Korozyon Çukurcuk - Korozyon 25.01.2013 12:22 1 KOROZYON VE KOROZYONDAN KORUNMA DOÇ. DR. MUZAFFER ZEREN 25.01.2013 12:22 2 ÇUKURÇUK (OYUKLAŞMA) KOROZYONU ? Korozyon olayının çok dar bölgeler üzerinde yoğunlaşması sonucu ortaya çıkan korozyon türüdür. Metal yüzeylerde oluşan çok sayıda çukurlar genellikle bir karıncalanma görünümü verir. Çukurların çapı derinliği ve sıklığı malzeme ve ortama bağlı olarak değişir. Toplam metal kaybı homojen dağılımlı korozyonun aksine çok küçüktür. 25.01.2013 12:22 3 ÇUKURÇUK (OYUKLAŞMA) KOROZYONU ? Ancak parçalar (örneğin kondenser boruları) kısa zamanla delinerek kullanılmaz hale gelirler. Ayrıca, çukurçuk diplerinde oluşan mekanik gerilim yoğunlaşması mukavemet kaybı yanında korozyonlu yorulma ve gerilimli korozyon olarak tanımlanan çatlama olaylarını başlatabilir. Bozucu etkisi, yaygınlığı ve kontrolündeki güçlükler nedeni ile çukurçuk korozyonu en korkulan korozyon türlerinin başında gelir. 25.01.2013 12:22 4 ? Çukurçuk korozyonunu birçok metal ve alaşımlarda görmek mümkündür. Ancak teknolojik ve ekonomik açıdan paslanmaz çelikler ve alüminyum alaşımlarına öncelik verilmesi gerekir. Çukurçuk korozyonu genellikle klor ve brom iyonları içeren nötür ortamda oluşur. NaCl ve oksijen bakımından hayli zengin olan deniz suyu, çukurçuk korozyonuna yolaçan etken bir ortamdır. ÇUKURÇUK (OYUKLAŞMA) KOROZYONU 25.01.2013 12:22 5 ÇUKURÇUK (OYUKLAŞMA) KOROZYONU ? Deniz suyuna terkedilen paslanmaz çelikler derin çukurçuk oluşumu ile kısa zamanda bozunurlar. Hipoklorür içeren beyazlatıcılarda çukurçuk korozyonu açısından kontrolü güç ortamlardır. Florür ve iyodürlerin etkenliği klorür, bromür ve hipoklorürlere oranla sınırlıdır. 25.01.2013 12:22 6 ÇUKURÇUK (OYUKLAŞMA) KOROZYONU ? pH değeri ortamın çukurçuk korozyonu bakımından etkilediği belirleyen önemli bir göstergedir. Çukurçuk korozyonu öncelikle nötür ortamda oluşur. pH değeri düşürülünce yerini genel korozyona (homojen dağılımlı korozyona) terkeder.Buna karşılık pH değerinin yükseltilmesi pasif tutumun etkenliğini artıracağından çukurçuk korozyon genel korozyon ile korozyona mukavemet arası bir tutum olarak tanımlanmıştır. 25.01.2013 12:22 7 ÇUKURÇUK (OYUKLAŞMA) KOROZYONU ? Çukurçuk korozyonun belirgin özelliklerinden biri de çok küçük çözelti miktarı ile oluşmasıdır. Yani korozyonun yoğunlaştığı çukurçuk dipleri ile ortamın büyük hacmi arasında bir tıkanıklığın gerekliliğinden söz edilebilinir. Bu tıkanıklığı giderici etkiler, örneğin durgun haldeki bir ortamın akış haline dönüştürülmesi, çukurçuk korozyonu eğilimini önemli ölçüde azaltabilir. 25.01.2013 12:22 8 ÇUKURÇUK (OYUKLAŞMA) KOROZYONU ? Bu tür etkileri saldırgan ortamların nakli için kullanılan pompalarda gözlemek mümkündür. Örneğin deniz suyunun pompalanması için kullanılan paslanmaz çelik pompalar sürekli çalışma koşullarında tam mukavemet gösterirken çalışmaya bir süre ara verilmesi üzerine korozyona uğrarlar. 25.01.2013 12:22 9 ÇUKURÇUK (OYUKLAŞMA) KOROZYONU ? Çukurçuk korozyonun paslanmaz çeliklerle ve alüminyum alaşımlarında öncelikle oluştuğu gözlenmektedir. Pasif durumda olan bir metali, örneğin bir alüminyum alaşımını NaCl ve çözülmüş oksijen içeren bir ortamda temas halinde olduğunda, klor iyonları pasif tutumu sağlayan yüzey tabakasının içine sızarak metalin o yerlerde aktif duruma geçmesine neden olacaktır. Aktif tutum kazanan yerlerin toplamı halen pasif tabaka ile örtülü olan yüzey alanına oranla çok düşüktür. Bu koşul metalin aktif duruma geçen noktalarında hızla çüzülmesine ve yer yer çukurçukların oluşmasına yol açacaktır 25.01.2013 12:22 10 ÇUKURÇUK (OYUKLAŞMA) KOROZYONU ? Hızlı çözülme sonucu çukurçuklar içindeki ortam metal iyonları bakımından zenginleşir. Ancak korozyon olayının her aşamasında ortamın elektrik yükleri bakımından dengelenmesi gerekir. Bu koşul metal iyonlarının taşıdığı elektrik yüküne eşdeğer miktarda klor iyonunun çukurçuklar içine yayılması ile sağlanır. Böylece oluşturulan metal klorürler reaksiyon uyarınca hidrolize uğrayarak hidrojen iyonlarının büyük miktarlarla ortaya çıkmasına olanak sağlar. 25.01.2013 12:22 11 ÇUKURÇUK (OYUKLAŞMA) KOROZYONU ? Otokatalitik olarak tanımlanan bu olayın çukurçuklar içindeki ortama asit karekteri kazandıracağı ve bu nedenle korozyonun etkenliğini sürekli olarak artıracağını özellikle dikkate almalıdır. Katodik olay, yani oksijen reaksiyonu çukurçukların yeterli miktarda oksijenle temas edebilen ağız kısımlarında oluşmaya devam edebilecek ve metal çözünümü tekrarı ile çukurçuk diplerinde yoğunlaşacaktır 25.01.2013 12:22 12 ÇUKURÇUK (OYUKLAŞMA) KOROZYONU Şekil 15. ASTM G’46’a göre değişik çukurcuk korozyon şekilleri 25.01.2013 12:22 13 ÇUKURÇUK (OYUKLAŞMA) KOROZYONU ? Şekil 18. C-276 tipi kaynaklı bir malzemede %80 asetik asit içerisinde 5 gün sonra oluşan çukurcuk korozyonu X7 25.01.2013 12:22 14 ÇUKURÇUK (OYUKLAŞMA) KOROZYONU Şekil 19. Düşük alaşımlı çelik tankın kaynak bölgesindeki çukurcuk korozyon 25.01.2013 12:22 15 ÇUKURÇUK (OYUKLAŞMA) KOROZYONU Şekil 20. Perlitik çelikte çukurcuk korozyonu. Ortam: pH: 8, 1g/lt Ca(OH)2, X4500 25.01.2013 12:22 16 ÇUKURÇUK (OYUKLAŞMA) KOROZYONU Şekil 21. Aynı numunede çukurcuk korozyonu nedeniyle yüzeyinde oluşan oyukların çatlağa dönüşmesi X3500 25.01.2013 12:22 17 ÇUKURÇUK (OYUKLAŞMA) KOROZYONU Şekil 22. Paslanmaz çelik malzemede çukurcuk korozyon oluşumu. Malzeme uzun süreli olarak oksitleyici tuzlar ile beraber bulunmuştur. 25.01.2013 12:22 18 ÇUKURÇUK (OYUKLAŞMA) KOROZYONU Şekil 23. Saf polikristalde çukurcuk korozyon oluşumu 25.01.2013 12:22 19 ÇUKURÇUK (OYUKLAŞMA) KOROZYONU Şekil 24. Metal kirlenmesinden dolayı çelik fırın haznesinde çukurcuk korozyon oluşumu. 25.01.2013 12:22 20 ÇUKURÇUK (OYUKLAŞMA) KOROZYONU Şekil 25. Kutu sementasyonuyla sertleştirilmiş bir pinyon dişli üzerinde çukurcuk korozyon oluşumu. 25.01.2013 12:22 21 ÇUKURÇUK (OYUKLAŞMA) KOROZYONU Şekil 26. Çelik malzeme yüzeyinde oluşan çukurcuk korozyonunun SEM görüntüsü 25.01.2013 12:22 22 ÇUKURÇUK (OYUKLAŞMA) KOROZYONU Şekil 27. Çelik boru malzemede çukurcuk korozyonu. 25.01.2013 12:22 23 ÇUKURÇUK (OYUKLAŞMA) KOROZYONU Şekil 28. Çelik malzemede çukurcuk korozyonu 25.01.2013 12:22 24 ÇUKURÇUK (OYUKLAŞMA) KOROZYONU Şekil 29. Çelik malzemede çukurcuk korozyonu 25.01.2013 12:22 25 ÇUKURÇUK (OYUKLAŞMA) KOROZYONU Şekil 30. Yüzeyi ince filmle kaplanmış bir sertmetal malzeme yüzeyinden içeri doğru ilerleyen oyuklaşma tipi korozyon 25.01.2013 12:22 26 ÇUKURÇUK (OYUKLAŞMA) KOROZYONU Şekil 31. 316L (UNS S31603) tipi paslanmaz çelik pompanın iç kısmında bölgesel oyuklaşma tipi korozyon görülmektedir. 25.01.2013 12:22 27 ARALIK KOROZYONU ? Korozyon olayının belirli dar bölgeler üzerinde yoğunlaşması sonucu ortaya çıkan bozulma türlerinden biri de aralık korozyondur. Çukurların oluştuğu yerlerin büyüme doğrultusunun ve dağılımının malzemenin iç yapısı ile ilgili olduğu kabul edilmektedir. Buna karşılık korozyonu makina parçalarının montajında yok edilemiyen dar bölgeler ve aralıklar içinde başlar 25.01.2013 12:22 28 ARALIK KOROZYONU ? Dar bölge korozyonunun oluşabilmesinin ön koşulu aralıkların ortamın girmesine izin verecek kadar geniş, ancak gerekli tıkanıklığın sağlanabilmesi içinde yeterli darlıkta olmasıdır. Gözlemler bu tür korozyonun milimetrenin onda biri, hatta daha küçük kesitleri ile ifade edebileceğimiz dar aralıklarda başlıyabildiğini göstermektedir. 25.01.2013 12:22 29 ? Aralık genişledikçe korozyon etkenliğini kaybeder ve genişliği birkaç milimetreyi bulan dar bölgeler içinde ancak ender koşullar altında görülebilir. Aralığı oluşturan parçalardan her ikisininde metal olması gerekmez. Lastik, cam ve polimer gibi metal olmayan malzemelerle temas halinde olan metaller aralık korozyonu ile bozulabilirler. ARALIK KOROZYONU 25.01.2013 12:22 30 ? Aralık korozyonunun oluşum düzeni çukurçuk korozyonunkine yakındır. Korozyon aralık içinde ve dışında yer alan oksijen reaksiyonu ile başlatılır. Ancak aralık içine sızan ortam içerdiği oksijeni çok küçük olan hacmi nedeni ile hızla kaybeder. Böylece oksijen reaksiyonu yanlızca aralık dışında oluşmaya devam eder. Çözülen metalin aralığı oluşturan yüzey üzerinde yoğunlaşması sonucu ortam metal iyonları bakımından giderek zenginleşir. Çukurçuk korozyonunun etkenlik ve sürekliliğini sağlayan otokatalitik olay bu aşamada devreye girer (aralık korozyonun başlangıçı ve ilerlemiş durumu Şekli 32’de gösterilmiştir). ARALIK KOROZYONU 25.01.2013 12:22 31 ARALIK KOROZYONU 25.01.2013 12:22 32 ? Bu tip korozyona karşı en etkili yöntem, bölgesel farklılığa olanak sağlayan tasarımlardan kaçınmaktır. Örneğin, perçinli ve civatalı bağlantılar yerine kaynak dikişi kullanmak sorunu önemli ölçüde çözümleyebilir. Ancak bu önemle başarılı olabilmenin koşulu tüm araların kaynakla kapatılmasıdır. ARALIK KOROZYONU 25.01.2013 12:22 33 ? Metallerle metal olmayan malzemelerin eşlenmesi zorunlu ise (örneğin, sızdırmazlığı sağlamak için contalar vb.) metal olmayan malzemenin geçirgenlik ve soğutma yeteneğinin sınırlı olmasına dikkat etmelidir. Metal aksam üzerinde, özellikle sıvı depoların dibinde çökelen katı parçalar sürekli olarak uzaklaştırılmalıdır. ARALIK KOROZYONU 25.01.2013 12:22 34 ARALIK KOROZYONU Şekil 33. Titanyum esaslı bir boruda aralık korozyonu. (a)2. Kalite titanyum boruda düzensiz şekilli aralık korozyonu. (b)Korozyon bölgesine ait kesitte titanyumoksit ürünleri X100 25.01.2013 12:22 35 ARALIK KOROZYONU ? Şekil 34. Birleştirme elemanı çevresindeki yetersiz yalıtım nedeniyle malzemede pil hücresi benzeri etkisiyle korozyon başlaması 25.01.2013 12:22 36 ARALIK KOROZYONU Şekil 35. Aralık korozyonu yaratan şartların şematik gösterimi 25.01.2013 12:22 37 ARALIK KOROZYONU Şekil 36. Kokpiti korozyona uğrayan Boing 737 uçağı 25.01.2013 12:22 38 ARALIK KOROZYONU Aralık tipi korozyon hasarı nedeniyle meydana gelen Aloha Havayollarına ait bir ucağın kazasından sonra özellikle uçak gövdelerinin birleştirme yöntemlerine çok daha fazla önem verilir olmuştur. 28 Nisan 1988’de 18 yaşındaki Boing 737 tipi nakliye uçağı 24.000 ft’te uçarken kokpitin tavanının büyük bir kısmı kopmuştur (Şekil 36). Pilot uçağa Hawaii’de Maui adasına zorunlu iniş yaptırabilmiştir. Ancak bir kişi ölmüş birçok yolcuda ağır yaralanmıştır. 25.01.2013 12:22 39 ARALIK KOROZYONU Şekil 37.Uçak kokpiti için temel üç tip birleştirme yöntemi. 25.01.2013 12:22 40 ARALIK KOROZYONU Şekil 38. Yeterli önlem alınmaması durumunda bindirme bölgesinde elektroliz hücresi ve sonrasında korozyon oluşumu 25.01.2013 12:22 41 KAPLAMA-ALTI KOROZYON ? Suya karşı bir ölçüde geçirgen maddelerle kaplanan metaller, dış görünümü hayli farklı ancak oluşum düzeni bakımından bir tür aralık korozyonu ile bozunurlar. Korozyon olayı metal- kaplama ara yüzeyinde, köşe veya benzer düzensizliklerin bulunduğu yerlerde başlar. Metal ile kaplama arasına sıkışan korozyon ürünleri (0,5-1 mm) genişliğinde lifler oluştururlar. 25.01.2013 12:22 42 KAPLAMA-ALTI KOROZYON ? Çok sayıda noktadan başlıyarak değişik doğrultularda ilerleyen lifler zamanla karışık bir ağ görünümü ortaya koyar. Ancak yakından incelenince liflerin birbirlerini kesmedikleri görülür. Önceden oluşan liflerle birleşen yeni lifler yaklaşık eşit aralıklarla yön değiştirirler veya temas noktasında son bulurlar. Liflerin büyüme hızları (0,4 mm/gün) olarak saptanmıştır 25.01.2013 12:22 43 KAPLAMA-ALTI KOROZYON ? Kaplama altı korozyona ilişkin gözlemler hayli yaygındır. Çelik, alüminyum ve magnezyuma uygulanan farklı özellikte kaplamaların bu tür korozyona yol açtığı saptanmıştır. En etken kaplamalar organik (boyalar) olanlardır. Etkinlik sırasına göre emaye kaplama, fosfat kaplama ve metal kaplamalardan söz etmek gerekir. Çeliğin bu yolla korozyona yol açan tek ortam nemli havadır 25.01.2013 12:22 44 KAPLAMA-ALTI KOROZYON ? Kaplama altı korozyonun önemli sakıncası parçaların dış görünümünü olumsuz yönde etkilemesidir. Bu tür korozyona karşı uygulanabilecek tek önlem havadaki nem miktarının mümkünse azaltılmasıdır. Kaplayıcı maddelere ilave edilen korozyon yavaşlatıcıların çok etkili olmadıkları saptanmıştır 45 KAPLAMA-ALTI KOROZYON Şekilde bir karbon çeliğinde kaplama altı korozyonu görülmektedir. Kaplanmış yüzeyde rutubet kalması nedeniyle kaplama altı korozyona örnek verilmiştir. Şekilde ‘kurt-benzeri’ korozyon kanalları görülmektedir.