Korozyon Gerilimli Korozyon 1 YANIT: GERİLMELİ KOROZYON SORU: BU AĞACA NE OLMUŞ 2 ? Kimya endüstrisinde paslanmaz çelik malzemelerde görülen hasarların dağılımı Şekil 1’de verilmiştir. Şekilden de görülebileceği gibi hasarların %92’si korozyon nedenli olmaktadır. 3 GERİLİMLİ KOROZYON ? Saldırgan ortamlarda temas halinde olan makine parçaları ve metal yapıların çoğu mekanik gerilimler altındadır. ? Yüksek basınçlı kaplar, buhar kazanları, içten yanmalı motorların silindir gömlekleri, pompa mili ve rotoru verilebilecek çok sayıda örnekten birkaçıdır. 4 GERİLİMLİ KOROZYON ? Yüksek basınçlı kaplar, buhar kazanları 5 GERİLİMLİ KOROZYON ? içten yanmalı motorlar 6 ? silindir gömlekleri GERİLİMLİ KOROZYON 7 GERİLİMLİ KOROZYON MOTOR BLOK KAFALARI 8 GERİLİMLİ KOROZYON MOTOR BLOK KAFALARI 9 ? rotor GERİLİMLİ KOROZYON 10 ? içten yanmalı motorlar GERİLİMLİ KOROZYON 11 İçten yanmalı motor pistonu GERİLİMLİ KOROZYON 12 GERİLİMLİ KOROZYON İçten yanmalı motor pistonu 13 GERİLİMLİ KOROZYON İçten yanmalı motor pistonu ve pimleri 14 ? Hava pompası GERİLİMLİ KOROZYON 15 ? Hava pompası GERİLİMLİ KOROZYON 16 GERİLİMLİ KOROZYON ? Gerilimli korozyon aynı zamana rastlayan korozif ve mekanik etmenlerin yol açtığı bozunma türü olarak tanımlanabilir. 17 GERİLİMLİ KOROZYON ? Bozunma parça yüzeyinde mevcut çatlaklar veya gerilim yoğunlaşmasına olanak sağlayan diğer geometrik düzensizliklerle başlar ? (örneğin, çukurcuk korozyonunun parça yüzeyinde oluşturduğu çukurcuklar mekanik gerilimlerin de etkisi altında giderek keskin uçlu çatlaklara dönüşebilirler). 18 GERİLİMLİ KOROZYON 19 GERİLİMLİ KOROZYON ? Çatlaklar mekanik gerilimlerin büyüklüğü ve çevresel koşulların etkenliğine bağlı olarak belirli hızlarla malzeme içine doğru yürürler. ? Parça kesitinin mevcut yükleri taşıyamayacak ölçüde daralması sonucu ani kopmalar meydana gelir. 20 GERİLİMLİ KOROZYON 21 GERİLİMLİ KOROZYON ? Gerilimli korozyonun en önemli özelliği kimyasal ve mekanik etkilerin birbirini destekler nitelikte gelişmeleridir. ? Bu nedenle aynı zamana rastlamayan korozif ve mekanik etkilerin toplamı gerilimli korozyon olarak nitelenemez. 22 GERİLİMLİ KOROZYON 23 GERİLİMLİ KOROZYON ? Gerilimli korozyonun oluşabilmesi için gerekli koşulları şöyle özetlenebir: ? (1) Duyarlı bir malzeme, ? (2) etken bir ortam, ? (3) çekme gerilimi ? (4) zaman. 24 GERİLİMLİ KOROZYON 25 GERİLİMLİ KOROZYON ? Gerilimli korozyonun ilginç özelliklerinden biri malzeme ve ortam arası uyum gereksinimidir. ? Bu ilkenin kanıtlanması için başvurabilecek uygun örnek pirinç ve paslanmaz çeliğin karşılaştırılmasıdır. 26 GERİLİMLİ KOROZYON 27 GERİLİMLİ KOROZYON ? Pirinç amonyum içeren ortamlarda duyarlılık gösterirken klor içeren ortamlardan hemen hemen hiç etkilenmez. ? Paslanmaz çeliklerin tutumu bunun tam tersidir. Paslanmaz çelikler klor içeren ortamlarda gerilimli korozyona uğrarlar. Buna karşın amonyum içeren ortamlarda mukavemetlidirler . 28 GERİLİMLİ KOROZYON 29 GERİLİMLİ KOROZYON ? Gözlemler makine ve diğer yapılarda görülen kırılma olaylarının %22’sinin gerilimli korozyondan kaynaklandığını göstermektedir. ? Bunun nedeni korozyona mukavemetli malzemelerin hemen hepsinin belirli ortamlarda duyarlık göstermeleridir.Ortamın sıcaklığı gerilimli korozyonun hızını artırıcı önemli bir etmendir . 30 GERİLİMLİ KOROZYON ? Genelde her ortam ve malzeme bileşimi için bir minimum sıcaklık gereksiniminden söz etmek mümkündür. ? Ancak bazı malzeme ve ortam bileşimlerinde oda sıcaklığı çatlama için yeterli iken diğerlerinde ortamın kaynama sıcaklığına çıkmak gerekebilir. 31 GERİLİMLİ KOROZYON 32 GERİLİMLİ KOROZYON ? Genel bir yaklaşım olarak önemli malzeme-ortam bileşimlerinde 100 ?C ve üstünün gerilimli korozyona yol açtığı söylenebilir. 33 GERİLİMLİ KOROZYON ? . Alaşım Ortamlar Aluminyum al aş ı m l arı Klo rü rl er Nemli en d ü s t ri y el atmosferler Deniz atmosferleri Bak ı r al aş ı m l arı Amonyum iyonu Aminler Nikel al aş ı m l arı Sı cak d eri ş i k hidroksiller Hidroflorik asit b u h arı D ü ş ü k karbonlu çel i k l er Kaynar d eri ş i k hidroksiller Kaynar d eri ş i k nitratlar D ü ş ü k al aş ı m l ı çel i k l er Klo rü rl er Paslanmaz çel i k l er (ostenitik, 300 serisi) Kaynar k l o rü rl er Kaynar d eri ş i k hidroksiller Paslanmaz çel i k l er (ferritik ve martensitik, 400 serisi) Klo rü rl er Titanyum al aş ı m ı Klo rü rl er , Metil alkol Tablo 3. Çeşitli alaşımlarda gerilimli korozyon çatlamasına yol açan ortamlar 34 GERİLİMLİ KOROZYON ? Bilinen usullerle imal edilen parçalar çoğunlukla çıplak gözle görülmeyecek küçüklükte yüzeysel çatlaklarla donatılmış olarak hizmete sokulur. ? Bu durumda kırılma zamanını, yani parçanın ömrünü belirleyen ana etmen çatlak büyüme hızıdır. Çatlaklar malzeme içinde belirli düzlemeleri izleyerek büyürler. 35 GERİLİMLİ KOROZYON ? Bazı malzeme-ortam bileşimlerinde çatlama tane sınrıları boyunca gelişir. ? Diğer bazı malzeme-ortam bileşimlerinde ise çatlakların tane içlerinde ve kayma düzlemleri boyunca ilerledikleri görülür. ? Gerilim ve çevresel koşullardaki değişmeler bir çatlama türünden diğerlerine geçişi sağlayabilir . 36 GERİLİMLİ KOROZYON ? Çatlağın büyümesini sağlayan önemli etmenin çatlak ucundaki deformasyon hızı ile pasifleşme hızı arasında hassas bir denge olduğu kabul edilmektedir. 37 GERİLİMLİ KOROZYON 38 GERİLİMLİ KOROZYON ? Bu sırada pasif tabaka ile kaplı bulunan geniş çatlak yanakları katodik tutum kazanarak çatlak ucunun hızla çözünmesine yol açarlar. ? Çatlak ucunda yoğunlaşan korozyon akımları büyük değerlere ulaşabildiklerinden o bölgeyi yeniden pasifleştirirler. 39 GERİLİMLİ KOROZYON ? Ancak pasif tabaka deformasyonla yeniden uzaklaştırılınca çatlak ucundaki hızlı çözünüm sürdürülür. ? Bu koşullar çatlak ucunun hızla çözünmesi yanında keskinliğini korumasına da olanak sağlarlar. 40 GERİLİMLİ KOROZYON ? Saf bakır gerilimli korozyona karşı mukavemetlidir. Ancak tüm bakır alaşımları için aynı şey söylenemez. ? (örneğin bakır-çinko, bakır- alüminyum, bakır-silisyum ve bakır- antimuan alaşımları vb.) En yaygın örnek sarı pirinç adı ile tanınan bakır- çinko alaşımıdır. 41 GERİLİMLİ KOROZYON 42 GERİLİMLİ KOROZYON ? Çok küçük miktarlarda amonyum ve aminler içeren ortamlar sarı pirincin gerilimli korozyona uğrayarak hızla bozunmasına yok açarlar. ? Gözlemler duyarlığın ortamın pH- değerine bağlı olduğunu göstermektedir 43 GERİLİMLİ KOROZYON ? Ortamın gerilimli korozyon yönünden etkenliği pH= 7,3’de maksimum düzeye ulaşır. ? Bu değerin özelliği malzemenin yüzeyinde kalın ve kırılgan bir oksit tabakasının oluşmasına olanak sağlamasıdır. 44 GERİLİMLİ KOROZYON ? . Şekil 57. Aluminyum alaşımları için gerilmeli korozyon çatlaması oluşum mekanizmaları 45 GERİLİMLİ KOROZYON ? . Şekil 58. Al-Mg-Zn üçlü alaşımında gerilmeli korozyon nedeniyle oluşan mikro-dallanma 46 GERİLİMLİ KOROZYON ? . Şekil 59. Al-Mg-Zn üçlü alaşımında gerilmeli korozyon nedeniyle oluşan makro-dallanma 47 GERİLİMLİ KOROZYON ? . Şekil 60. 7079-T6 alaşımındaki çatlakta makro-dallanma 48 GERİLİMLİ KOROZYON ? . Şekil 61. Yüksek mukavemetli 7079-T651 gerilmeli korozyon sonrası oluşan mikro-dallanma 49 GERİLİMLİ KOROZYON ? . Şekil 62. Uzay araçları için üretilen bir aluminyum alaşımı malzemede ilerleyen gerilmeli korozyon çatlağı. Oklar şekildeki birincil çatlağı göstermektedir. İkincil çatlaklar da şekil içerisinde görülmektedir. Bu ikincil çatlaklar gerilmeli korozyon çatlaklarıdır. Bu korozyon malzemenin uzun süre tuzlu su ile temas etmesi sonucu oluşmuştur 50 GERİLİMLİ KOROZYON ? . Şekil 63. 316L tipi paslanmaz çelik ısı değiştiricide klor iyonlarının sebep olduğu gerilmeli korozyon çatlağı. Soğutma suyu yaklaşık olarak 400 ppm klor içermektedir. 51 GERİLİMLİ KOROZYON Şekil 64. 03X23H7M4 tipi bir çelikte sıcak %39 MgCl2 çözeltisinin etkisiyle oluşan gerilmeli korozyon 52 GERİLİMLİ KOROZYON Şekil 65. Çekme yükleri altında çalışan bir çelik malzemde korosif ortamın etkisiyle oluşan gerilmeli korozyon çatlağı 53 GERİLİMLİ KOROZYON Şekil 66. Altı köşeli bir civatada su verme işlemi sırasında ortaya çıkan ve aluminyumoksit partiküllerinin bir hat boyunca oluşturduğu korozyon çatlağı. Aluminyumoksit partikülleri muhtemelen çeliğe söndürme işlemi sırasında girmiştir. 54 GERİLİMLİ KOROZYON Şekil 67. 316 tipi paslanmaz çelik plakada klor iyonlarının sebep olduğu gerilmeli korozyon 55 GERİLİMLİ KOROZYON ? . Şekil 68. Basınçlı birleştirme, perçinleme işlemi veya soğuk metal şekillendirme teknikleri nedeniyle oluşan kalıntı çekme gerilmeleri nedeniyle uçak kanadında korozyon çatlağı 56 GERİLİMLİ KOROZYON ? . Şekil 69. Çelik boruda Gerilmeli korozyon çatlağı, 250X 57 GERİLİMLİ KOROZYON Aynı numunede gerilmeli korozyonun yol açtığı ve tanelerarası karakterde ilerleyen çatlak,1250X 58 GERİLİMLİ KOROZYON Bir ısı değiştiricide malzeme yüzeyinden içeriye doğru ilerlemiş gerilmeli korozyon çatlağı SEM görüntüsü 59 GERİLİMLİ KOROZYON Şekil 72. 300 serisi paslanmaz çelik malzemede gerilmeli korozyon çatlağının SEM görüntüsü 60 GERİLİMLİ KOROZYON Şekil 73. Çelik malzemede üzerindeki gerilmeler nedeniyle oluşan gerilmeli korozyon çatlağı 61 GERİLİMLİ KOROZYON Şekil 74. Çelik malzemede üzerindeki gerilmeler nedeniyle oluşan gerilmeli korozyon çatlağı 62 GERİLİMLİ KOROZYON Şekil 75. Çelik malzemede gerilmeli korozyon nedenli çatlak oluşumunun SEM görüntüsü 63 HOCAM İÇİMİZ KARARDI GÜZEL BİR ÖRNEK LÜTFEN