiptir. Gereken adımlar atılmadığında korozyon; altyapı, güvenlik ve iş performansını riske sokarak yıkıcı sonuçlara neden olabilir. Korozyon, sistemin kâr/zarar dengesi için de kötü neticeler verir.
Korozyon olayı endüstrinin her bölümünde kendini göstermektedir. Açık atmosferde bulunan tanklar, depolar, direkler, korkuluklar, taşıt araçları, yeraltı boru hatları, betonarme demirleri, iskele ayakları, gemiler, fabrikalarda kimyasal madde doldurulan kaplar, borular, depolar ve bir çok makine parçası korozyon olayı ile maruz kalmaktadır. Tüm bu yapılar korozyondan dolayı beklenenden daha kısa zaman içinde işletme dışı kalmakta ve büyük ekonomik kayıplar oluşmaktadır.
KOROZYON ÇEŞİTLERİ
Korozyon çeşitlerinin oluş nedenleri ve karakteristik özellikleri şunlardır:
- Yüzeysel (Uniform) Korozyon
Sıvılarda veya kirli ortamda, metal yüzeylerinde kimyasal bir etki ile atmosferik koşullarda meydana gelen en basit ve en yaygın korozyon türüdür. Metal yüzeyinin her noktasında aynı olan korozyondur.
Metalin yüzeyinde renk değişimine sebep olur, metal yüzeylerinde matlaşma şeklinde görülür. Örnek olarak; gümüşteki kararma, nikel yüzeyinin sislenmesi, demirin paslanması, bakırın renginin matlaşması, gibi. Bu tür korozyon, yüzeyde kaba ve dalgalı bir görünüş oluşturur. Parlatma ile yüzeydeki korozyon alınabilir. Önlemler alınabildiği zaman en az risk içeren korozyon türüdür.
- Galvanik Korozyon (galvanic corrosion)
Elektrokimyasal (galvanik) korozyon; Korozyon elemanlarında elektrokimyasal korozyon, bir galvanik (galvanic) eleman içinde cereyan eden aynı olaylardan meydana gelen korozyon türüne galvanik korozyon (galvanic corrosion) denir. İki farklı metalin aynı ortamda birbirine bağlanması ile meydana gelen korozyondur.
- Eski boru ile yeni boru bağlantılarında.
- Metal ile kaynak arasında.
- Metalin geçtiği zeminin niteliklerinin değiştiği bölgelerde.
En çok rastlanılanları bunlardır.
- Çukurcuk Korozyon
Metal yüzeyinde çukur oluşturarak meydana gelen korozyondur. Çukurcuk korozyon, alaşım yüzeyinde nemle temas eden anodik ve katodik kısımların bulunması durumunda ouşur. Metal alaşımı, elektronların taşınması için metal yolu oluşturur. Çukurcuk korozyonu, magnezyum ve alüminyum alaşımlarında rastlanan bir korozyondur. Göstergesi, yüzeyde toplanan ve kabaran beyaz ve gri tozumsu yığıntılardır. Bu yığıntılar temizlendikten sonra küçük oyuklar veya boşluklar görülebilir. Bu oyuklar önce küçük olmasına karşın, zamanla büyür. Çukurcuk korozyonunun oyukları, eğer parça kalınlığı uygun ise kazınarak temizlenebilir.
- Taneler Arası Korozyon
Tane sınırları boyunca meydana gelen korozyonlara taneler arası korozyon denir. Taneler arasındaki metal bileşimi, tane içine göre farklıdır. Alaşım elemanları ve çökeltileri, tane sınırlarına yerleşir. Ayrıca hatalı ısıl işlem, tane sınırlarına zarar verir ve onları tane içine göre daha anodik duruma getirir. Taneler arası korozyon, gözle belirlenemediği için en tehlikeli korozyon çeşididir.
- İpliğimsi Korozyon
İpliğimsi korozyon, yüzeylerinde organik katman içeren metallerde rastlanır. Bu korozyon türü, boya tabakasının altında bıraktığı ipliğimsi şekildeki izden bilinir. İpliğimsi korozyon, havadaki nem oranının % 78 ile % 90 arasında olduğu ve yüzeyin hafif asidik olduğu durumlarda görülür. İpliğimsi korozyon bağlayıcıların çevresindeki, boya tabakasının kesintiye uğradığı çiziklerden başlar. Su ve havadaki oksijen bu çizgilerden boyanın altına işler. İpliğimsi korozyondan korunmak için uçağı ve yer destek teçhizatını % 70’den az nem içeren ortamda muhafaza etmek, oksijen difüzyonunu önleyici boya kullanmak ve yüzeydeki asidik kirleri ortadan kaldırmak için sık sık yıkanması gerekir.
- Pullanma Korozyon
Pullanma korozyonu, taneler arası korozyonun ilerlemiş şeklidir. Burada hemen yüzeyin altına tane sınırları altında ilerleyen taneler arası korozyonun genleşen ürünü, yüzeydeki metali pul pul kaldırır. Genel olarak haddelenmiş veya kalıptan çekilmiş parçalarda, kabarma ve pul pul olma şeklinde kendini gösterir.
Konsantrasyon Hücre (Concentration Cell) Korozyonu
Alüminyum uçak gövdesi, su tabakası ile kaplandığı zaman ve su damlacıkları metal levha birleşimlerinin arasına girdiğinde konsantrasyon hücre korozyonu oluşur. Konsantrasyon hücre korozyonunun olabileceği yerler; oyuklar, bindirme dikişleri, kalıntılar ve metal ara yüzeyleri. Bu yerler konsantrasyon hücre korozyonu oluşması için nemin saklı olduğu yerlerdir. Elektrolitteki metal iyon konsantrasyonu farkı veya oksijen iyonu konsantrasyonu farkı bu tür korozyona sebep olabilir.
- Strees (Gerilmeli) Korozyon
Strees korozyon, taneler arası korozyonun özel bir çeşididir. Bu korozyon, metal çekme gerilimi ile karşılaştığı zaman ve korozif ortamda oluşur. Bağlayıcılara ısıl işlem veya pres işlemleri yapıldıktan sonra, uygunsuz şekilde su ile soğutma yapılırsa strees korozyon oluşur. Gerilmeli / strees korozyon sadece çekme gerilmeleri sonucunda oluşur. Uçaklarda strees korozyon, genel olarak perçinli birleştirmelerin perçinleri arasındaki gerilmiş yüzeylerde rastlanır. Korozyona maruz bir metal, aynı zamanda statik bir gerilim altında ise korozyonu hızlanır.
- Yorulmalı Korozyon
Yorulma korozyonu, gerilmeli korozyon çatlağına benzer şekilde dinamik yükler ve metaldeki korozyonun etkisiyle meydana gelen çatlamalardır. Korozif ortam olan ve dinamik yüklere maruz kalan tüm metallerde bu tür çatlamalar meydana gelir. Zaman zaman veya periyodik olarak yüklenip- boşaltılan metaller zamanla yorulur. Yorulan bu metaller yorulmayanlara göre daha hızlı korozyona uğrarlar. Yorulmalı korozyon iki aşamada oluşur. Birinci aşamada korozif ortamın ve dinamik yüklerin etkisi ile metal yüzeyinde korozyon oyuğu ve çatlak oluşur. Çatlak oluştuktan sonra korozif ortamın etkisi ortadan kalksa bile dinamik yükün etkisiyle çatlak ilerlemesi sürer. Korozif etkiyi ortadan kaldırmanın yolu, metalin korozif ortam ile temasını kesmektir.
- Sürtünme Korozyonu
Nemin girmesine engel olamayan ve titreşime maruz kalan statik yükle yüklenmiş parçalarda sürtünme korozyonu görülür. Burada korozyon ve aşınmanın etkisi birlikte oluşur. Sürtünme korozyonu, metalde ufalanma ve metal aşınması şeklinde kendini gösterir. Uçak üstünde sürtünme korozyonunun görüldüğü yerler, iniş takım dikmelerindeki burçlar, çok küçük toleranslarla burçlara geçirilen cıvatalar ve kanadı gövdeye bağlayan kaplama bölümleridir.
- Mikrobiyolojik Korozyon
Mikrobiyolojik canlıların hayat faaliyetleri sonucu oluşan asit ve sülfür gibi bileşiklerin neden olduğu korozyondur. Mikrobiyolojik korozyon metalik ve bir o kadar da metalik olmayan yapıların etkilenmesinde mikroorganizmaların rolünü olası kılan korozyon şeklidir. Mikrobiyolojik korozyon, metallerin korozyon kinetikleri üzerine mikroorganizmaların etkilerini inceler. Oksijenli ve oksijensiz ortamlarda oluşabilir.
- Kavitasyon Korozyonu
Kavitasyon-korozyon, özel bir erozyon-korozyon şeklidir. Elektrolitik akışkan içinde bir gaz, hava veya buhar kabarcığının bulunması halinde metal yüzeyinde oluşan korozyondur. Metal yüzeyde çukurlara neden olan sayısız minik buhar kabarcıklarının oluşması ve aniden çökmesinden kaynaklanır
- Erozyonlu Korozyon
Korozif çözeltilerin metal yüzeylerinden akıtılması sonucu oluşan korozyondur. Erozyon korozyonu, bir korozif sıvının ve bir metal yüzeyin nispi hareketine bağlı olarak metaldeki korozyon atağı hızındaki bir ivmedir. Bir borunun iç yüzeylerinde oyulmanın neden olduğu artan türbülans, hızla artan erozyon oranlarına ve sonunda bir sızıntıya neden olabilir.
- Seçimli Korozyon
Seçici korozyon (alaşımı giderme, seçici süzdürme), bir elektrokimyasal oksidasyon-indirgeme (redoks) işleminin bir sonucu olarak, elektrolit varlığında bir alaşımın belirli bir bileşeninin tercihli bir saldırısıdır. Bir alaşım içinde bulunan elementlerden birinin korozyona uğrayarak ortamdan ayrılmasıdır. Örneğin pirinçten (%70 Cu +%30 Zn) Çinkonun ayrılması. Tek fazlı ve çok fazlı alaşımlarda seçici korozyon meydana gelebilir.
- Filifrom Korozyon
Metal kaplamasının zayıf veya yırtık noktalarında oluşur. Aşındırıcı kimya oluşumunun, kırılmış bir koruyucu film altında meydana geldiği özel bir çatlak korozyonu. Bu tip korozyon, kaplamaya nem nüfuz ettiğinde boyalı veya kaplanmış yüzeylerin altında oluşur. Metal yüzeyindeki boya veya kaplamanın altında yürüyen korozyondur.
Rutubetli Çelik Yüzeylerinin Elektrokimyasal Oksijen Korozyonu
Metal parçalarının üst yüzeyleri rutubetli ortamlarda ve açık havada, bir oksit tabakası ile kaplanır. Alaşımsız ve düşük alaşımlı çeliklerden yapılmış olan parlak yapı parçaları, bu koşullar altında bir süre sonra pas benekleriyle kaplanır.
Korozyona dayanan olaylar, havadaki oksijenin demir malzemesinin üstündeki su ile bağlantılı durumda etki etmesinden ileri gelmektedir. Bir su damlasının altındaki bir malzeme bölgesinde, bu ilişki ile meydana gelen olaylar açıklanabilir.
Damlaların ortasında, demir Fe2+ – iyonları çözünmeye başlar. Bu çözünme alanı lokal bir anot gibi etki eder. Damlaların kenar bölgesinde, çözünen havanın oksijeninden meydana gelen OH– iyonları çözünen demir Fe2+ ile reaksiyona girer. Önce demir hidroksit Fe (OH)3 ve buradan pas FeO(OH) meydana getirirler. Pas, damlanın kenarında ring şeklinde ayrılır. Benek şeklinde başlayan pas meydana gelişi çelik (steel) yüzeylerde gözlenebilir. Korozyonun sürekli olarak devam etmesi halinde bütün çelik yüzeyleri bu yerlerinden itibaren paslanır.
Korozyon Nasıl Önlenir?
Çevrede yapılacak değişiklik, korozyona önemli biçimde etki eder. Maddenin saf olmamasının korozyonu çabuklaştırdığı belirlenmiştir. Bazı türlerin de korozyonu önlediği anlaşılmıştır. Boya, metallerdeki korozyonu önlemek için iyi bir korozyon önleyicidir. Çünkü hava ile temasını önler. Boya da, atmosfer (atmosphere) etkisinde bozulma eğilimi gösterebilir ama bu çok yavaştır. Uygun alaşımların kullanılması, metalleri korozyona karşı dirençli kılar. Örneğin pirince, alüminyum eklenmesi korozyonu azalttığı için korozyonu önleme yöntemlerinden biridir.
Korozyon Önleme Yöntemleri
Korozyon kontrolü, demir içeren ve bazı demir-içermeyen malzemelerin kontrol edilmesi demektir.
Elektro – kaplama (Electroplate): Koruyucu kaplama yöntemi en yaygın korozyon kontrolü yöntemidir. Koruyucu kaplamalar, kendi içinde metal elementleri barındıran; elektrolitik metal kaplama (plating) veya galvanizleme (çinko kaplama) ile gerçekleştirilebilir. Çelik yüzeyleri, elektrik akımı yolu ile nikel, krom, çinko, kalay, kadmiyum, bakır, pirinç vb. ile kaplama. Elektro-kaplama da korozyonu azaltır. Krom ve nikel gibi metaller bu amaçla kullanılır. Seramik, lastik, plastik gibi malzeme ile metaller kaplanarak korozyona dirençli (dayanıklı) duruma getirilebilir.
Katodik Koruma: Katodik koruma (cathodic protection), korozyon kontrolünün elektriksel anlamda gerçekleştirilmesi işlemidir. Bu işleme, galvaniz ile anti-pas meydana getirme denilir. Katodik koruma için sayfamızı ziyaret edebilirsiniz.
Dizayn Toleransı: Mühendislik dizaynları, servis durumuna göre belli bir dereceye kadar korozyona müsaade eder. Dizayn (design) toleransı genel olarak ürün kullanım süresi daha önceden belirlenmiş; boru hatlarına, gemilere veya ekipmanlara uygulanır. Örneğin bir gemi için seçilecek boru et kalınlığı veya metalurjisidir. Dizayn koruma faktörü bir kere tespit edildiği zaman süresi dolduğunda, değiştirme veya onarım genellikle zorunludur.
Kimyasal İşlem (Chemical Process): Korozyon önleyiciler / inhibitorlar kimyasallara eklenerek, korozif ortamın etkisi azaltılır veya kontrol edilir. Temel bir korozif inhibitor( corrosive inhibitor) örnek olarak; motor bloğunu korozyondan korumak için radyatöre ilave edilen otomobil antifirizi (antifreeze) verilebilir.