Korozyon Nedir? Çeşitleri Nelerdir? Nasıl Oluşur? Nasıl Önlenir?

Korozyon nedir: Metallerin çevre ile yaptığı elektrokimyasal reaksiyon sonucu metalik özelliklerini kaybetme olayıdır. Bu olaya korozyon (corrosion) denir. Bu, metal malzemelere zaman içerisinde en çok hasar veren olaylardan biridir.

Korozyon nedeni ile, yapılan köprü ve binalar çökebilmekte, boru hatları hasar görebilmektedir. Metallerin kullanıldığı bir tasarımda korozyon, göz önünde bulundurulmalıdır. Çünkü yapı güvenliğini ve yapının ömrünü doğrudan ilgilendirmektedir.

korozyon

Korozyon aynı zamanda paslanma, çürüme, aşınma, bozulma anlamlarına da gelir. Alüminyumun oksitlenmesi, demirin paslanması korozyona örnektir.

Korozyon Neden Olur?

Korozyon olayları, her ortama ve farklı etki mekanizmalarına göre oluşur. Buna göre elektrokimyasal veya kimyasal korozyon farklı olur. Makinalar üzerindeki alışılmış korozyon düzeneği genellikle elektrokimyasal olaylardan ileri gelmektedir.

Korozyona neler sebep olur?

Atmosferdeki karbondioksit
Havadaki klorürler
Tatlı ve tuzlu deniz suyu
Klorür için katkılar
Deniz suyu ile karışan agregalar

Korozyona Sebep Olan Etkenler

Korozyon olayı, dinamik bir döngü sürecidir. Yani her ortamda metal olan veya olmayan malzemeler korozif bir etkiye maruz kalabilir.

Korozif etkenler üç grupta toplanabilir.

Elektrokimyasal
Fiziksel
Çevresel

Bir metalin korozyon direncini etkileyen faktörler

Elektrokimyasal Korozyon

Elektrokimyasal korozyonun oluşması için bazı koşullar sağlanmalıdır. Metallerle temas eden nemin olması gereklidir. Metallerin elektro potansiyelleri arasında fark olmalı, oluşan akım devreyi tamamlamalıdır. Bir elektro korozyon hücresinde anot , katot, metal yolu ve elektrolit olmak üzere dört eleman vardır.

Bu elemanlardan biri olmaz ise korozyon oluşmaz. Karbon-çinko kuru pil korozyon hücresine örnek olarak verilebilir. Kuru pilin dışı çinko malzemeden yapılmış ve iki elektrottan biri olan çinko, katodu meydana getirir. Merkezdeki karbon çubuk ise anottur. İki elektrot arasındaki nemli pasta ise elektroliti meydana getirir. Korozyon hücresinde, korozyon başlaması ve devam etmesi içinde aynı elemanlar olmalıdır.

İki metal, elektrolite daldırıldığında çözelti içerisinde çözünmeyi yönlendiren elektrik potansiyeline sahip olur. Metaller çözelti içerisine çözündüğünde, metal atomları yüzeyde bir veya daha fazla elektron bırakır. Pozitif yüklü iyon şeklinde metalden ayrılır.

Yüzeyde bırakılan elektronlar, metal yoluyla (iletken vasıtasıyla) katoda ulaşır. Metal kaybı (korozyon) anotta olur, anodik metal elektrolitte çözünür. Anoda göre daha az aktif olan ve korozyona uğramayan elektron katottur. Katotta metal kaybı olmaz. (Katot korunmaktadır.)

Elektronların anottan katoda taşındığı yola metal yolu denir. Uçaklarda metal yolu uçağın kaplama sacı, bağlantı elemanları, cıvataları gibi bir metalik iletken olabilir. Korozyon hücresini meydana getiren elektrolit (electrolyte), nemi içeren iyonize çözeltidir. Korozyon hücresinde elektrolit bulunmazsa metal çözünemez. İyon anodik metali terk etmez ve korozyon oluşmaz.

Volta pilinin çalışması ve basit korozyon reaksiyon şeması

Fiziksel Etkenler

Yüksek basınç ve sıcaklık, maddelerin korozyona uğraması için elverişli bir ortamdır. Bu basınç ve sıcaklık gaz türbinli motorlarda türbin kısmında en yüksek seviyeye ulaşır. Türbin bölümündeki kanatçıklar yüksek sıcaklık ve basınca dayanıklıdır.

Korozif etkenlerden en az etkilenen titanyum kullanılarak korozyon oluşumu azaltılabilir. Malzemelerin koruyucu yüzeyleri, sürtünme nedeniyle tahrip olabilir. Bu durumda malzeme korozyona maruz kalabilir.

Çevresel Etkenler

Coğrafik konuma göre iklim şartları korozyona sebep olabilir. Sıcaklık-nem etkisi, özellikle tropikal deniz ikliminin görüldüğü bölgeler de korozif etkiyi daha çok arttırmaktadır. Gün içinde aşırı sıcaklık farklarının olduğu bir ortam korozyon meydana gelmesi için uygun ortamdır.

Korozyon Nasıl Oluşur?

Metal ve alaşımların kararlı halleri olan bileşik durumuna dönme eğilimleri yüksektir. Korozyonun sonucu olarak metaller içinde bulundukları ortamın elemanları ile tepkimeye girer. Önce iyonik duruma ve oradan da ortamdaki başka elementlerle birleşerek bileşik haline dönmeye çalışırlar. Yani kimyasal değişime uğrarlar ve bozulurlar. Sonuçta; metal veya alaşımın fiziksel, kimyasal, mekanik veya elektriksel özelliği istenmeyen değişikliklere uğrar.

Korozyon, metalik malzemelerin içinde bulundukları ortamla reaksiyona girmeleri sonucu, dışarıdan enerji vermeye gerek olmadan, doğal olarak oluşan olaydır. Metallerin büyük bir kısmı su ve atmosfer etkisine dayanıklı olmayıp normal şartlar altında bile korozyona uğrayabilirler. Endüstrinin ana yapı malzemesi olan demir ve çelik sulu ortamlarda ve atmosferde korozyona dayanıksız bir metaldir. Uygun biçimde yüzeyleri korunmayan metal ve metal alaşımlarının bozulmaları önemli bir teknolojik problemdir.

Korozyonun yönetimi ve önlenmesi, çoğu sektörde kritik öneme sahiptir. Gereken adımlar atılmadığında korozyon; altyapı, güvenlik ve iş performansını riske sokarak yıkıcı sonuçlara neden olabilir. Korozyon, sistemin kâr/zarar dengesi için de kötü sonuçlar verir.

Korozyon olayı endüstrinin her bölümünde kendini göstermektedir. Açık atmosferde bulunan tanklar, depolar, direkler, korkuluklar, taşıt araçları, yeraltı boru hatları, betonarme demirleri, iskele ayakları, gemiler, fabrikalarda kimyasal madde doldurulan kaplar, borular, depolar ve bir çok makine parçası korozyon olayı ile maruz kalmaktadır. Tüm bu yapılar korozyondan dolayı beklenenden daha kısa zaman içinde işletme dışı kalmakta ve büyük ekonomik kayıplar oluşmaktadır.

Korozyon Nasıl Önlenir?

Çevrede yapılacak değişiklik, korozyona önemli biçimde etki eder. Maddenin saf olmamasının korozyonu çabuklaştırdığı belirlenmiştir. Bazı türlerin de korozyonu önlediği anlaşılmıştır. Boya, metallerdeki korozyonu önlemek için iyi bir korozyon önleyicidir. Çünkü hava ile temasını önler.

Boya da, atmosfer (atmosphere) etkisinde bozulma eğilimi gösterebilir ama bu çok yavaştır. Uygun alaşımların kullanılması, metalleri korozyona karşı dirençli kılar. Örneğin pirince, alüminyum eklenmesi korozyonu azalttığı için korozyonu önleme yöntemlerinden biridir.

Korozyon Önleme Yöntemleri

Korozyon kontrolü, demir içeren ve bazı demir-içermeyen malzemelerin kontrol edilmesi demektir.

Elektro – kaplama

Koruyucu kaplama yöntemi en yaygın korozyon kontrolü yöntemidir. Koruyucu kaplamalar, kendi içinde metal elementleri barındıran; elektrolitik metal kaplama (plating) veya galvanizleme (çinko kaplama) ile gerçekleştirilebilir.

Çelik yüzeyleri, elektrik akımı yolu ile nikel, krom, çinko, kalay, kadmiyum, bakır, pirinç vb. ile kaplama. Elektro-kaplama da korozyonu azaltır. Krom ve nikel gibi metaller bu amaçla kullanılır. Seramik, lastik, plastik gibi malzeme ile metaller kaplanarak korozyona dirençli (dayanıklı) duruma getirilebilir.

Katodik Koruma

Katodik koruma (cathodic protection), korozyon kontrolünün elektriksel anlamda gerçekleştirilmesi işlemidir. Bu işleme, galvaniz ile anti-pas meydana getirme denilir. Katodik koruma için sayfamızı ziyaret edebilirsiniz.

Dizayn Toleransı

Mühendislik dizaynları, servis durumuna göre belli bir dereceye kadar korozyona müsaade eder. Dizayn (design) toleransı genel olarak ürün kullanım süresi daha önceden belirlenmiş; boru hatlarına, gemilere veya ekipmanlara uygulanır.

Örneğin bir gemi için seçilecek boru et kalınlığı veya metalurjisidir. Dizayn koruma faktörü bir kere tespit edildiği zaman süresi dolduğunda, değiştirme veya onarım genellikle zorunludur.

Kimyasal İşlem (Chemical Process)

Korozyon önleyiciler / inhibitorlar kimyasallara eklenerek, korozif ortamın etkisi azaltılır veya kontrol edilir. Temel bir korozif inhibitor( corrosive inhibitor) örnek olarak; motor bloğunu korozyondan korumak için radyatöre ilave edilen otomobil antifirizi (antifreeze) verilebilir.

Rutubetli Çelik Yüzeylerinin Elektrokimyasal Oksijen Korozyonu

Metal parçalarının üst yüzeyleri rutubetli ortamlarda ve açık havada, bir oksit tabakası ile kaplanır. Alaşımsız ve düşük alaşımlı çeliklerden yapılmış olan parlak yapı parçaları, bu koşullar altında bir süre sonra pas benekleriyle kaplanır.

Korozyona dayanan olaylar, havadaki oksijenin demir malzemesinin üstündeki su ile bağlantılı durumda etki etmesinden ileri gelmektedir. Bir su damlasının altındaki bir malzeme bölgesinde, bu ilişki ile meydana gelen olaylar açıklanabilir.

Damlaların ortasında, demir Fe²⁺ – iyonları çözünmeye başlar. Bu çözünme alanı lokal bir anot gibi etki eder. Damlaların kenar bölgesinde, çözünen havanın oksijeninden meydana gelen OH^– iyonları çözünen demir Fe²⁺ ile reaksiyona girer.

Önce demir hidroksit Fe (OH)₃ ve buradan pas FeO(OH) meydana getirirler. Pas, damlanın kenarında ring şeklinde ayrılır. Benek şeklinde başlayan pas meydana gelişi çelik (steel) yüzeylerde gözlenebilir. Korozyonun sürekli olarak devam etmesi halinde bütün çelik yüzeyleri bu yerlerinden itibaren paslanır.