1

1. KOROZYONUN TANIMI VE ÖNEMİ [1–4]

Teknolojik öneme sahip metallerin, birkaç istisna dışında hemen hemen tümü tabiatta

"bileşik" halinde bulunurlar. Başka bir deyişle metallerin tabiatın etkisine milyonlarca

yıl dayanabilen şekli "bileşik" halidir. Başlıca demir mineralleri; manyetit (Fe3O4),

hematit (Fe2O3), limonit (2Fe2O3. 2H2O), götit (Fe2O3. H2O) ve siderit (FeCO3)’tir.

Doğa da bulunan oksitli alüminyum minerallerinin başlıcaları : - Korundum (Al2O), -

Böhmit–monohidrat (α-Al2O3.H2O), ağırlıkça % 85 alümina içerir, Boksit Madenciliği

- Diasporit – (β-Al2O3 .H2O), böhmit ile aynı kimyasal formüle sahiptir, ancak kristal

yapısı farklıdır. - Gibbsit – trihidrat (α-Al2O3.3H2O), ağırlıkça % 65,4 alümina içerir

Bileşiklerden "metal" veya "alaşımların" üretimi ancak ilave "sermaye-malzeme-enerji

-emek ve bilgi" sarfı ile mümkündür. Üretilen metal ve alaşımların ise tekrar kararlı

halleri olan "bileşik" haline dönme eğilimleri yüksektir. Bunun sonucu olarak metaller

içinde bulundukları ortamın elemanları ile reaksiyona girerek, önce iyonik hale ve

oradan da ortamdaki başka elementlerle birleşerek "bileşik" haline dönmeye

çalışırlar; yani kimyasal değişime uğrarlar ve bozunurlar. Sonuçta metal veya

alaşımın fiziksel, kimyasal, mekanik veya elektriksel özelliği istenmeyen değişikliklere

("zarara") uğrar.

KOROZYON hem metal veya alaşımın bozunma reaksiyonuna, hem de bu

reaksiyonun sebep olduğu zarara verilen addır. Korozyon metalik malzemelerin

içinde bulunduktan ortamla reaksiyona girmeleri sonucu, hariçten enerji vermeye

gerek olmadan, tabii olarak meydana gelen bir olaydır.

İçinde su bulunan ortamlarda meydana gelen korozyona "sulu ortam korozyonu"

denir. Atmosferde, toprak altında, sular içinde veya her tür sulu kimyasal madde

içinde oluşan korozyon buna örnektir. Suyun kararlı olmadığı yüksek sıcaklıklarda,

gazlarla metallerin kimyasal reaksiyonu sonucu oluşan korozyon ise "kuru" veya

"yüksek sıcaklık korozyonu" dur, kazanların alevle veya sıcak gazlarla temas eden

bölgelerinde oluşan korozyon gibi. Bu iki çok önemli korozyon türü yanında "organik

sıvıların" veya "ergimiş metallerin" sebep olduğu korozyonlardan da bahsedilebilir.

Malzeme bilimi açısından, malzemelerin çeşitli ortamlardaki davranışını incelemek

korozyon bilimini doğurmuştur. Bunun yanı sıra malzemelerin kullanımı; malzeme

2

seçimi, ortamın seçimi ve ekonomikliği (korozyon kayıplarının en aza indirilmesi

açısından) korozyon mühendisliğini ön plana çıkarmıştır. Çevrenin korunması ve

kirliliğin azaltılmasının önem kazandığı günümüzde, korozyon bilimi ve

mühendisliğine olan ihtiyaç hızla artma eğilimi göstermektedir.

1.1 KOROZYONUN ÖNEMİ

Korozyon metalik malzemelerin uğradığı bir hasar, bir zarardır. Ekonomik açıdan her

ülkenin büyük kayıplara uğramasına neden olur. Bunun dışında korozyon nedeni ile

uğranılan zararları kısaca şu şekilde özetleyebiliriz: 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 (yorulmalı korozyon, gerilim korozyon çatlaması gibi nedenlerle)

uçağın düşmesine ve can kaybına neden olabilir. Korozyon dünyadaki sınırlı metal

kaynaklarının en önemli israf nedenidir.

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 dayançlı

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. Amerika Birleşik

Devletlerinde korozyonun yıllık fiyatı 8 milyar dolar olarak tahmin edilmektedir.

Görevini yapamayacak derecede bozunmuş bir parçanın yenisi ile değiştirilmesi ilgili

tesisin bir süre durdurularak üretimden alıkonmasını gerektirebilir. Korozyon

doğrudan ürün kaybına yol açabildiği gibi (delinmiş depo veya borulardan örneğin

petrol veya su kaybı), ürünü kirleterek kullanılmaz hale de dönüştürülebilir (korozyon

ürünlerinin ana ürüne karışması). Korozyon ürünlerinin yüzeysel yayılımı ısı

geçirgenlik katsayısını önemli ölçüde düşürerek örneğin sıcak su ve buhar hazırlama

tesislerinde verimin düşmesine yol açar. Bu türden kayıplar dolaylı kayıplar olarak

tanımlanırlar.

3

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.

İlginç örneklerini günlük yaşamımızda gözleyebileceğimiz bir diğer tehlike de gıda

maddelerinin korozyon ürünleri ile kirlenerek sağlığa zararlı hale gelmeleridir.

Korozyona ilginin bir başka kaynağı, ham madde rezervlerini koruma zorunluğudur.

Gerçekte büyük bir zorlama sonucu oksitlerinden arınarak kazanılan metalleri

(örneğin, demir cevherlerinden ham demir elde etmek için yüksek fırında

gerçekleştirilen olaylar) korozyon yolu ile tekrar haline dönüştürerek kaybetmek, ham

madde rezervlerinin daha kısa sürede tüketilmesi anlamındadır. Özellikle bazı metal

rezervlerinin hızla azalmakta olduğu dikkate alınınca korozyona ilginin zamanla daha

da artmasını beklemek gerekecektir.

Korozyonun yol açtığı kayıplar toplamı endüstriyel gelişmişlik düzeyi ile yakın ilgilidir

ve tahminlere göre gayri safi milli gelirin %1'nden başlayarak %3.5'uğuna kadar

yükselebilir. 1970 yılında yapılan bir çalışma İngiltere’de korozyonun fiyatının bu

ülkenin gayri safi milli gelirinin %3.5'uğu düzeyinde olduğunu göstermektedir.

Gerekli önlemler alınmadığı için her yıl ülkemizde de büyük boyutlarda korozyon

kayıpları meydana gelmektedir. Atmosfer etkisinde kalan taşıt araçları, köprüler,

korkuluklar, direkler, enerji nakil hatları, depolar vb. su ve yeraltına konulmuş olan

boru hatları, tanklar, iskeleler, gemiler, dubalar, baraj kapaklan vb. metalik yapılar

beklenenden daha kısa süreler içerisinde korozyon nedeni ile kullanılmaz hale

gelmektedir. Bütün kayıpların toplam değerinin hesaplanması güç olmakla beraber,

ülkemizde bir yılda meydana gelen korozyon kayıpları yıllık çelik üretimimizin

yaklaşık üçte biri kadar olduğu tahmin edilmektedir. Yani halen faaliyette olan üç

demir ve çelik fabrikasından bir tanesinin tüm üretimi doğrudan korozyon kayıplarını

karşılamakta kullanılmaktadır.

Korozyon sonucu ortaya çıkan fakat metal kaybı gibi açıkça görülmeyen çeşitli

kayıplar da söz konusudur. Bu durumu herhangi bir akışkanı taşıyan bir boru hattının

delinmesi halinde ortaya çıkabilecek sorunlarla açıklamaya çalışalım;

4

• Borunun delinmesinin anlaşılmasına kadar geçen süre içerisinde çevreye

kaçan akışkan kaybı,

• Çevreye yayılan akışkanın oluşturduğu kirlilik veya zararlı etkiler,

• Akışkanın akaryakıt olması halinde yangın tehlikesi,

• Akışkanın şehir suyu olması halinde salgın hastalık tehlikesi,

• Eski borunun yenisi ile değiştirilmesi için harcanan işçilik ve yeni borunun

maliyeti,

• İşletme kesikliğinden doğan zararlar.

1.2. KOROZYON KAZALARI / FELAKETLERİ

1.2.1. Bhopal Felaketi

1984 yılında Hindistan’da gerçekleşen kaza ve

ihmal endüstri tarihinin en büyük olayıdır.

Methly isocyanate (MIC) dolu 40 tonluk tankın

korozyon etkisiyle patlayarak çevreye dağılması

sonucu en az 15.000 kişi ölmüş ve 150.000 –

600.000 kişi sakat kalmıştır. Tanka su eklenmesi

nedeniyle basınç ve sıcaklık çok yükselmiş ve

bunun sonucu paslanmaz çelik tankta çok hızlı bir

şekilde korozyon başlamıştır. Kaza nedeniyle

şirket 470 milyon ABD $ gibi komik bir tazminat

ödemiştir.

http://en.wikipedia.org/wiki/Bhopal_Disaster

5

http://www.bhopal.org/whathappened.html

6

1.2.2. Guadalajara Felaketi (çukurcuk korozyonu)

Meksika ‘da 1992 de yine korozyonun

neden olduğu bir kanalizasyon

patlaması sonucu 215 kişi ölmüş

binlerce kişi yaralanmıştır. Çelik benzin

borusu ve çinko kaplı su borusu

arasında korozyon nedeniyle oluşan tek

bir delikten başlayan benzin sızıntısı

kanalizasyona karışınca patlama

meydana gelmiştir. Hasar 75 milyon

ABD doları tahmin edilmektedir. http://www.corrosion-

doctors.org/Localized/sewer.htm

1.2.3. Aloha Kazası (Crevice-Aralık Korozyonu)

28 Nisan 1988 günü, Aloha Airlines a

bağlı bir BOEING 737 uçağı dünya

uçuş tarihine girmiştir. Hawai’ye uçan

uçak aniden büyük bir patlama

yaşamıştır. Korozyon yüzünden uçağın

yakıt paneli 24000 feet’te

parçalanmıştır. Şans eseri 90 yolcudan

ölen olmamış fakat 60 kişi

yaralanmıştır. Araştırmalar hasarın

yakıt paneli üzerinde korozyonun

hızlandırdığı yorulmadan

kaynaklandığını göstermiştir.

http://www.corrosion-

doctors.org/Aircraft/Aloha.htm

7

2. ELEKTROKİMYASAL KOROZYON

Korozyon sonucu ‘metal veya alaşımın fiziksel, kimyasal, mekanik veya elektriksel

özelliği istenmeyen değişikliklere ("zarara") uğrar.

Doğal sular, içlerinde bulunan çözünmüş iyonlar nedeniyle bir elektrolit rolü oynar.

Suyla temas eden metal yüzeyindeki bazı bölgeler anot, bazı bölgeler de katot gibi

davranır. Böylece metal yüzeyinde mikro veya makro büyüklükte korozyon hücreleri

oluşabilir. Bu hücrelerin oluşması için metal bileşiminde herhangi bir safsızlık veya

yüzey temizleme işlemlerinden ileri gelen çapak, kabuk veya çatlak bulunması

yeterlidir. Metalden veya elektrolitten kaynaklanan bu heterojen yapı, metal

yüzeyinde bir potansiyel farkının oluşmasını sağlar. Bunun sonucu olarak dış devresi

metalin kendisi olan korozyon hücreleri oluşur. Anot ve katot arasındaki potansiyel

farkı ne derece büyükse korozyon hızı o derece fazla olur. Korozyon hücrelerinin

anot ve katodunda yürüyen reaksiyonlar Şekil - 2.1’ de görülmektedir. Korozyon

sonucu anotta metal çözünerek iyon halinde çözeltiye geçer. Eğer metal demir ise,

anot reaksiyonu şöyledir:

Fe → Fe2+ + 2e- (2.4)

Bu reaksiyon sonucu ortaya çıkan elektronlar metal bünyesi içinden akarak katot

bölgesine gider. Korozyon olayının devamı için, katotta bir indirgeme reaksiyonu

meydana gelerek bu elektronların kullanılması gerekir.

Özet olarak, meydana gelen reaksiyonlar şöyledir:

Anot reaksiyonu : Fe → Fe2+ + 2e-

Katot reaksiyonu : ½O2 + H2O + 2e- → 2OH

8

Toplam reaksiyon : Fe + ½ O2 + H2O → Fe(OH)2

Korozyon sonucu oluşan demir-2 hidroksit ortamda yeterli oksijen bulunması halinde

yeniden oksitlenerek demir-3 hidroksit (pas) haline dönüşür.

2Fe(OH)2 + ½O2 + H2O → 2Fe(OH)3

Şekil - 2.1 Korozyon hücrelerinde anot ve katot reaksiyonları

Yukarıda açıklanmış olduğu üzere, korozyon olaylarında katot reaksiyonu ortamın pH

değeri ve oksijen konsantrasyonuna göre değişik olabilir. Nötral ve çözünmüş

oksijenin bulunduğu ortamlarda katot reaksiyonu (2.3) denklemine göre su içinde

çözünmüş olan oksijenin elektron alarak hidroksil iyonu haline dönüşmesi şeklinde

yürür. Bu durumda katotta oksijenin indirgenmesi sonucu hidroksil iyonları meydana

gelir. Doğal suların pH derecesi genellikle 7 veya daha büyük olduğundan doğal sular

ve zeminler içinde korozyon olayı genellikle bu şekilde yürür (Şekil 2.2).

Metal yüzeyinde koruyucu bir kabuk oluşması pratikte korozyonun önlenmesi

açısından büyük önem taşır. Metal yüzeyinde ince bir kalsiyum karbonat tabakasının

oluşması da korozyon hızını azaltıcı etki yapar. Özellikle soğutma suyu sistemlerinde

kapalı devre çalışan suyun kalsiyum karbonat çökeltebilecek özellikte olması

sağlanarak korozyon hızı azaltılmaya çalışılır.

Anodik ve katodik bölgeler her zaman aynı malzeme üzerinde olmayabilir. Anot ve

katot birbiriyle iletken olarak bağlı olan iki farklı metal üzerinde de bulunabilir. Bu defa

katodik reaksiyon katot üzerinde gelişir ve anot olan malzeme korozyona uğrayarak

çözünmeye başlar (Şekil - 2.3).

9

Şekil - 2.3. Elektrokimyasal hücreler

2.4. KOROZYON HIZININ HESAPLANMASI

a. Akım Yoğunluğu

Tanım olarak, birim anot yüzey alanından geçen akım şiddeti korozyon hızını verir.

Özellikle katodik koruma hesaplarında korozyon hızı birimi olarak anot akım

yoğunluğunun (mA/m2) veya (µA/cm2) olarak kullanılması tercih edilir.

1 mA/cm2 = 10 A/m2 dir.

b. Kütle Kaybı

Endüstride, birim yüzeyden birim zamanda kaybolan madde kütlesi de korozyon hızı

olarak kullanılmaktadır. Bu amaçla en çok kullanılan korozyon birimi, gram/m2.gün

(gmd) ve mg/dm2.gün (mdd) dir. Tanım olarak, 1 gmd, 1 metre kare yüzey alanından

1 günde kaybolan gram madde miktarını ifade eder. 1 mdd ise, 1 desimetre kare

10

yüzey alanından 1 günde kaybolan miligram madde miktarıdır. Bu iki birim aynı ilkeye

dayanır ve birbirine dönüştürülebilir.

Kütle kaybı ile akım yoğunluğu arasındaki bağıntı Faraday Yasası ile ifade edilir. Bu

nedenle aynı akım yoğunluğunda farklı metallerin kütle kayıpları farklı olur.

c. Penetrasyon

Pratikte korozyon hızının derinlik (yani metal kalınlığındaki azalma) olarak ifade

edilmesi büyük kolaylık sağlar. Korozyon hızı olarak genellikle “mm/yıl” birimi

kullanılır. Bunun anlamı, metal yüzeyinden 1 yılda korozyon ile uzaklaşan mm olarak

metal kalınlığıdır. İngiliz ölçü sisteminde penetrasyon değeri ipy (inch per year) veya

mpy (mil per year) cinsinden verilmektedir. Bu birimlerin mm/yıl olarak karşılıkları

şöyledir: 1 ipy = 1000 mpy = 25,4 mm/yıl

3. KOROZYONUN SINIFLANDIRILMASI

Korozyon olayının anlaşılıp koruma yöntemlerinin sistematik hale getirilebilmesi ve

endüstride etkin kullanılabilmesi için korozyon olayının sınıflandırılması olayı önemli

hale gelmektedir. Korozyon sınıflandırılmalarında değişik yaklaşımlar izlenmiştir,

bunlardan bazılarını şu şekilde sıralayabiliriz:

1-Korozyon olayının mekanizmasına göre;

Bu bilimsel bir sıralamadır. Bilimsel açıdan bir metalin ortam etkisi ile bozunması,

a) Elektrokimyasal b) Kimyasal c) Fiziksel

olarak sınıflandırılabilecek reaksiyonlar sonucu oluşur. Genelde bu tip bir

sınıflandırma uygulayıcı açısından fazla yararlı değildir.

2-Görünüşe göre korozyon;

Metal ve alaşımların ortamın etkisi altında uğradıkları değişikliğin fiziksel görünüşü

bize bu olaya neden olan sebepleri açıklayabilecek niteliktedir. Dolayısı ile ortam

veya metal türü ne olursa olsun gözlenen korozyon şekilleri belirli bir sistematik içinde

gruplandırılıp incelenebilir (Şekil 1). Bu tür korozyona neden olan etmenler bilindiği

için de gerekli koruma tedbirleri alınabilir.

11

Şekil1. Görünüşe Göre Korozyonun Sınıflandırılması ve Oluşan Hasarların Fiziksel

Görünüşü [5]

12

4. GÖRÜNÜŞE GÖRE KOROZYON TÜRLERİ

4.1. Tekdüze Korozyon / Homojen Korozyon / Uniform Korozyon

Tekdüze korozyon malzemenin kesitinde homojen bir azalma ile kendini gösterir. Bu

tür korozyona atmosferik ortamda,

redükleyici asitlerde ve korozif sularda

rastlanır. Kesitte homojen bir azalma ile

kendini gösterdiği için korozyon hızının tahmin edilmesi mümkündür.

Normal olarak korozyon olayının bu şekilde yürümesi beklenir. Üniform korozyon

sonucu metal kalınlığı her noktada aynı derecede incelir. Üniform korozyon hızı, birim

zamanda birim yüzey alanına düşen ağırlık kaybı olarak (mg/dm2.gün) veya ortalama

kalınlık azalması (mm/yıl) olarak ifade edilebilir. Korozyon hızının hesaplanmasında

kullanılan bağıntılar, korozyonun üniform şekilde yürüdüğü kabulüne dayandırılır.

Üniform korozyon dışında diğer korozyon çeşitlerinde yüzeyin bazı bölgelerinde

korozyon hızı çok yüksek değerlere ulaşır. Bunun sonucunda o bölgeler beklenenden

çok önce korozyon nedeniyle delinir veya kırılır.

Üniform korozyon bütün yüzeye dağılmış mikro korozyon hücreleri yoluyla

gerçekleşir. Her metal için verilen ortalama korozyon hızı değerleri üniform

korozyonun söz konusu olduğu kabulüne dayanır.

4.2. Bölgesel Korozyon

Bölgesel korozyon türleri tekdüze korozyondan farklı olarak homojen olarak

gelişmezler ve yöresel olarak gelişerek malzemede çukur, oyuk, çatlak gibi hasarlara

yol açarlar. Bu nedenle kontrol altına alınmaları, tekdüze korozyona oranla çok daha

zordur. Bölgesel korozyon türleri aşağıda sıralanmıştır.

13

a) Çukur Korozyonu (Pitting)

Metal yüzeyinin bazı noktalarında çukur

oluşturarak meydana gelen korozyon türüdür. Bu

tip korozyon olayında anot ve katot bölgeleri

birbirinden kesin şekilde ayrılmıştır. Anot,

yüzeyin herhangi bir noktasında açılan çukurun içindeki dar bir bölge, katot ise

çukurun çevresindeki çok geniş bir alandır. Korozyon sonucu çukur gittikçe

büyüyerek metalin o noktadan kısa sürede delinmesine neden olur. Bu nedenle

genellikle borularda, tanklarda ve akış hızının azaldığı durgun çözeltiler içinde

kendini gösteren çukur tipi korozyon çok tehlikeli bir korozyon türü olarak kabul edilir.

Çukurlaşma olayında meydana gelen kimyasal reaksiyonlar oldukça çeşitlidir. Ancak

klorür iyonunun bulunduğu ortamlarda prensip oldukça

basittir. Çelik yüzeyinde uygun bir bölgede, pasif tabaka

klorür iyonlarına karşı daha korunmasızdır ve

elektrokimyasal potansiyel farkı klorür iyonlarına ortam

hazırlar. Bu bölgede metal yüzeyinde çok küçük bir bölgede

anot oluşarak korozyon olayı başlar. Çoğu zaman anot

bölgesinde oluşan çukurlar gözle görülemeyecek kadar küçüktür. Çukurların içi

genellikle korozyon ürünleri ile doludur. Bu nedenle çukur sayısını ve derinliğini

belirlemek son derece güçtür.

Çukurcukların çapı, derinliği ve sıklığı malzeme ve ortama bağlı olarak değişir. Tespiti

güç olduğundan, en korkulan korozyon türlerinin başında gelir.

Küçük anot- büyük katot ikilisi korozyonunun hızlı gelişmesine neden olur.

Anot büyük bir alanda gerçekleşen katodik reaksiyonlara cevap verebilmek için, hızla

çözünür.

14

b - Galvanik Korozyon

İki farklı metalin bağlantısından ileri gelen bir korozyon çeşididir.

Bu tip korozyona olayına sıkça rastlanır. Metallerden daha soy

olanı katot, daha aktif olanı ise anot olur. Böylece bir korozyon

hücresi meydana gelir (Şekil – 4.3). Böyle bir hücrede yalnız

anot olan metal korozyona uğrar. Galvanik seride daha yukarıda

olan metaller daha aktif metal olarak aşağıda bulunan metaller

ile temas halinde anot olur. Pratikte galvanik korozyondan

korunmak için öncelikle galvanik seride birbirinden uzakta olan

metallerin temasından kaçınılır.

Şekil – 4.3 Galvanik korozyonun oluşumu

Tablo. Standart Elektromotor Kuvvet Serisi (Galvanik Seri)

Metaller

Reaksiyonlar

Standart elektrot potansiyeli (redüksiyon)

Lityum Li+1 +e- Li -3,03 Volt

Potasyum K+1 +e- K -2,925 Volt

Sodyum Na+1 +e- Na -2,713 Volt

Magnezyum Mg+2 +2e- Mg -2,371 Volt

Alüminyum Al+3 +3e- Al -1,66 Volt

Çinko Zn+2 +2e- Zn -0,763 Volt

Krom Cr+2 +2e- Cr -0,74 Volt

Demir Fe+2 +2e- Fe -0,44 Volt

Kadmiyum Cd+2 +2e- Cd -0,402 Volt

Nikel Ni+2 +2e- Ni -0,23 Volt

Kalay Sn+2 +2e- Sn -0,14 Volt

Kurşun Pb+2 +2e- Pb -0,126 Volt

Hidrojen 2H+1 +2e- H2 0 Volt

Bakır Cu+2 +2e- Cu +0,33 Volt

Cıva Hg+2 +2e- Hg +0,792 Volt

Gümüş Ag+1 +e- Ag +0,799 Volt

Platin Pt+3 +3e- Pt +1,2 Volt

Altın Au+3 +3e- Au +1,45 Volt

15

Galvanik bir hücrede korozyon hızı, esas olarak yürütücü kuvvet olan anot ve katot

arasındaki potansiyel farkı ile çevre elektrolitin iletkenliğine bağlıdır. Bunun dışında

katot/anot yüzey alanı oranı da pratikte büyük önem taşır. Bu oranın büyük olması,

yani büyük bir katot yüzeyine karşı anot yüzey alanının küçük olması, anot akım

yoğunluğunun artmasına ve dar bir bölgede şiddetli korozyon oluşmasına neden olur.

Anodun büyük, buna karşılık katodun küçük olması halinde, korozyon geniş bir yüzey

alanına yayılması nedeniyle etkisiz kalır. Küçük katot-büyük anot halinde eğer

elektrolitin iletkenliği yüksek ise, galvanik hücreden oluşan korozyon akımı geniş bir

alanda kendini gösterir. İletkenliğin düşük olması halinde, iki metalin temas ettiği

bölgede dar bir alanda şiddetli olarak ortaya çıkar. Bunun tipik örneği, çelik plakaya

yapılmış bakır perçin (küçük katot-büyük anot) ile, bakır plaka üzerine yapılmış çelik

perçinde (büyük katot-küçük anot) görülür (Şekil – 4.4)

Şekil – 4.4. Galvanik korozyonda katot/anot yüzey alanları oranının etkisi

(A) Küçük katot - büyük anot (elektrolit iletkenliği yüksek)

(B) Küçük katot - büyük anot (elektrolit iletkenliği düşük)

(C) Büyük katot - küçük anot (elektrolit iletkenliği yüksek)

(A)ve (C) de perçinler iletkenliği yüksek deniz suyu içine daldırılmıştır. Bu durumda

büyük bir katot bölgesinin etkisi ile çelik perçinler (C) de olduğu gibi çok kısa sürede

tam olarak korozyona uğrar. Oysa, (A) da olduğu gibi katot/anot yüzey alanı oranının

küçük olması halinde korozyon olayı etkisini kaybeder. Eğer (B) de olduğu gibi söz

konusu sistem iletkenliği düşük bir ortamda bulunuyor ise, yalnızca katot bölgesi

yakınlarında şiddetli korozyon olayı görülür.

16

Pratikte galvanik korozyona karşı şu önlemler alınabilir:

- Galvanik seride birbirinden uzak olan metallerin teması önlenmelidir.

- Eğer bu iki metalin bir arada kullanılması zorunlu ise, büyük katot-küçük

anot yüzeyinden kaçınılmalıdır.

- İki metalin teması izole flanşlarla elektriksel olarak yalıtılmalıdır.

c) Aralık (Çatlak) Korozyonu

Aralık korozyonu, birbiri ile iyi örtüşmeyen iki

yüzey arasında kalan aralıkta bölgesel

oksijen farklılaşması nedeni ile gözlenir.

Conta altlarında çok sık rastlanır. Her türlü

malzemede gelişebilir.

Metal yüzeyinde bulunan çatlak, aralık veya cep gibi çözeltinin durgun halde kaldığı

bölgelerde metal yüzeyine oksijen transferi güçleşir. Bunun sonucu olarak bu bölgeler

anot, çatlağın çevresindeki metal yüzeyleri de katot olur.

Çatlak korozyonu yalnız metal yüzeyinde bulunan bir çatlakta değil, metal olmayan

bir malzeme ile metal yüzeyi arasında da meydana gelebilir. Örneğin boruların izole

flanş ile birbirine bağlandığı noktalarda, flanş ile çelik arasında çatlak korozyonu

oluşabilir. Korozyonun en etkili olduğu yer, çatlağın katot bölgesine yakın olan ağız

kısmıdır. Milimetrenin binde biri kadar küçük bir çatlak bile, korozyonun başlaması

için yeterlidir. 2-3 mm büyüklüğündeki aralıklarda da hareketsiz ve düşük oksijenli bir

bölge oluşacağından bu büyüklükteki bölgelerde de çatlak korozyonu söz konusu

olabilir.

Çatlak korozyonuna karşı pratik olarak aşağıdaki önlemler alınabilir:

- Cıvata ve perçin yerine kaynak tercih edilmelidir.

- Birleşme yerleri kaynak veya lehim yapılarak kapatılmalıdır.

- Sıvı taşıyan kapların tasarımı, kabın tam olarak boşalabilmesi ve kap içinde

temizlenemeyen köşe kalmamasına özen gösterilmelidir.

- Tahta, plastik gibi ıslak kalabilen maddelerin metal ile temas etmesi önlenmelidir.

17

Ortamda bulunan katı parçaların metalik yüzeyler üzerine çökmesi, uygulandıkları

yüzey üzerinde sağlam tutunmayan kaplamalar, yolların üzerinden sıçrayarak

araçların metalik kısımlarına yapışan kum ve tuz parçaları aralık korozyonu için

uygun koşulları oluşturur. Somun-cıvata gibi bağlantı elemanları bu korozyonun

oluştuğu en belirgin ortamlardır.

d) Erozyonlu Korozyonu

Korozif çözeltinin metal yüzeyinden hızla akması halinde, korozyon olayı yanında

erozyon da meydana gelir. Bu durum korozyon hızının artmasına neden olur. Bunun

başlıca nedeni, korozyon ürünlerinin akışkan tarafından sürüklenerek götürülmesidir.

Pasifleşme özelliği olan metaller erozyonlu korozyon olayına daha 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.

Erozyonlu korozyon birçok metalde görülmekle beraber, bu

korozyona en duyarlı metal bakır ve bakır alaşımlarıdır.

Hareketli akışkanların bulunduğu bütün ekipmanlarda,

örneğin borular, dirsekler, valfler, pompalar, santrifüjler,

pervaneler, karıştırıcılar, ısı değiştiriciler ve türbin paletleri gibi

cihazlarda erozyonlu korozyon söz konusu olabilir. Erozyonlu

korozyon olayını etkileyen en önemli faktör, akışkanın akış

hızıdır. Akış hızı arttıkça erozyon etkisi de artar. Akışkan

içinde katı partikül bulunması, olayın

şiddetini artırır. Korozyon sonucu oluşan küçük bir oyuk türbülans

etkisiyle erozyonlu korozyon olayını başlatıcı etken olur.

Erozyonlu korozyona karşı alınacak başlıca önlemler şöyle

sıralanabilir.

- İlk alınacak önlem, erozyonlu korozyon dayanıklılığı yüksek bir malzemenin

seçilmesidir.

- Tasarım sırasında erozyon etkisini azaltacak önlemler alınmalıdır. Örneğin, boru

çapları artırılmalı veya akış hızı düşürülmelidir.

- Akışkan katı partikül taşıyorsa, bunlar akıştan önce çökeltilmelidir.

18

e) Tanelerarası Korozyon

Bir metalin kristal yapısında tanelerin sınır çizgisi

boyunca meydana gelen korozyona “taneler

arası korozyon” denir. Eritilmiş bir metalin

katılaşması veya katı halde bulunan bir metalin

herhangi bir ısıl işleme tabi tutulması sırasında

metal atomu kristallerinin sınır bölgelerinde

korozyon açısından zayıf bazı bozukluklar

meydana gelebilir. Metal korozif bir ortam içine girdiğinde bu bölgelerde taneler arası

korozyon olayı kendini gösterir.

Taneler arası korozyon, taneler arasında bulunan

herhangi bir safsızlıktan, örneğin bir alaşım

elementinin daha fazla bulunması veya bulunmaması

nedeniyle oluşur. Örneğin alüminyum içinde az

miktarda bulunan demir taneler arası korozyona neden

olabilir. Çünkü alüminyum içinde demir çok az

çözünebilir. 18-8 paslanmaz çelik de taneler arası

korozyon bakımından özel bir durum gösterir. Bu çelik normal hallerde korozyona çok

dayanıklı olduğu halde, 500-800 oC ‘e ısıtıldığında korozyona duyarlı hale gelir. En

şiddetli sıcaklık etkisi, çelik 650 oC ‘de bir saat bekletildiğinde kendini gösterir. Bunun

nedeni, bu sıcaklıkta taneler arası bölgede kromun son derece azalmasıdır.

Korozyona dayanıklı olması için paslanmaz çelik içinde en az % 12 oranında krom

bulunması gerekir. Eğer paslanmaz çelik yukarıda belirtilmiş olan sıcaklıklar arasında

ısıtılırsa, bileşiminde bulunan krom, karbonla reaksiyona girerek krom karbür

(Cr23C6) bileşiği oluşturur. Krom karbür çelik içinde çözünmeyen bir bileşiktir.

Taneler arasında sınır çizgisi boyunca toplanır. Isıtma işlemi sırasında alaşım içinde

bulunan krom da taneler arasına doğru hareket eder. Fakat kromun hareket hızı çok

azdır, bu nedenle taneler arası bölgeye ulaşarak oradaki krom eksikliğini gideremez.

Kromun karbür halinde bağlanabilmesi için çelik içinde en az % 0,02 karbon

bulunması gerekir. Daha düşük oranda karbon bulunması halinde oluşan krom karbür

bileşiği korozyon açısından etkili olmaz. Krom karbürün kendisi korozyona uğramaz.

Ancak, taneler arasındaki bölgede krom azlığı nedeniyle bu bölge korozyona

dayanıksız hale gelir. 304 paslanmaz çeliklerde içinde % 0,06 - 0,08 arasında karbon

19

bulunur. Bu nedenle taneler arasında önemli miktarda krom karbür çökeltisi birikir

(Şekil – 4.8).

Şekil – 4.8. 304 paslanmaz çelikte taneler arasında krom karbür çökeltisi

Bu olay paslanmaz çeliğin kaynak yapılması sırasında “kaynak çürümesi” şeklinde

ortaya çıkar. Kaynak yapılan bölgede sıcaklık yükselir ve taneler arasında krom

karbür çökeltisi oluşur. Sıcaklığın etkili olduğu bölgeler korozyon bakımından duyarlı

hale gelir. Kaynak sırasında yalnız sıcaklığın yüksekliği değil, sıcaklık etkisinde kalma

süresi de önemlidir. Bu süre kaynak yapılan malzemenin kalınlığına da bağlıdır.

Örneğin ince levhalar kısa sürede kaynak edilip, kısa sürede sıcaklığını kaybeder. Bu

süre, krom karbür bileşiğinin oluşması ve taneler arasında birikmesi için yeterli olmaz.

Dolayısıyla bu durumda kaynak çürümesi olayı da meydana gelmez. Bu nedenle

kaynak çürümesi olayını önlemek için, paslanmaz çeliklerin oksijen kaynağı ile değil,

elektrikle kaynak edilmeleri daha uygun olur.

20

Paslanmaz çeliklerde taneler arası korozyon olayını en aza indirmek için aşağıdaki

üç yöntem kullanılmaktadır:

- Isıl işlemler ile kromun alaşım içinde üniform dağılımı sağlanabilir.

- Alaşım içine, stabilizör denilen ve dayanıklı karbür bileşiği oluşturan elementler

katılmak suretiyle krom karbür oluşması önlenebilir.

- Paslanmaz çelik içinde bulunan karbon yüzdesi % 0,03 değerinin altına indirilerek

alaşım içinde oluşabilen krom karbür bileşiğinin zararlı etkisi azaltılabilir.

Pratikte en çok birinci yöntem uygulanmaktadır. Isıl işlemde çelik yaklaşık 1100 oC

‘ye kadar ısıtıldıktan sonra, suya (veya uygun bir yağ içine) daldırılarak aniden

soğutulmaktadır. Yüksek sıcaklıkta krom karbür bileşiği çelik içinde henüz çözelti

halindedir. Ani olarak soğutulmakla henüz taneler arasına ulaşma zamanı bulamadan

alaşım içinde üniform olarak kalması sağlanmaktadır. İkinci yöntemde, paslanmaz

çelik içine az miktarda titanyum veya kolombiyum gibi metaller katılarak, karbonun

karbür bileşiği halinde stabilize edilmesi sağlanmaktadır. Tip-321 ve Tip-347

paslanmaz çelikler böyledir. Bu stabilizör elementler çelik içinde bulunan bütün

karbonu kromdan daha sağlam olarak bağlayarak krom karbür oluşmasına engel

olurlar. Üçüncü yöntemde, paslanmaz çelik

içinde bulunan karbonun % 0,03 değerinin altına

düşürülmesi yoluna gidilir. 304L tipi paslanmaz

çelik böyle üretilmiştir. Bu tip paslanmaz çeliklere

ELC (Extra -Low -Carbon) çeliği denir. Normal

18-8 paslanmaz çeliklerde karbon yüzdesi %

0,20 civarındadır. Bu değeri herhangi bir yöntem

ile % 0,08‘ e kadar indirmek kolaydır. Ancak

karbon yüzdesinin daha düşük değerlere indirilmesi için özel yöntemlerin

uygulanması gerekir.

f) Seçici Korozyon

Seçici korozyon, alaşımı oluşturan

elementlerin bir tanesinin diğerine tercihli

olarak çözünüp yapıdan ayrılması sonucu

21

oluşur. Seçici çözünme sonucu, çözünmenin olduğu bölgede gözenekli ve

mukavemetsiz bir yapı geriye kalır. Bu olay en çok pirinçlerde (Cu-Zn alaşımı)

yapıdaki çinkonun seçici çözünmesi ile (çinkosuzlaşma) kendini gösterir. Pirinçlerde

çinkonun pirinç latis yapısından tercihli olarak ayrılmasına neden göstermek güçtür.

Ancak, ve fazlarından oluşan pirinç korozif ortama maruz kaldığında fazının

tercihli olarak korozyona uğradığı düşünülmektedir. Bu gün korozyona dayançlı

pirinçler üretilmektedir. Bunlar ya tek fazlı () ya da fazını çok küçük partiküller

halinde içermektedir.

Dökme demirin grafitleşmesi (Fe’nin

tercihli olarak çözünmesi ve gevrek grafit

iskeletinin kalması), alüminyum

bronzlarının alkali koşullarda

alüminyumsuzlaşması seçici korozyona

diğer örneklerdir.

g.Gerilmeli Korozyon Çatlaması

Gerilmeli korozyon çatlaması (GKÇ),

statik çekme yönünde gerilme içeren

veya altındaki metalik malzemelerin

hepsinde uygun ortam metal

kombinasyonunun bir araya gelmesi

durumunda gerçekleşebilir. Örneğin; ostenitik paslanmaz çelikler sıcak klorürlü

ortamlarda, bakır alaşımları amonyaklı ortamlarda, karbon çelikleri alkali ortamlarda

(kostik çatlaması), yüksek mukavemetli alüminyum alaşımları klorürlü ortamlarda

GKÇ'na duyarlıdırlar. Hasar, malzemenin akma mukavemetinin çok altındaki

yüklerde, taneler arası veya taneler boyunca çatlama ile kendini gösterir.

GKÇ’nin sebep olduğu yapısal kırılma genellikle ani ve

beklenilmediktir, kılcal çatlakların tespiti güç

olduğundan hasar önceden fark edilemez. Birkaç saat

gibi kısa bir servis süresinde ortaya çıkabildiği gibi,

22

birkaç hafta ya da uzun bir servis ömründen sonra da meydana gelebilir.

GKÇ’ye neden olan çekme gerilimleri doğrudan uygulanan gerilimlerden ya da var

olan kalıcı gerilimlerden meydana gelebilir. Soğuk deformasyon ve şekil verme,

kaynak, ısıl işlem, tornalama gibi işleme metotları kalıcı gerilimlere neden olabilir.

Makroskopik kırık görüntüsü, mekanik olarak sünek tipte bir metal ya da alaşım için

bile gevrek tiptedir.

Genellikle diğer çeşit korozif atakların olmadığı koşullarda karşımıza çıkar. Gerçekte

tüm alaşım sistemleri belirli koşullar altında az ya

da çok GKÇ’ye hassastır. Şekilde östenitik bir

paslanmaz çelikte pek çok dallara ayrılarak

taneler içi modda ilerlemiş bir GKÇ oluşumu

görülmektedir.

Paslanmaz çelikler klorürlü şartlarda çatlar ama

amonyaklı ortamlarda gerilme korozyonuna

uğramazlar. Pirinçler tam tersine amonyaklı ortamlarda kırılır ama klorürlü ortamlarda

kırılmazlar.

GKÇ ‘nin en karmaşık korozyon tiplerinden olduğu düşünülür. Çatlama tanelerarası

ya da tane içi morfolojisinde olabilir. Çatlama olayına gerilimin seviyesi, alaşım

bileşimi, mikroyapı, koroziflerin konsantrasyonu, son yüzey, mikro-çevresel yüzey

etkileri, sıcaklık, elektrokimyasal potansiyel gibi pek çok değişken etki eder.

Korozif çevrede çevrimsel gerilmelerden kaynaklanan çatlak ilerlemeleri “korozyonlu

yorulma” olarak adlandırılan başka bir korozyon olayına neden olur.

h) Yüksek Sıcaklık Korozyonu

Yüksek sıcaklık korozyonu, sıcak gaz ve buhar ortamlarında çalışan metalik

malzemelerin yüzeyinde oksitlenme sonucu kalın ve koruyucu olmayan oksit

tabakaları oluşumu sonucu gerçekleşir. Bu tür korozyonun mekanizması kimyasaldır.

Yüksek sıcaklık korozyonu, malzemenin maruz kalması gerekenden daha yüksek

23

sıcaklıklara maruz kalması veya gaz ortamı içerisinde oksitlenmeyi hızlandırıcı

bileşiklerin (kükürtlü, klorürlü) varlığı ile hızlanır. Örneğin kazanlarda yaygın kullanılan

yumuşak çeliklerin, sıcak gazlarla temasları sırasında eğer yüzey sıcaklığı 570 C'nin

üzerine çıkarsa çok hızla oksitlenirler çünkü koruyucu magnetit katmanı bu sıcaklığın

üzerinde koruyucu niteliği olmayan wurtzit ve hematite dönüşmeye başlar.

Yüksek sıcaklık gaz ortamlarında gözlenebilen bir diğer korozyon türü hidrojen içeren

gazlarla temas eden çeliklerde gözlenebilir. Yüksek sıcaklık ortamında hidrojen

çeliğin yapısındaki karbon ile reaksiyona girerek, çeliğin karbonsuzlaşmasına ve

sonuç olarak mukavemetinin azalmasına neden olur.

i) Kaçak Akım Korozyonu

Doğru akım ile çalışan raylı taşıt araçları, doğru akım taşıyan yüksek voltajlı elektrik

hatları ve kaynak makinaları zemin içine kaçak akım yayarlar. Bu kaçak akımlar

çevrede bulunan metalik yapılara girerek korozyona neden olurlar. Örneğin yeraltı

trenlerinde doğru akım kaynağının (+) ucu trene, (-) ucu da raya bağlıdır. Trenin

hareketi sırasında akım devresini tamamlayarak ray üzerinden besleme istasyonuna

döner. Ancak trenin bulunduğu noktada akımın bir kısmı zemine kaçarak yakında

bulunan boru hattına girebilir. Akımın boru hattına girdiği noktalar katot olur. Bu

noktalarda korozyon söz konusu olmaz. Boru üzerinden bir süre akan akım, yeniden

zemine girerek oradan trafo istasyonuna döner. Korozyon olayı akımın borudan

çıktığı bölgelerde görülür (Şekil – 4.9).

Şekil – 4.9. Bir raylı taşıt aracından kaçan akımların bir boru hattında oluşturduğu

kaçak akım korozyonu

24

Kaçak akım korozyonundan korunmak için, öncelikle kaçak akımların yapıya

girmesinin önlenmesine çalışılır. Bu amaçla kaçak akım etkisinde kalan yapı kaplama

yapılarak elektriksel direnci artırılır. Bu önlem yeterli olmazsa, yapı çevresine metalik

bir kalkan konularak, kaçak akımların bu metal yoluyla taşınması sağlanır. Özellikle

raylı taşıt araçlarından çevreye kaçan akımların çevredeki boru hatları üzerindeki

korozyonunu önlemek için, boru hattı ile ray arasına ayarlanabilen bir direnç

konularak kaçak akımların kontrollü bir şekilde bu metalik bağ üzerinden geçmesi

sağlanabilir. Bu yolla hem korozyon önlenmiş, hem de gereksiz akım sarfiyatı

azaltılmış olur.