Korozyon Nedir ?

Korozyon Hasar Türleri

Paslanmaz çeliklerdeki korozyon olayını, ürüne vermiş olduğu hasarı göz önüne alarak değerlendirdiğimizde karşımıza çıkan korozyon hasar türleri şöyle sıralanabilir.

  1. Malzemenin çatlaması
  2. Malzemenin delinmesi
  3. Malzeme yüzeyinin paslanması
  4. Malzemenin homojen olarak aşınması
  5. Malzemenin bölgesel olarak aşınması

Yukarıda bahsedilen hasar türlerinden delinme ve çatlamada, hasarın ilerlemesi takip edilemediğinden dolayı, hasara sebep olan korozyon oldukça tehlikeli tipte korozyonlardır. Zira korozyon tespit edildiğinde geri dönüşü olmayan bir yola girilmiş demektir.

Çelik ile ilgili makalemiz için bu bağlantıyı inceleyebilirsiniz.

Dünya’da korozyon çalışmalarında lider olan NACE organizasyonuna bu bağlantıdan ulaşabilirsiniz.

Yukarıda belirtilen korozyon hasarlarına sebep olabilecek hususlar aşağıda anlatılmıştır.

Korozyon ve Malzemenin Çatlaması

korozyon nedir

Gerilmeli Paslanma Çatlaması

Östenitik paslanmaz çeliklerde karşılaşılan en sinsi korozyon biçimlerinden biri de gerilmeli korozyon çatlamasıdır. Genellikle yüzeyin çoğu korozyondan etkilenmemiş olarak kalırken, malzemenin içine ince çatlaklar nüfuz eder. Mikroyapıda bu çatlaklar taneler arası (intergranüler) veya taneler üzerinden (transgranüler) bir morfolojiye sahip olabilirler. Sıklıkla, çatlak oldukça dallıdır, ancak bazen tek bir çatlak şeklini alabilir. Metal yapısı, ortam ve gerilme seviyesi gibi faktörler çatlak morfolojisi üzerinde etkili olur. Makroskopik olarak, gerilmeli korozyon çatlaması (SCC) kırıkları gevrek bir görünüşe sahiptir.

Gerilmeli korozyon çatlaması, bu tür ince çatlakların saptanması çok zor olabileceği ve hasarın kolayca tahmin edememesi nedeniyle, çok tehlikeli bir paslanma şeklinde sınıflandırılır. Genel bir malzeme kaybı olmaksızın, kötü bir hasar beklenmedik şekilde oluşabilir. Paslanmaz çelikteki hasarların % 50’sinin bu nedenden kaynaklandığını iddia edilmektedir.Paslanmaz çeliklerde gerilmeli korozyon çatlamasının (SCC) diğer bir özelliği, bir kez tespit edildikten sonra kaynakla onarımının son derece zor olmasıdır.

gerilmeli korozyon

gerilmeli korozyon

Çatlak yayılımı, sıklıkla metal yüzeyinin altında görülür ve herhangi bir tamir kaynağı teşebbüsü çatlağın açılmasına ve kaynak torç’una doğru ilerlemesine sebep olur. Tatmin edici bir tamir elde etmenin tek pratik yöntemi, görülebilen hasar alanı ve çevresindeki 15-25 cm’lik bir etkilenen bölgeyi tamamen çıkarmak ve o bölümü değiştirmektir. O zaman bile, hasar gören bölgenin tamamen kaldırıldığının bir garantisi yoktur.Çoğu durumda gerilmeli korozyon çatlamasının (SCC) başlatılması için üç önkoşul vardır.


Korozyon ve Malzemedeki Çekme Gerilmesi

Çekme gerilmesi, fabrikasyon işlemlerinden kaynaklanan artık gerilimlerden veya ekipmanın normal çalışma koşullarından kaynaklanabilir. Soğuk deformasyon ve şekillendirme, kaynak, ısıl işlem, talaş kaldırma ve taşlama, artık gerilmeleri ortaya çıkarabilen fabrikasyon işlemleridir.

korozyon çekme gerilmesi

çekme gerilmesi

Dahası, bir korozyon çukurunun gerilmeli korozyon çatlaması (SCC) için bir gerilme arttırıcı ve çekirdeklenme yeri olarak işlev görebileceği gözlemlenmiştir. Bu gerilmelerin büyüklüğü ve önemi çoğu zaman hafife alınır. Kaynak işlemlerinin sonucu olarak oluşan kalıcı gerilimler, akma dayanımına yaklaşma eğilimi gösterir. Kapalı alanlarda korozyon ürünlerinin birikimi de önemli gerilmeler oluşturabilir ve gözden kaçırılmamalıdır.

Korozyon ile ilgili Wikipedia makalesi için bu bağlantıyı inceleyebilirsiniz.

Korozyon Ortamı

Korozyona neden olacak birtakım iyonik bileşikler (Klorür iyonu, H2S ve NaOH) olmasına rağmen, gıda endüstrisinde korozyona neden olabilecek bileşik her zaman klorür iyonudur. pH da bir rol oynar ve genel olarak, pH ne kadar düşük olursa gerilmeli korozyon çatlaması (SCC) eğilimi de o kadar yüksek olur.Genellikle bu tip bir hasar için 60 ° C’yi (140 ° F) aşan bir sıcaklığa ihtiyaç duyulduğu düşünülmektedir.

Korozyon Duyarlı Malzeme


Klorürden kaynaklanan gerilmeli korozyon çatlamasına (SCC) karşı göreceli direnç paslanmaz çeliğin türüne bağlıdır. Paslanmaz çelik türleri arasında ostenitik paslanmaz çelikler gerilmeli paslanma çatlamasına en duyarlı türdür. Ostenitik paslanmaz çeliğin bu tip paslanmaya karşı duyarlı olması içerdiği Nikel oranına bağlıdır. En duyarlı östenitik kalitelerin ağırlıkça % 8-10 aralığında nikel içeriği vardır. Bu nedenle, 304 / 304L ve 316 / 316L gibi standart sınıflar bu tür korozyona karşı oldukça hassastır.

Yüzey Korozyon

Yüzey Korozyonu

Alaşım 20, Alaşım 904L ve % 6 molibdenli süper ostenitik kaliteler gibi nispeten yüksek nikel ve molibden içeriğine sahip ostenitik paslanmaz çelikler, klorürden kaynaklanan gerilmeli paslanma çatlamasına (SCC) karşı daha iyi bir direncine sahiptir. Duplex paslanmaz çelikler ostenitik kalitelere göre gerilmeli korozyon çatlamasına (SCC) karşı çok daha dayanıklıdır. 2205 kalite, yaklaşık 150 ° C’ye kadar olan sıcaklıklarda neredeyse bağışıklık kazanmaktadır. Süper dubleks kaliteler daha dayanıklıdır. Tip 430 ve 444 gibi ferritik paslanmaz çelikler klorür nedeniyle oluşan gerilmeli korozyon çatlamasına (SCC) maruz kalmaz. Paslanmaz çelik, oyuklaşma (pitting) korozyonuna karşı yeterince dirençli değilse, klorür içeren ortamlarda gerilme korozyonu çatlamasının öncüsü, oluşan oyuklaşma (pitting) korozyonudur.


Çevresel koşulların (klorürlerin / yükseltilmiş sıcaklığın) ve gerilmenin (uygulamadan kaynaklanan gerilmeler, artık gerilmeler veya her ikisi birden) birlikte hareketi, aşağıdaki olayların dizisini geliştirir:

Gerilme Korozyon Aşamaları

1-         Çukurcuk oluşur

2-         Oluşan çukurdan çatlaklar başlar

3-         Çatlaklar sonra taneler üzerinden (transgranüler) veya taneler arası (intergranüler) bir biçimde metal içinde ilerler.

4-         Hasar oluşur.

Korozyon Önleme

Bu ön koşullardan herhangi birinin yokluğunda gerilmeli korozyon çatlamasının (SCC) başlatılması engellenmiş olur. Bu nedenle söz konusu yaklaşım, gerilmeli paslanma çatlamasının (SCC) önlenmesi için dikkate almaya değer pratik bir yaklaşımdır.Gerilmeli korozyon çatlaması (SCC) riski, tesis ve ekipman tasarımı ile minimize edilebilir. Keskin kenarlarda ve çentiklerde meydana gelecek herhangi bir mekanik çekme gerilmesi yoğunlaşmasını önlemek özellikle önemlidir. Çoğu durumda, gerilmeli paslanma çatlaması (SCC) ile ilgili problemler uygun bir malzeme seçilerek çözülebilir.

Yüzeyin kumlanması da gerilmeli korozyon çatlamasını (SCC) önleme açısından faydalı bir uygulamadır. Kumlama ile yüzeyde basma gerilmeleri oluşturulmaktadır. Basma gerilmesinin bulunduğu bölgelerde gerilmeli korozyon çatlaması (SCC) olmadığı literatürde belirtilmektedir.

Alaşım elementlerinin çeliğe ne gibi etkileri olduğu ile ilgili yazımızı bu bağlantıdan inceleyebilirsiniz.

Korozyon ve Malzemenin Delinmesi

Çukur korozyon, koruyucu oksit tabakasının yerel olarak dağılmasından kaynaklanan bir paslanma çeşididir ve metalde küçük deliklerin oluşmasına neden olan son derece lokalize bir korozyon biçimidir. Başlangıcı ve ilerlemesi takip edilemediği için çok tehlikelidir. Paslanmaz çeliklerde korozyona dayanımı sağlayan yüzeydeki oksit tabakasıdır. Koruyucu oksit tabakası bozulduğunda ya yeniden pasivasyon oluşur ve çelik sonsuza kadar dayanır veya korozyon oluşur ve hızla delinme meydana gelebilir.Bu tip korozyonda anot ve katot bölgeleri birbirinden kesin şekilde ayrılmıştır. Anot, çukurun içindeki dar bölge, katot ise çukurun çevresindeki çok geniş alandır. Korozyon sonucu çukur gittikçe büyüyerek malzemenin o noktadan kısa süre içinde delinmesine neden olur.Malzemenin delinmesi ile sonuçlanan farklı mekanizmalar söz konusudur. Söz konusu mekanizmalar aşağıda açıklanmaktadır.

korozyon ve delinme

korozyon ve delinme

Halojen İyonların Mevcudiyeti

Kusursuz bir “mükemmel” malzeme için, çukur korozyonu, klorür gibi agresif kimyasal bileşenler ihtiva edebilen ortam nedeniyle oluşur. Klorür, pasif film (oksit) için özellikle zararlıdır, böylece çukur oluşumu oksit tabakasının hasar gören bölgelerinde başlayabilir.Çukurlar başlatıldıktan sonra kendiliğinden veya otokatalitik bir süreçle büyümeye devam edebilirler; yani, bir çukur içindeki korozyon reaksiyonları, çukurun devam eden faaliyeti için hem uyarıcı hem de gerekli koşullar üretirler (Ref 33). Bu işlem şekil 19’da şematik olarak gösterilmiştir. Çukurun dibinde çözünmüş metal iyonlarının hidroliziyle çukurun tabanında metalin çözünmesi ve yüksek seviyede asitlik korunmuş olur.Çukurun tabanındaki anodik metal çözünme reaksiyonu (M → Mn++ ne) bitişik yüzeydeki katodik reaksiyon ile dengelenir (O2 + 2H2O + 4e → 4OH).

Çukur içindeki metal iyon (Mn+) konsantrasyonunun artması, nötrlüğü sağlamak için klorür iyonlarının (Cl) bölgeye girmesi ile sonuçlanır. Oluşan metal klorür M+Cl, su ile metal hidroksit ve serbest asit (M+Cl + H20 → MOH + H+Cl) oluşturmak üzere hidrolize uğrar. Bu asidin oluşumu, ana çözeltinin pH değeri nötr kalırken çukurun tabanındaki pH değerlerini düşürür (pH yaklaşık 1.0 ila 1.5).Artan sıcaklık ve klorür konsantrasyonu, paslanmaz çeliklerde genellikle klorür iyonlarının mevcudiyetinden kaynaklanan çukur korozyonu riskini artırmaktadır. Alaşım elementleri açısından bakarsak artan Cr, Mo ve N oranları çukur korozyonuna karşı direnci artırmaktadır.

Krom, ve özellikle molibden ve azot seviyeleri yüksek paslanmaz çelikler, çukur korozyona karşı daha dayanıklıdır. Çukurlaşma Direnci Eşdeğer sayısı (PREN), paslanmaz çeliklerin çukurlaşma direncinin iyi bir göstergesi olduğu bulunmuştur. PREN, şu şekilde hesaplanabilir: PREN =% Cr + 3.3 x% Mo + 16 x% N

Korozyon Önlenmesi

Malzeme kalitelerine göre çukurlaşma direnci eşdeğer sayısı (PREN) tablosu literatürde verilmektedir. Dizayn aşamasında yüksek PREN değerli malzeme seçimi malzeme delinmesi riskini azaltmak açısından faydalı olacaktır.Malzeme yüzeyi ile temasta olan çözeltideki halojen iyonların azaltmaya yönelik olarak deiyonizasyon yapılması malzeme delinmesi riskini azaltabilecek diğer bir uygulamadır.

Mikrobiyolojik Korozyon Oluşması

Mikrobiyolojik Korozyon

Mikrobiyolojik Korozyon

Mikrobiyolojik paslanma veya biyolojik paslanma olarak da bilinen mikrobiyolojik olarak etkilenmiş paslanma (MIC), mikroorganizmaların metabolik aktivitesinin bir sonucu olarak metallerin bozulmasıdır.Metal yüzeyinin suyla teması, MIC için ön koşuldur. MIC’den sorumlu bakteri türleri insan sağlığı riski taşımadığı için, “güvenli” içme suyu sistemleri de içilmez su sistemleri kadar risk altındadır. Soğutma sistemleri ve ısı eşanjörleri, kuyular, yangın ve tarımsal otomatik yağmurlama sistemleri ve sıvı depolama tankları, MIC’nin gelişmesi için daha belirgin potansiyel bölgeler arasındadır.

MİC hem genel paslanma hem de çukur korozyonu şeklinde gerçekleşir, ancak lokal çukurlaşma daha kesin bir şeklidir ve dramatik sistem arızalarına yol açma olasılığı daha yüksektir. Isı eşanjörleri ve proses boruları gibi tesisatlarda akış hızının yavaşladığı alanlar bakterilere, boru yüzeyine yapışma imkânı sağladığı için özellikle hassastır. Hem mikroskopik hem de makroskopik seviyede sıvı akışının “durması” herhangi bir çatlak, eklem, kaynak veya kusurlarda gerçekleşir ve bunlar MIC için tipik yerlerdir. Hafta sonu, gece boyunca veya hatta kısa bir bakım duruşu gibi nedenlerle tesisatta kesilen sıvı akışı, bakteri yapışmaları ve MIC’nin başlatılması için fırsat sağlar.Bakteri bir kere oluştuğunda, paslanma süreci akış tekrar başladıktan sonra bile devam eder. Hidrostatik test, MIC arızalarının başlangıcında görülen bir olaylar dizisidir.

MIC-Korozyon

MIC Paslanma

Hidrostatik Test

Bu dizi şöyle gelişir :

  • Sistemin sıvı ile doldurulması·
  • Sisteme basınç verilmesi·
  • Kaçak kontrolü yapılması·
  • Sistemin boşaltılması (sistem tamamen kurutulmaz)
korozyon ve hidrostatik test

hidrostatik test

Bu test sonrasında, genellikle sistemin devreye sokulmasından hemen önce ve birkaç ay boyunca arıza olmayabilir. Hasar ortaya çıktığı zaman, hidrostatik test ve durgun sıvı kalıntısı genellikle göz ardı edilir ve bu nedenle, hasar klorür kaynaklı korozyon olarak yanlış teşhis edilir.Paslanmaz çelikler, korozyon direncini geliştiren sert krom oksit yüzey tabakaları geliştirmesine rağmen, oksit tabakası hasar gördükten sonra, özellikle konvansiyonel ve MIC korozyona karşı savunmasızdırlar. Kaynak dolguları, alaşım homojensizliği nedeniyle oldukça duyarlıdır. Yüksek gerilim içeren komponentler, MIC kaynaklı stres korozyon çatlaması için potansiyel başlangıç bölgeleridır.pH 4-9 ve sıcaklık 10ºC-50ºC olan sular ve topraklarda karbon çelikleri, paslanmaz çelikler, alüminyum alaşımları ve bakır alaşımlarında mikrobiyolojik olarak korozyona neden olduğu bilinen birçok bakteri vardır.Bu bakteriler genel olarak aerobik (aktif olmak için oksijene ihtiyaç duyar) veya anaerobik (oksijene gereksinim duymaz, aksine oksijen bakteriler için toksiktir) olarak sınıflandırılabilir.

Sülfat indirgeyen bakteriler (SRB) anaerobiktir ve gemilerin ve deniz üstü (offshore) çelik yapıların hızlandırılmış korozyon hasarlarının çoğundan sorumludur. Demir ve manganez oksitleyici bakteriler aerobiktir ve sıklıkla paslanmaz çeliklerin kaynak bölgelerinde hızlandırılmış delinmelerle ilişkilendirilir.Mikrobiyolojik korozyonun tanımlanması için, suların, toprakların ve metal numunelerin kimyasal, biyolojik ve metalurjik analizini gerektirir.Hasarlı bölgede oluşan tüberküller mikrobiyolojik korozyonun oluşturduğu bir yan üründür. Mikrobiyolojik korozyonun tanımlanmasında ayırt edici bu oluşumun yanında farklı bir ayırt edici özellik de oluşan delinmenin ağız kısmının temiz ve parlak olmasıdır.

MIC ( Mikrobiyolojik Korozyon ) Mekanizması

MIC, su ve toprakta bulunan besin maddeleri ve diğer elementler ile beslenen belirli bakteri türlerinden kaynaklanır. Deniz suyu sülfat indirgeyen bakterilerin birincil kaynağıdır (SRB). Biyolojik faaliyetler, ortamın kimyasal yapısını (asit üreten) değiştirir ve ortamı metallere karşı daha korozif hale getirir. Örneğin, demir oksitleyici bakteriler 5 mm kalınlığında 316 paslanmaz çelik tankı bir aydan biraz daha uzun bir sürede delebilir.

MIC Corossion ile ilgili bir makale için bu bağlantıyı inceleyebilirsiniz.

MIC Korozyon Önlenmesi

Mümkünse düzenli mekanik temizleme

  • Bakteri popülasyonunu kontrol etmek için biyosit ile kimyasal muamele
  • Komple drenaj ve kuru saklama
  • Oksijen konsantrasyon hücrelerinin oluşması
sülfat indirgeyici bakteriler

sülfat indirgeyici bakteriler

Yüzey tufalı altında, yüzeyde oluşan herhangi bir birikintinin altında, metal yüzeyi ile arasına su girişini önleyemeyen pul ve contaların altında, tam nüfuziyet sağlanamayan kaynak dikişlerinde ve yüzeyde biriken su damlacıkları altında bu tip korozyon görülebilir. Bahsedilen bu aralıklara giren su içindeki çözünmüş oksijen, aralığın dip kısımlarında metal ile reaksiyona girerek tüketilir, böylece aralığın dışındaki sıvı ile dip kısımdaki sıvı arasında oksijen konsantrasyon farkı oluşur.

Oluşan bu oksijen konsantrasyon farkı nedeniyle bir korozyon hücresi oluşur. Bu hücrede aralığın dip kısmı anot, aralığın dışındaki geniş pasif alan katot olarak davranır ve anot kısmında korozyon başlar. Bu oluşum metalin daha da çözünmesine yardımcı olan, oldukça korozif çevre koşullarının yaratılmasına neden olabilir.Tam olarak gelişmiş bir aralıkta mevcut ağırlaştırıcı faktörler şu noktalarda özetlenebilir:

Oluşumu

  • Anodik paslanma reaksiyonu ile üretilen “+” değerlikli metal iyonları, “-“ değerlikli hidroksil iyonları ile birleşmek ve korozyon ürünleri oluşturmak üzere kolayca hidrolize olur. Aralık içindeki pH çok asitli değere ulaşabilir.
  • Yerel çevrenin asitleştirilmesi çoğu metalin korozyon hızında ciddi bir artışa neden olabilir.
  • Korozyon ürünleri çatlak ortamını daha da kapatmaktadır.
  • Aralık içindeki pozitif yük birikimi, çevredeki, kendi başına korozif olabilecek klorürler ve sülfatlar gibi negatif iyonları kendine çeker.

Korozyon Önleme

Tesisatlarda oluşabilecek aralıklara karşı alınabilecek önlemlerden bazıları şöyledir:

  • Kaliteli, aralıksız kaynaklı birleştirmeler, cıvatalı birleştirmelere karşı daima tercih edilmesi
  • Kasıtsız aralıklardan kaçınılması ve durgun bölgelerin gelişmesine izin vermeyen iyi ekipman tasarımı (conta yüzeylerinin iyi tasarlanmış ve sızdırmaz olması)
  • Ekipmanın sık sık muayene edilmesi ve yüzey çökeltilerin uzaklaştırılması
  • Emici contaların yerine kaliteli, kauçuk contalar kullanılması
  • Conta bakımı; sertleştiğinde veya hasar gördüğünde değiştirilmesi

Malzeme Yüzeyi ve Korozyon Oluşumu

Kızıl Pas- Korozyon

Paslanmaz çeliklerde kızıl pas oluşumu farklı sebeplerden dolayı farklı görünüşlerde ortaya çıkan bir durumdur. Bu görünüşlerden biri oyuklaşma korozyonunun olduğu bölgelerdeki kızıl pas lekeleridir. Bu lekeler anodik ve kotodik reaksiyonların sonucunda oluşan korozyon ürünü olan Fe(OH)3’ün oyuk ağzında birikmesi nedeniyledir.

Anot reaksiyonu : Fe → Fe2+ + 2eKatot reaksiyonu : ½O2 + H2O + 2e → 2OHToplam 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

Çay Lekesi Korozyonu

tea staining

tea stainig

Düzgün bir şekilde kullanıldığında, geniş bir uygulama yelpazesinde ve ortamlarda paslanmaz çelik görsel çekicilik ve yapısal bütünlük için güçlü ve kalıcı bir üne sahiptir. Ancak, tüm malzemeler gibi paslanmaz çelik de lekelenebilir veya zamanla renk değiştirebilir (yüzeyde kahverengi pas lekeleri oluşur), böylece genel görünüm bozulabilir. Bu kahverengi renk değişikliği – çay lekesi (tea staining) olarak tanımlanmıştır.

Bu bağlantıdan tea staining ile ilgili ekstra bilgilere ulaşabilirsiniz.

Çay lekelenmesi, paslanmaz çeliğin yüzeyinin korozyonla renk değiştirmesidir. Malzemenin yapısal bütünlüğünü veya ömrünü etkilemeyen kozmetik bir sorundur. Çay lekelenmesi en çok deniz kıyısından itibaren yaklaşık beş kilometrelik bir alan içinde gerçekleşir ve denize yaklaştıkça kötüleşir. Bununla birlikte, rüzgâr durumu, kirlilik seviyeleri ve daha yüksek sıcaklıklar, çay lekelenmesinin kıyıdan 20 kilometre veya daha uzakta oluşabileceği ortamlar yaratabilir.Çay lekelenmesi, paslanmaz çelik için bulunduğu şartlarda çok agresif olan lokal şartların (sıcaklık, bağıl nem, yüzeyde korozif bileşenler gibi) sonucu olarak oluşur. Aşağıda açıklandığı gibi, dikkate alınması gereken çay lekelenmesinin oluşumunu teşvik eden önemli faktörler vardır.

Korozif bileşenlerin mevcudiyeti

Paslanmaz çelik yüzeyinde deniz tuzunun varlığı çay lekesine neden olan önemli faktörlerden biridir. Deniz tuzu çok düşük bağıl neme (RH) kadar ıslak kalma özelliğine sahiptir. Bunun sonucu, sodyum klorürle karşılaştırıldığında deniz tuzu nedeniyle yüzeyin daha uzun süre ıslak kalması ve korozyona uğramasıdır. Bununla birlikte, endüstriyel kirleticilerin varlığı koşulları daha agresif hale getirebilir.

Korozyon ve Atmosferik şartlar

Korozyon ve Nem

Nem

Yüksek nem (örneğin tropik iklimlere) ve yüksek sıcaklığa sahip bir atmosferik koşulların kombinasyonu, çay lekelenmesinin oluşması için daha kötü koşullar yaratır. Yüksek nem, tuz birikimlerini çözen ve yüzeyinde aşındırıcı bir solüsyon oluşturan bir nem filmi oluşturur.Düşük nem oranı ve korozif tortuların olmaması, çay lekesinin kapalı alanda nadiren sorun oluşturduğu anlamına gelir.

Yüzey tasarımı

Zayıf drenaj, yüzeyin neredeyse yatay olması veya kirletici maddeleri tutan bir dokuya sahip olmasına bakılmaksızın korozyonu arttırır. Yağmur koruması yapılan alanlarda (Eğimli çatıların alt kısmı, saçak altındaki borular veya bir bina yağmur koruması) şartlar çok agresiftir. Bunlar önemli ölçüde çay lekesine neden olabilir. Köşeler veya yarıklar (aralıklı kaynaklar gibi) içeren tasarımlar, suyu hapsedebilir ve çay lekelenmesinden daha ciddi korozyona neden olabilir.

Yüzey pürüzlülüğü

yüzey pürüzlülüğü

yüzey pürüzlülüğü

Bir yüzeydeki derin oluklar veya katlanma gibi metal yüzey hataları, tuzları (klorürler) tutabildikleri için daha fazla korozyona açık hale gelirler. Yüzey kururken tuzlar konsantre hale gelir ve koşulları daha agresif hale getirir. Derin bir oluk daha fazla tutulmuş suya (ve tuzlara) sahip olacak, böylece oyuğun dibi, malzemenin direncinin üzerinde bir tuz konsantrasyonuna daha uzun süre maruz kalacak – ki bu da korozyona neden olacaktır. Maksimum 0,4 μm Ra yüzey pürüzlülüğüne sahip N4 kalite yüzey, çay lekelenmesine (tea staining) karşı çok iyi sonuçlar verdiği belirtilmektedir.

Yüzey karakteristikleri

Paslanmaz çelikten en iyi paslanmazlık performansını elde etmek için yüzey temiz, karbonlu çelik talaşı veya mangan sülfür inklüzyonlarından arındırılmış olmalı ve sürekli pasif bir tabaka içermelidir. Asit yıkama, asit pasifleştirilmesi veya yeterli süreyle elektro-parlatma bu kirleticileri yüzeyden uzaklaştırır ve pasif tabakayı eski haline getirir ve böylece paslanmaz çelikte temiz ve paslanmaya dayanıklı bir yüzey oluşturur. Paslanmaz çelik kaynak yapıldıysa, ısı girişi pasif tabakayı bozacaktır (kaynak etrafında kalın, koruyucu olmayan bir oksit oluşur). En iyi korozyon performansını elde etmek ve kaynağın pasifliğini geri kazandırmak için, meneviş rengi ve alttaki krom olarak zayıf tabaka uzaklaştırılmalıdır.

Uygun Kalite

Uygun Malzeme Seçimi

Uygun Malzeme Seçimi

Farklı kimyasal bileşime sahip çok sayıda paslanmaz çelik kalitesi olmasına rağmen genel kullanımda olan sadece yaklaşık 10 adet paslanmaz çelik kalitesi vardır. Molibden ve azot gibi diğer katkılar, özellikle klorid içeren ortamlarda korozyon direncini artırabilecek olmasına rağmen, malzemenin korozyon direnci yüzeydeki ince krom oksit filmi sayesindedir. Bu üç elementin içeriğine dayanan bir formül, farklı kalitelerin korozyon direncini sıralamak için yararlıdır. Oyuklaşma Direnci Eşdeğer Sayısı [PREN]= % Krom +% 3.3 Molibden +% 16 Azotile hesaplanır. PREN, en düşük korozyon dayanımı olan sınıflar için 10.5 ‘ten başlayarak 40’ ın üzerindeki değerlere kadar uzanır. Deniz etkilerinden uzak yerler için kabul edilebilir korozyon direnci için tipik olarak ~PREN 18 yeterli olurken, ,deniz atmosferi için PREN 24, şiddetli deniz atmosferlerinde PREN ~ 34 gerekebilir. PREN arttıkça korozyon direnci o kadar yüksek olur.

Bakım

temizleme

temizleme

Paslanmaz çelik az bakım gerektiren bir malzeme olmasına rağmen tamamen bakım gerektirmeyen bir malzeme değildir. Hafif ve düzenli bir yıkama en iyisidir ve doğal yağmurun yıkanması yeterli olabilir. Daha düşük kaliteler daha düzenli bakım gerektirir ve eğer çevre yapışkan birikintilere neden oluyorsa, bir solvent ve deterjan karışımı gerekebilir. Yağ veya mum uygulamaları, geçici olarak paslanmaz çeliğe klorür erişimini sınırlar, ancak düzenli yenilenmeleri gerekir. Bu geçici koruyucu maddeler aynı zamanda atıkları çekmeye ve donuk bir yüzey oluşturma eğilimindedir.

Karbon Çelik Kirlenmesi

  • Çay lekelenmesi olmayan diğer lekelenme olayları, karbon çeliği kirliliği, temizlenmemiş kaynaklar ve hidroklorik asit veya çamaşır suyu gibi kimyasal dumanlar nedeniyledir.
korozyon ve dişliler

Dişli Korozyon

Karbon çeliği kirliliğinin nedeni, küçük çelik parçacıkların paslanmaz çelik bir yüzeye düşüp yapışmasıdır. Nem ile birleştiklerinde, çelik parçacıkları, esas karakteri nedeniyle hızla çözülür (bkz. Şekil). Paslanmaz çelik ile karbon çeliği arasında nispeten büyük bir potansiyel farkı olması nedeniyle bu reaksiyon son derece hızlı bir şekilde gerçekleşir. Karbon çelik parçacıkların çözülmesi sırasında paslanmaz çeliğin yüzeyini kirleten demir oksitler oluşur. İlaveten yüzeyde oluşan oksit kalıntıları, oksijenin söz konusu alana girişini engellemiş olur. Bunun sonucunda paslanmaz çelik yüzeyi yerel olarak aktif hale gelir. Bu durum yüzeyde farklı korozyonların oluşmasına yol açar. Bu nedenle paslanmaz çelik karbon çeliğinden korunmalıdır ve karbon çeliğinden ayrı olarak işlenmelidir. Ayrı çalışmak mümkün değilse paslanmaz çeliği, üzerindeki istenmeyen çelik parçacıklarından arındırmak için en iyi seçenek asitleme ve pasifleştirme yapmaktır.

Korozyon ve Malzemenin Homojen Olarak Aşınması

Homojen korozyonda, sıvı içerisinde bulunan çeliğin yüzeyi eşit oranda korozyona uğrar. Paslanmanın belli bir seviyeyi geçmesinden sonra, malzeme aşırı incelerek kullanılamayacak hale gelir.

Paslanmaz çeliklerin inorganik asitlerdeki davranışı her bir asit için spesifiktir, bazı durumlarda bu davranış konsantrasyon ve sıcaklıktan etkilenir. Dolayısı ile genel bir açıklama yapılamaz ve her asit ayrı ayrı değerlendirilmelidir.

Literatürde değişik konsantrasyon ve sıcaklıklardaki asit çözeltileri içinde tespit edilen paslanma hızları mevcuttur. Genellikle “mpy” olarak verilen bu değer sayesinde malzemedeki aşınmayı takip etmek imkan dahilinde olmaktadır.

Korozyon ve Malzemenin Bölgesel Olarak Aşınması

Sıklıkla, bu lokalize paslanma türü, tanelerin yerlerinden çıkmasına ve pürüzlenmeye veya şeker kristallerine benzer bir görünüşe yol açar.

Ostenitik paslanmaz çelikler normal şartlar altında paslanmaya dayanıklı malzemeler olmasına rağmen 500-800 oC sıcaklıklara ısıtıldığında paslanmaya duyarlı hale gelir. En şiddetli sıcaklık etkisi 650 oC de 1 saat bekletildiğinde kendini gösterir. Paslanmaz çelik bu sıcaklık aralığına ısıtıldığında malzeme bünyesinde bulunan krom ve karbon reaksiyona girerek krom karbür bileşiği oluşturur. Krom karbür söz konusu sıcaklık aralığında çözünmeyen bir bileşik olup taneler arasında sınır çizgisi boyunca toplanır. Tane sınırlarına yakın bölgede gerçekleşen bu olay neticesinde tane içindeki krom oranı azalır.

Korozyon Mekanizması Oluşumu

Kromun tane içindeki yayınma hızı düşük olduğundan tanenin iç kısımlarındaki kromun yayınarak azaltılmış bölgeye krom takviyesi yapma imkânı bulunamaz. Bu sebeple tane sınırları çevresinde çok dar bir bölgedeki krom oranı malzemeyi koruyacak minimum krom oranının altına düşer ve korozyona karşı dayanıksız hale gelir.

Bu tür etki kaynak işlemleri sırasında söz konusu sıcaklık aralığına ısıtılmış bölgelerde karşılaşılır. Kaynak dikişine daha yakın bölgelerde ulaşılan sıcaklık daha yüksek olacağından, kaynaktan sonraki soğuma hızının yüksek olması bu tür çökeltilere engel olacaktır.

Korozyon ve Hasarlı Boru

Hasarlı Boru

Malzemenin paslanmaya karşı duyarlı olması çözeltiye alma ısıl işlemi ile de gerçekleşebilir. Malzeme içindeki karbon oranına bağlı olarak kritik sıcaklık aralığından geçiş hızı söz konusu hassaslaşmaya karşı malzemenin davranışına yön verecektir.

Et kalınlığı ince malzemelerde, kaynak ve yüksek sıcaklıklara ısıtılma sonrasındaki soğuma hızları et kalınlığı yüksek olan malzemelere göre daha yüksek olduğundan hassaslaşma olayı sorun oluşturmaz. Bu sebeple et kalınlığı yüksek olan malzemelerde sadece düşük karbonlu olan “L” kaliteler mevcuttur.

Taneler arası korozyona karşı hassasiyet gelişmiş olan ostenitik paslanmaz çelikler uygun korozif ortamlarla karşılaştığında tane sınırlarından korozyona uğrarlar. Görünür yerlerde olduğu durumlarda yüzeysel ve bölgesel aşınmalar olarak görünse bile gözden uzak bölgelerde oluştuğunda çok tehlikeli sonuçlar doğurabilmektedir. Yukarıdaki şematik görüntüden görülebileceği gibi, tank üzerinde yapılan kaynak sonrasında, tankın iç kısmında, ısı tesiri altında kalan bölgede oluşan aşınma, hasar ortaya çıkmadan tespit edilmesi zor bir durumdur.

Taneler arası korozyondan korunma

  • Uygun ısıl işlem ile kromun alaşım içinde üniform dağılımı sağlanabilir.

Malzeme yaklaşık 1100 oC’ye ısıtıldıktan sonra hızla soğutularak bünye içinde çözünmesi sağlanmış krom karbürlerin tekrar oluşup çökelmelerine engel olunur.

  • Karbona olan ilgisi kromdan daha yüksek olan Ti, Nb gibi stabilizör elementlerle alaşımlandırılmış kalitede malzemelerin kullanımı. (321, 347, 316Ti gibi)

Söz konusu alaşım elementlerinin karbona olan ilgisi kromdan daha fazla olduğundan kritik sıcaklık aralığında kromla bileşik oluşturacak karbon kalmadığından hassaslaşma meydana gelmeyecektir.

  • Düşük karbon içeriğine (“L” kalite) sahip malzeme kullanımı

Malzemenin karbon içeriği azaldıkça hassaslaşmaya neden olmadan soğuma sırasında kritik sıcaklık aralığının altına inebilecek zaman aralığının arttığı grafikten görülmektedir.

Wikipedia’nın intergranular corrosion ile ilgili makalesi için bu bağlantıyı incelyebilirsiniz.

Paslanmaz Çelik ile ilgili makalemiz için aşağıdaki bağlantıyı okuyabilirsiniz…

https://www.metalurjimalzeme.net/paslanmaz-celik/

Paslanmaz Çelik Neden Paslanmazdır ?http://bilimgenc.tubitak.gov.tr/makale/paslanmaz-celik-neden-paslanmaz

Korozyon ile ilgili İngilizce Ders anlatımı videosu için aşağıdaki bağlantıyı inceleyebilirsiniz.

https://www.youtube.com/watch?v=5OxdXq91TV0

https://www.electrochem.org/corrosion-science