Download corrosion hakkında,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, and more Lecture notes Chemical Processes in PDF only on Docsity!
1. Hafta Korozyon; malzeme yüzeyinden başlayan ve malzeme derinliklerine doğru kimyasal ve elektrokimyasal bir reaksiyonla etki oluşturarak bir malzemenin değişikliğe uğraması veya aşınma olayıdır. Korozyon olayı, metallerin üretim işleminin ters yönlüsüdür. Soy metaller hariç, teknolojik öneme sahip metallerin hemen hemen tümü tabiatta “bileşik” halinde bulunur. Biz bileşiklerden saf metaller ve alaşımları üretiriz ancak tekrar bileşik haline dönme eğilimleri her zaman mevcuttur. Bunun sonucunda metalik malzemeler, içinde bulundukları ortamın elamanları ile reaksiyona girerek önce iyonik hale ve oradan da ortamdaki başka elementlerle “bileşik” haline dönmeye çalışırlar, yani kimyasal değişime uğrarlar ve bozundurlar. Sonuçta; metaller veya alaşımların kimyasal, fiziksel veya mekanik özellikleri istenmeyen değişikliklere uğrar. Korozyon hem metal ve alaşımın bozunma reaksiyonuna (yani oksitlenmesine), hem de bu reaksiyonun sebep olduğu zarara verilen addır. Korozyon deyimi günümüzde sadece metaller için değil, yapı malzemesi niteliği taşıyan tüm malzemelerin çevrenin etkisi ile bozunması olayını kapsar şekilde kullanılmaya başlanmıştır. Korozyonun Önemi Bütün metal yapılar doğal çevrede belli derecelerde korozyona uğrarlar. Tunç, pirinç, paslanmaz çelik , çinko ve alüminyum koruma olmaksızın uzun süre dayanacakları umulan kullanım koşulları altında çok yavaş korozyona uğrarlar. Demirin ve çeliğin yapısal korozyonu, metal gerektiği ölçüde korunmazsa hızla ilerler. Demir ve çeliğin bu korozif hassasiyeti önemli bir ilgi odağıdır. Çünkü uygun maliyetleri ve fiziksel özellikleri sebebiyle çok büyük miktarda kullanılmaktadır. Demir ve çeliğin korozyona karşı korunması bakım mühendisleri için büyük önem taşımaktadır. Kaynak yöntemi ile imal edilen parçalarda korozyona karşı direnç konusu içerisinde malzemenin metalurjik özelliklerinin yanında kaynak bölgesinin de büyük önemi vardır. Korozyonun doğrudan ve dolaylı olarak yol açtığı ekonomik kayıplar önemini belirleyen en önemli göstergedir. Doğrudan kayıpların en önde gelen kaynağı korozyona karşı verilen savaşta başvurulan önlemlerdir. Korozyona dayanıklı malzemeler, yüzey kaplamaları, etkinliğini azaltmak amacı ile saldırgan ortamlara yapılan ilaveler ve görevini yapamayacak derecede bozunmuş parçaların yenileri ile değiştirilmeleri bir anlamda korozyonun «fiyatını» oluşturmaktadır. ABD’de korozyonun yıllık «fiyatının» 8 Milyar $’ın üzerinde olduğu tahmin edilmektedir. ABD’de korozyonun otomotiv sektöründe yol açtığı yıllık kayıplara örnekler verecek olursak;
- Otomobil yakıt sisteminde; 100 Milyon Dolar / Yıl
- Otomobil radyatörlerinde; 52 milyon Dolar / Yıl
- Otomobil egzoz sisteminde; 500 milyon Dolar / Yıl Korozyon her şeyden önce insan hayatını ve sağlığını zarara sokan bir olaydır. ✓ Bilindiği gibi bakırın korozyon ürünlerinin insan sağlığı için çok zararlı olması nedeni ile bakır kaplar yüzyıllarca kalayla kaplanarak kullanılmışlardır. ✓ Uçaklarda bazı önemli parçaların korozyon nedeni ile kırılması (korozyonlu yorulma, gerilimli korozyon çatlaması gibi nedenlerle) uçağın düşmesine ve can kaybına neden olabilir. Korozyon dünyadaki sınırlı metal kaynaklarının en önemli israf nedenidir.
✓ Her yıl üretilen metalik malzemelerin yaklaşık 1/3’ ü korozyon nedeni ile kullanılmaz hale gelir. Devre dışı kalan metalik malzemeler hurda olarak kısmen değerlendirilebilse de, 1/3’ü bir daha geri kazanılamamak üzere kaybedilir, yani tabiata geri döner. Bu ise yıllık metalik malzeme üretiminin 1/9’unun, korozyon nedeni ile, bir daha geri kazanılamamak koşulu ile kaybı demektir. Korozyon nedeni ile “malzeme” kaybı yanında “sermaye - emek - enerji ve bilgi” de kaybolur. ✓ Metalik malzemelerin üretimi “sermaye - emek - enerji ve bilgi” gerektirir. Korozyon nedeni ile kullanılamaz hale gelmeleri bu nedenle ilave kayıplara neden olur. Korozyon ortamı kirletir ve ayrıca kirli ortam metal korozyonunu hızlandırır. ✓ Metalik malzemelerin tabiata geri dönen kısmı ortamı kirletir. Kirli ortam ise korozyonu hızlandırır. Örneğin, metalik safsızlıklarla birlikte kirli iletkenlik ve dolayısı ile korozyon artar. Bakır iyonu içeren sular dökme demir veya alüminyum yüzeyle temas edince bakır metalik hale döner ve metali (dökme demir veya alüminyum) çözer; ayrıca açığa çıktığı bölgelerde korozyonu hızlandırır, deliklerin ve oyukların oluşumuna neden olur. / Metal kaybı yeni metal üretimini ve dolayısı ile ilave çevre kirlenmesine neden olarak atmosferin ve suyun kirliliğini artırır. Kirli ortamda ise metaller daha hızla korozyona uğrarlar. ✓ Görevini yapamayacak derecede bozunmuş bir parçanın yenisi ile değiştirilmesi ilgili tesisin bir süre durdurularak üretimden alıkonmasını gerektirebilir. ✓ Korozyon doğrudan ürün kaybına yol açabildiği gibi ürünü kirleterek kullanılmaz hale de dönüştürülebilir. ✓ Korozyon ürünlerinin yüzeysel yayılımı ısı geçirgenlik katsayısını önemli ölçüde düşürerek örneğin sıcak su ve buhar hazırlama tesislerinde verimin düşmesine yol açar. ✓ Korozyonun önemini oluşturan bir diğer etmen emniyet faktörüdür. Örneğin, korozyonun neden olduğu beklenmedik malzeme bozunmaları, yüksek basınçlı kazan ve benzeri tesislerin patlamasına ve çevreye zarar vermelerine neden olabilir. ✓ Ham madde rezervlerini koruma zorunluluğu korozyonun önemini artıran etkenlerden biridir. Oksitlerinden arınarak kazanılan metalleri korozyon sebebi ile kaybetmek kabul edilemez bir durumdur. ✓ Korozyonun yol açtığı kayıplar toplamı endüstriyel gelişmişlik düzeyi ile yakından ilgilidir. Bu kaybın tahminlere göre gayri safi milli hasılaya oranı %1 - %5 arasındadır. ✓ Ülkemizde korozyon gerekli önlemlerin alınmaması sebebi ile önemli ekonomik kayıplara yol açmaktadır. Türkiye’de korozyonun yol açtığı kayıplar GSMH’nin %4.65’i seviyesindedir. ✓ Atmosfer etkisinde kalan; taşıtlar, köprüler, korkuluklar, direkler, enerji nakil hatları, depolar, ✓ Suda ve yeraltında bulunan; boru hatları, tanklar, iskeleler, gemiler, dubalar, baraj kapakları ve benzeri metalik yapılar beklenenden daha kısa süreler içerisinde korozyon nedeni ile kullanılmaz hale gelmektedir. Korozyon olarak nitelendirilebilecek çözünmeler teknolojinin gelişimi ile daha aşağı sınırlara çekilmektedir. ✓ Örneğin, ilaç endüstrisi veya atom santrallerinde “korozyon” olarak nitelenebilecek metal çözünmesi ile atmosferik koşullarda bir çelik yapının “korozyon” u arasında çok büyük farklar vardır. Atmosferik koşullarda milimetrenin kesirli düzeyindeki korozyon nedeni ile uğranılan kalınlık azalmaları normal kabul edilirken bir atom santralında soğutma suyunun içinden geçtiği borularda korozyonun pratik olarak sıfıra yakın olması istenir. Korozyonu Önlemek Mümkün müdür? Korozyonu tamamen engellemek genel olarak olanaksızdır. Metaller tabiatta en karalı halde, bileşik (oksit veya sülfür bileşikleri) olarak bulunurlar. Uygulanan özel metalurjik metodlarla ve enerji harcanarak saf metal haline getirilirler. Ortamda bulunan oksijen ise saf metali oksitleyerek yine kararlı olan bileşik haline geri çevirmeye çalışır. Korozyonu tamamen engellemek bu sebeple mümkün olmamak ile birlikte malzeme ile bulunacağı ortam arasındaki ilişkiyi göz önünde bulundurarak ortamın malzeme üzerindeki etkisini en aza indirmek mümkündür.
✓ Anot ve katot arasında metalik bir iletken ✓ Anot ve katotla temas halinde bir elektrolit Bir malzemenin korozyona uğraması malzeme yüzeyinde katodik ve anodik alanların oluşması ve hücreyi tamamlamak üzere havanın ya da nemin elektrolit görevi yapması sonucunda gerçekleşir. Anodik Olay: Metal atomlarının elektron kaybederek pozitif yüklü metal iyonlarına dönüşmeleridir. Anodik olay elektron üretimine sebep olur. Bu elektronların olay yerinden uzaklaştırılması mümkün değilse veya elektronların uzaklaştırılması yeteri kadar hızlı gerçekleşmiyorsa anodik olayın tamamen durması veya yavaşlaması gerekir. Bir başka deyişle, korozyon ancak ve ancak anodik reaksiyonda üretilen elektronların bir katodik reaksiyonla tüketilmesi sonucu oluşur. Katodik Olay: Katodik olayın işlevi anodik olayla üretilen elektronları harcamaktır. Katodik olayın oluşabilmesi için elektron yüklenebilen (yani indirgenebilen) iyon veya moleküllere ihtiyaç vardır. Elektrolit içinde bu tür iyon veya moleküller bulunmaktadır. Katodik olayın hızı bir yandan elektrolit içindeki indirgenebilen iyon veya moleküllerin konsantrasyonuna diğer yandan da bunların olay yerine, yani katot yüzeyine ulaşım hızına bağlıdır. 1 - Fe’nin 2 elektron vermesi ve fe’den fe+2’ye geçiş. Anot: elektron veriyor, çözünüyor Katot: elektron alıyor ve çözünmeye neden oluyor. İyonik iletken: iyon hareketini sağlıyor. Elektronik iletken: elektron hareketini sağlıyor. Ortamın pH değerine göre en yaygın olan katodik reaksiyonlar; Asidik çözeltilerde hidrojen çıkışı olan; 2H+^ + 2e-^ H 2 Asidik çözeltilerde oksijen indirgenmesini içeren; O 2 + 4H+^ + 4e-^ 2H 2 O Nötr veya bazik çözeltilerde hidrojen gazı çıkışı olan ve; 2H 2 O + 2e-^ H 2 + 2OH- Nötr veya bazik çözeltilerde oksijen indirgenmesini içeren reaksiyonlardır; O 2 + 2H 2 O + 4e-^ 4OH- Elektrolit: Elektrolit içinde iyon hareketleri (iyon iletimi) olan bir ortamdır. Elektrolitler çoğunlukla sıvı çözeltiler olmakla birlikte toprakta veya tuz eriyiklerinde de iyon iletimi mümkündür. İyonlar elektrik yüklü atomlar veya atom gruplarıdır. Örneğin, saf su esit miktarda pozitif yüklü hidrojen iyonları (H+) ve negatif yüklü hidroksit iyonlarını (OH-) içerir. Korozyona Etki Eden Faktörler
Ortamın Etkisi: Metallerin korozyona uğrama hızı büyük ölçüde bulunduğu ortamla ilgilidir. Ortamdaki nem miktarı, asitlik–baziklik durumu gibi bazı etkenler korozyonu başlatıcı ve hızlandırıcı etken olarak karşımıza çıkar. Sıcaklığın Etkisi: Ortam sıcaklığının artması iyon hareketini artırarak korozyon hızını artırır. Sıcaklığın artmasının oksijen konsantrasyonunu düşürücü etkisi de vardır. Ancak bu etki iyon hareketinin artmasından kaynaklanan reaksiyonların yanında oldukça zayıf kalmaktadır. Malzeme Seçimi Etkisi: Korozyona sebep olan etkenlerden biri de birbiriyle potansiyel farkı bulunan metallerin bir arada kullanılmasıdır. Bu durum korozyonu başlatıcı ve hızlandırıcı bir etkendir. Taneler Arası Özellik Farkları: Metallerin tane boyutları arasındaki farklar ve iki tanedeki farklı konsantrasyonlar neticesinde iki tanenin sınırı, korozyon başlangıcı için uygun bir ortam oluşturur. Örneğin paslanmaz çelik malzemeden imal edilen tanklar ve benzeri yapılardaki kaynak bölgelerinde korozyon görülebilmektedir. Sistem Dizaynı: Depolama sistemlerinde korozif malzemelerin (su vb.) birikmesine neden olabilecek çok ince aralıklar gibi tasarım özelliklerinden kaçınmak gerekmektedir. Sistemin Bulunduğu Ortamın Oksijen Konsantrasyonu: Aynı tip toprak içerisinde çözünmüş hava konsantrasyonu her yerde aynı olmayabilir. Farklı havalandırma koşullarındaki sistemlerde yan yana duran sistem bir bölgede anot iken hemen yanındaki bölgede katot görevi görerek elektrokimyasal korozyona sebep olabilir. Zemin Elektriksel Özgül Direncinin Etkisi: Düşük elektriksel özgül dirençli bölgelerde iletkenliğin yüksek olması iyonik ortamın daha aktif olmasına sebep olmaktadır. Bundan dolayı korozyon mekanizması daha hızlı gelişir.
2. Hafta Korozyonun Elektrokimyasal Temelleri Yüksek sıcaklıkta oluşan oksidasyon olayları da dahil, bütün metalik korozyon olayları gerçekte elektrokimyasal temellere dayanmaktadır. Saf bir metal elektrotun, kendi tuzlarından oluşan 1N çözeltisi içine daldırılmış olduğunu düşünelim. Bu koşullar altında her metal kendine özgü bir potansiyel gösterir. Bu potansiyeli doğrudan ölçebilmek mümkün olmaz. Potansiyel ancak bir fark olarak ölçülebilir. Elektrot potansiyelini ölçebilmek için, sisteme uygun bir tuz köprüsü ile Standart Hidrojen Elektrotun (SHE) eklenmesi gerekir. Metal elektrot ile standart hidrojen elektrot arasındaki potansiyel farkı kolaylıkla ölçülebilir. Referans elektrot olarak seçilmiş olan standart hidrojen elektrodun potansiyeli sıfır kabul edilir. Bu durumda her iki elektrot arasında ölçülmüş olan potansiyel farkı hidrojen skalasına göre metal elektrodun potansiyelini verir. Potansiyel farkının negatif veya pozitif oluşu keyfi olarak seçilebilir. Bununla birlikte bakır veya altın gibi hidrojene göre daha katodik olan metallerin potansiyelini pozitif işaretli, demir ve çinko gibi hidrojene göre daha anodik olan metallerin potansiyelini de negatif işaretli almak daha yaygındır. Bu potansiyel değerleri liste halinde yazılarak Standart Elektromotor Kuvveti serisi (EMK) elde edilir. Korozyonun Elektrokimyasal Temelleri
- Altın ve platinin oksitlenmesi çok güçtür ve bu nedenle doğada metalik halde bulunurlar. Elektrokimyasal Hücre Potansiyeli Problem Elektrot Potansiyelleri Elektromotor kuvveti serisinde bulunan herhangi iki metalin standart elektrot potansiyelleri arasındaki fark, metallerin kendi tuzlarının 1N’lik çözeltisi içine daldırılmış ve ara yere bir tuz köprüsü konularak ölçülmüş potansiyel farkını ifade eder. Örneğin Daniell pilinin potansiyeli, bakırın potansiyelinden çinkonun potansiyeli çıkartılarak (E^0 Cu = 0,337 V, E^0 Zn = - 0,763 V) 1,1 Volt olarak bulunur. Klasik bir pil olan Daniell pili, bakır sülfat çözeltisine daldırılmış bir bakır elektrot ile çinko sülfat çözeltisine daldırılmış çinko elektrotun bir ortama yerleştirilmesi ile elde edilir. N: Normal. Bir litre çözeltide çözünmüş halde bulunan maddenin eşdeğer gram sayısı. / Eşdeğer gram sayısı: Molekül ağırlığı / Tesir değerliği // Tesir değerliği: Asitlerin ortama verdiği H+ iyonu sayısı, bazların ortama verdiği OH-iyonu sayısı Bakır daha katodik, bu yüzden redükleniyor. Zn oksitlenecek. Redüklenen - oksitlenen = 0,337V – (-0,763) Daniell pili , (veya Daniel pili , Daniel hücresi ), İngiliz kimyacı ve meteorolog John Frederic Daniell tarafından 1836'da keşfedilmiş bir pil. Pillerin tarihsel gelişiminin ilk aşamalarında Volta piline göre büyük bir gelişme olarak kabul edilir. Bakır ve çinko elektrotların kullanıldığı ve yaklaşık 1.1 volt elektrik gerilimi üreten bir pildir. Her elektrot
kendi tuzlarının bulunduğu çözeltilere daldırılmıştır ve arada poröz bir bölme ile birbirlerinden ayrılmıştır. Çinko elektrot çözünürken, bakır iyonları ise kendi elektrodu üzerinde toplanır. Oluşan kimyasal reaksiyon: Korozyonun Elektrokimyasal Temelleri: Önceki yansılarda standart hidrojen elektrotun referans elektrot olarak seçildiğinden söz edilmişti. Pratikte korozyon ile ilgili potansiyel ölçümlerinde hidrojen elektrot yerine diğer referans elektrotların kullanılması daha uygundur. Çok kullanılan bazı referans elektrotlar şunlardır; Konsantrasyon Pilleri Eğer bir metal parçası aynı tuzun farklı iki konsantrasyondaki çözeltisi ile temas edecek olursa, metal içinden bu çözeltilerin konsantrasyon farkını azaltacak yönde bir akım geçişi olur. Metalin düşük konsantrasyonlu çözelti ile temas eden bölgesi anot olarak korozyona uğrar. Yüksek konsantrasyonlu çözelti ile temas eden bölgede ise, metal iyonları redüklenerek metal üzerinde toplanır. Pratikte farklı iki metalin bağlantısından oluşan korozyon hücrelerine sıkça rastlanır. Bu hücreler, konsantrasyon pillerinin değişik bir çeşidi sayılabilir. Konsantrasyon pilinin değişik bir şekli de oksijen konsantrasyonu farkından ileri gelen oksijen pilidir. Oksijen konsantrasyonunun düşük olduğu bölgelerde metal çözünür. M^0 = M2+^ + 2e- Katot reaksiyonu oksijen redüksiyonu şeklindedir. 4H+^ + 4 e-^ + O 2 = 2H 2 O Veya nötr ortamda oksijen harcayarak hidroksit oluşur. 02 + 2H 2 O + 4e-^ = 4OH- Bu pilde oksijen konsantrasyonunun daha yüksek olduğu bölgeler katot, oksijenin daha düşük konsantrasyonda olduğu bölgeler anot olacaktır. Bu tip korozyon hücreleri yeraltı boru hatlarının iyi havalanabilen ve havalanamayan zeminler içinden geçmesi halinde korozyona uğrayacaktır. Bu durumda katotta oksijen harcanırken, oksijeni yetersiz olan bölgelerde metal korozyona uğrar. Elektrot Reaksiyonları Saf bir metal yalnız kendi iyonlarının bulunduğu bir çözeltiye daldırıldığı zaman metal ile çözelti arasındaki reaksiyonlar bir dinamik denge haline ulaşır. Denge halinde, metalin çözünmesine karşı gelen anodik reaksiyon ile metal iyonlarının redüklenmesine karşı gelen katodik reaksiyonların hızları birbirine eşit olur. Me = Me+2^ + 2e-^ (Anodik reaksiyon) Me+2^ + 2e-^ = Me (Katodik reaksiyon)
Elektrot Reaksiyonları Konsantrasyon Polarizasyonu Reaksiyon hızı çözeltideki difüzyon tarafından sınırlandığında konsantrasyon polarizasyonu oluşur. Reaksiyon hızlı, H+^ konsantrasyonu düşük olduğunda, ara yüzey yakınında H +^ iyonu yönünden bir fakirleşme yaşanabilir. H+^ iyonu tedariği reaksiyon hızına yetişecek düzeyde olmayabilir. Bu nedenle, ara yüzeye H+^ difüzyonu hızı kontrol eden adımdır: konsantrasyon polarizasyonu Korozyon Hızı Yarım hücre potansiyel değerleri dengedeki sistemlere ait termodinamik parametrelerdir. Ancak gerçek korozyonun gerçekleştiği sistemler dengede değildir. Anottan katoda elektron akışı olacaktır ve yarım hücre potansiyel değerleri kullanılamaz. Bu yarım hücre potansiyelleri reaksiyon itici gücünün bir ölçüsüdür ve o yarım hücre reaksiyonunun gerçekleşme eğilimini temsil eder. Ancak, bu potansiyeller reaksiyon kendiliğinden oluşma yönünü belirlemeye yardımcı olurken korozyon hızı hakkında bilgi vermezler. Belirli bir korozyon reaksiyonu için hesaplanan ∆V potansiyel değeri büyük pozitif bir değer olabilir fakat reaksiyon çok yavaş ilerleyebilir. Mühendislik pratiği yönünden sistemlerin korozyona uğradıkları hızları tahmin etmek önemlidir. Korozyon hızı, malzeme kaybı hızı, önemli bir korozyon parametresidir. Bu hız, korozyon nüfuz hızı (CPR); birim zamanda malzeme yüzeyinden malzeme kalınlık kaybı (mm/yıl) olarak ifade edilebilir.
Korozyon Hızı Problem: Pasivasyon: Normal olarak aktif karakterli bazı metal ve alaşımlar belirli atmosferik koşullarda reaktifliklerini kaybederek aşırı asal davranabilirler. Pasivasyon olarak adlandırılan bu davranış krom, demir, nikel, titanyum ve bu metallerin alaşımlarında gözlenir. Pasif davranış bu metal ve alaşımların yüzeylerinde oluşan çok ince, yüzeye sıkı tutunan, koruyucu ince bir oksit tabakası sayesinde ortaya çıkar. Bu koruyucu tabaka korozyonun daha fazla ilerlemesine izin vermez. Paslanmaz çelikler pasivasyon sonucunda korozyona çok dirençli hale gelirler. %11 kadar Cr yüzeyde koruyucu bir oksit tabakası oluşturur. Alüminyum ve alaşımlarında da durum benzerdir. Yüzeydeki koruyucu tabaka hasara uğradığında kısa sürede tekrar oluşur ve koruma görevine devam eder. Ancak atmosferin karakterinin değişmesi ile pasifleşen bir metal tekrar aktif hale geçebilir.
3. Hafta – Korozyonun Sınıflandırılması Korozyonun Sınıflandırılması Mekanizmaya Göre Sınıflandırma Elektrokimyasal Korozyon
Çevremizi dolduran hava, metal ve alaşımlar için belirli ölçüde saldırgandır. Korozyona yol açan ana etmenler havada içerilen nem ve oksijendir. Ayrıca genel koşullara ve mevsimlere göre hava içinde miktarları değişebilen diğer maddeler de korozyon hızını önemli ölçüde etkiler. Korozyon etkinliği bakımından atmosferleri kırsal, endüstri ve deniz atmosferi olarak sınıflandırılmaktayız. Bunlardan en az saldırgan olanı atmosferin kirlilik derecesinin düşük olduğu kırsal atmosferdir. En saldırgan ortam ise deniz atmosferidir. Bunun sebebi deniz atmosferinin içerdiği bol miktardaki sodyum klorürdür. Deniz atmosferinden uzaklaştıkça sodyum klorür miktarı azalır ve bu da korozyon hızını düşürür. Endüstriyel atmosferde kükürt dioksit belirleyici etkendir. Bacadan çıkan kükürt dioksitin yoğun olduğu durumlarda korozyon hızı artmaktadır. Atmosferik korozyon hızı metalin atmosfere konulduğu anda en yüksek seviyededir ve zamanla azalır. Metal yüzeyinde bulunan rutubet filminin kalınlığına göre de değişim gösterir. Bu nedenle metalin atmosfere ilk bırakıldığı andaki koşullar önemlidir. Eğer metal başlangıçta korozifliği az olan bir ortamda bekletilirse yüzeyde koruyucu bir oksit filmi oluşacak ve bunun sonucunda korozyona dayanıklı hale gelecektir. Rutubetin çok düşük olduğu durumlarda korozyon oluşmaz. Rutubetin artması ile birlikte metal yüzeyinde bir sıvı filmi oluşturacak ve bu da korozyon oluşmasına sebep olacaktır. Rutubetin yüksek olduğu durumlarda eğer metal yüzeyinde korozyon ürünleri mevcut ise havadaki SO 2 yüzeye adsorbe olacaktır. SO 2 önce SO 3 , sonra da su ile birleşerek sülfürik asit oluşturarak yüzeydeki rutubet filminin pH’ını 4’ün altına düşürecektir. Denizden gelen rüzgarlar, sis halinde klorür iyonları taşırlar. Deniz atmosferi etkisinde kalan metal yapılar üzerinde toplanan bu klorür tuzları korozif etki yapar. Klorür etkisi denize açık olan ilk birkaç kilometre içinde kendini gösterir. Sıcaklık arttıkça korozyon hızında artış meydana gelir. Ancak sıcaklığın artışının atmosferik korozyon üzerinde bir de aksi yönde etkisi vardır. Yüksek sıcaklıkta metal yüzeyinde bulunan rutubet filmi kısa sürede kurur. Böylece korozyon olayı artık devam edemez. Bu iki karşı etki nedeniyle korozyon hızı belli bir sıcaklık maksimum değere ulaşır. Bu sıcaklık aşılınca korozyon hızında yeniden azalma gözlenir. Suyun donma noktası olan 0 °C’nin altında korozyon hızı genellikle ihmal edilecek kadar azdır. Su ve Deniz Suyunda Korozyon Su içinde kalsiyum ve magnezyum miktarının artması korozyon hızını düşürmektedir (bu tuzlar zamanla metal yüzeyi üzerine çökebilmektedir). Deniz suyunun bileşimi ve korozif etkisi çeşitli denizlerde farklılık göstermektedir. Deniz suyunun içinde çözünmüş olan tuz konsantrasyonu 32-36 g/l’dir. Deniz suyu içinde çözünmüş bulunan tuzun büyük kısmı NaCl şeklindedir. Deniz içi çelik yapıların korozyon hızı ortalama olarak 0,10-0,125 mm/yıl düzeyindedir. Deniz suyunun içinde çözünmüş olan tuz oranı arttıkça korozyon hızı artar (iki ana sebep elektriksel iletkenliğin artması ve klorür gibi saldırganların pasif tabakaya zarar vermesi). Deniz suyu içinde çeliğin korozyon hızı, katot bölgesine olan oksijen difüzyonunun kontrolü altındadır. Bu nedenle deniz suyu içindeki çözünmüş oksijen konsantrasyonu korozyon açısından büyük önem taşır. Artan çözünmüş oksijen miktarı ile korozyon hızı artış gösterir. Su yüzeyine yakın bölgede oksijen konsantrasyonu ve buna paralel olarak korozyon hızı maksimum değerdedir. Derine doğru inildikçe çözünmüş oksijen konsantrasyonunda azalma görülür. Bu durum havadaki oksijenin deniz suyu içine difüzyonunun güçlüğünden ileri gelir. Korozyon açısından en tehlikeli bölge yapının atmosferik oksijenle doğrudan temas ettiği ve deniz suyu ile de ıslandığı üst bölgedir. Deniz içine çakılmış olan bir çelik kazığın derinliğe göre korozyon hızındaki değişim şekilde görülmektedir. Şekilden görülebileceği gibi kazık üzerinde korozyon açısından farklılık gösteren beş ayrı bölge mevcuttur.
Birinci Bölge: Deniz suyu ile ıslanmayan ve fakat denizin çok yakınında bulunan atmosfer içinde kalan bölge. Bu bölgede atmosferik korozyon söz konusudur. İkinci Bölge: Deniz yüzeyinin hemen üzerinde kalan ve dalga etkisi ile zaman zaman ıslanan bu bölgede korozyon ürünleri metal yüzeyine yapışarak kabuk oluşturamaz. Bu bölgede korozyon hızı maksimumdur. Üçüncü Bölge: Gel-git etkisi ile periyodik olarak su altında ve atmosferde kalan bu bölgede ıslanma ve kuruma sonucu kısa sürede etkili bir kabuk oluşur. Bu nedenle bu bölgede korozyon hızı düşüktür. Dördüncü Bölge: Sürekli su altında kalan bu bölgede, atmosfere yakın olan üst kısımlarda çözünmüş oksijen konsantrasyonunun yüksek olması nedeniyle korozyon hızı da yüksektir. Yüzeyden itibaren birkaç metre derinlikte korozyon hızında düşme görülür. Beşinci bölge: Deniz dibindeki zemin içine oksijen difüzyonu çok azdır. BU bölgede korozyon hızı oldukça düşüktür ve yaklaşık olarak sabittir. Limanda korozyona uğrayan çelik destek ayakları Su ve deniz suyu korozyonunda çeşitli faktörlerin etkisi; Sıcaklığın Etkisi
- Genel ilke sıcaklık arttıkça deniz suyu içindeki korozyon hızının artmasıdır.
- Diğer taraftan da sıcak deniz suyu içinde kabuk oluşumu daha kolay meydana gelmektedir ve çözünmüş oksijen konsantrasyonu daha düşüktür. Bu iki etken de korozyonu azaltıcı yönde etki yapar.
- Deniz suyu içindeki sıcaklığa bağlı olarak gelişen biyolojik olaylar da hesaba katıldığında deniz suyu sıcaklığının korozyon hızı üzerindeki etkisi konusunda bir yargıya varmak güçleşmektedir. Fouling Etkisi
- Deniz suyu içinde çok sayıda bitki ve hayvan yaşamaktadır. Bu canlılardan bazıları metal yüzeyinde oluşmuş olan kabuğa yapışır. Bu olay korozyon açısından iki farklı etki yaratır.
- Metal yüzeyini kaplayan organizmalar yüzeye oksijen difüzyonunun azalmasına sebep olurlar. Böylece korozyon hızından azalma görülür.
- Fakat zamanla ölen canlılar çürüyerek yüzeyde asidik bir ortam oluşmasına ve korozyon hızının artmasına neden olurlar.
- Deniz içi canlıların bir diğer zararlı etkisi de metal yüzeyi üzerine yapılmış olan boyalarda görülür. Deniz canlıları boya tabakasına yapışarak boyanın kısa sürede delinmesine ve parçalanmasına neden olurlar. Bu durum zehirli boya (CuO bazlı) kullanılarak önlenebilir. Hızın Etkisi
- Suyun veya yapının hareketli olması korozyon hızının artmasına sebep olur. Hareket halinde metal yüzeyine oksijen difüzyonu arttığı gibi yüzey üzerinde kabuklaşma olayı güçleşir. Toprak Korozyonu (Karasal – Zemin Korozyonu)
- Yeraltında korozyon elektrokimyasal hücreler yoluyla yürür. Toprağın rutubeti elektrolit rolü oynar. Elektrot reaksiyonları şu şekildedir;
4 - Rezistivite Zemin rezistivitesi doğrudan toprağın yapısı ve toprak içinde çözünmüş halde bulunan iyonların konsantrasyonuna bağlıdır. Toprak esas olarak kil ve silt karışımından oluşur. Aşağıdaki şekil zemin rezistivitesinin kil, silt ve kum yüzdelerine bağlı olarak değişimini göstermektedir. Ayrıca zemin rutubeti arttıkça rezistivitenin azalmaktadır. Rezistivite sıcaklığa da bağlıdır Sıfır derecenin altında rezistivitede büyük artış olur. Zemin rezistivitesinin sıcaklığa göre değişimi şekilde görülmektedir. Toprağın iletkenliğinin yüksek oluşu, korozyon hücreleri arasından geçen akımın şiddetini artırır. Rezistivite değeri zeminlerin koroziflik derecesi hakkında iyi bir fikir verir. Zeminlerin ne derece korozif olduğu rezistivite değerleri göz önüne alarak sınıflandırılmaktadır. TS 5141’de yapılmış olan sınıflandırma tabloda verilmektedir. 5 - Biyolojik Korozyon
