Korozyonun Tanimi

KOROZYONUN TANIMI

Metal ve alaşımların çevreleri ile kimyasal ve elektrokimyasal reaksiyonları sonucu bozulmalarını korozyon deyimi olarak tanımlarız Korozyon deyimi yanlız metalik malzemeleri kapsar ve oluşumunu sağlayan reaksiyonun cinsine göre iki cins korozyon türü vardır 1) Kimyasal, 2)Elektrokimyasal korozyon Elektrokimyasal olay elektrik yükü ayrımını getirir Elektrolitle anot ve katot adı verilen iki elektrot sistemi oluşur Elektrolit iyonik iletkenliğe sahiptir Katot elektrokimyasal anlamda daha soy olan metaldir Sistemde meydana gelen olay, elektrik ayrımı ile oluşan anyon ve katyonların reaksiyonudur Olayın neticesi korozyon ürünüdür Kimyasal korozyonunda elektrokimyasal mekanizma ile oluştuğu bilinmektedir Kimyasal korozyon, metalik malzemelerin gazlarla reaksiyonu olarak tanımlanır Korozyon ürünü olarak ortaya çıkan ve metal yüzünü örten oksit tabakası iyonik ve elektronik iletkenliğe sahip elektrolittir
Tekne korozyonuna genel bakış :
Deniz suyu en büyük hacimli elektrolit olup dünya yüzeyinin büyük kısmını kaplamaktadır Genel olarak üniform bileşime sahiptir Gemi teknesi düşük dirence sahip bu elektrolit içinde yüzdüğünden ve oksijen ile atmosferik reaksiyonlara maruz kaldığından korozyon için mükemmel bir ortam teşkil eder Çelik,deniz suynda korozyona uğrayarak demir iyonları haline geçer Bunların oksitlenmesi halinde pas teşekkül eder ki bütün yüzeyi kaplayan bu pas korozyonun ilerleme hızını azaltıcı rol oynar Korozyon, metalin çeşitli yerlerinde değişen elektrik potansiyellerin tesiri altında elektrokimyasal yolla meydana gelir Farklı eletrik potansiyel çeşitli nedenlerden oluşabilir
1) Metallerin kristal yapılarının farklı olmasından
2) Kaynak, perçin, bükme gibi işlemler sonucu metal içinde stresslerin meydana gelmesinden
3) Metal yüzeyleri arası farklardan
4) Deniz suyu bileşimleri arasındaki farklardan
Bu faktörlerden birinin bulunması halinde elektrik akımı, farklı potansiyellerdeki sahalar arasında akar ve metalik iyonlar anodik sahada çözelti içine, pozitif iyonlarda katodik sahada toplanırlar
Gemi teknelerinde korozyon meydana gelmesi bazı faktörlere bağlıdır
1 Teknede ayri cins metallerin birarada bulunmasından :
Her ne kadar tekne çelik saclardan imal edilmekte ise de modern gemilerin çoğunda paslanmaz metaller kullanılmaktadır Bronz pervaneler, yangın hortumu, demir olmayan zırhla kaplı kablo, krom kaplı sirenler bunların bazı tipik örnekleridir Tekneler, kıç kısımlarında dümen ve pervane dahil çürürler Böylece sarı bronz çok rastlanan bir metaldir Bilhassa pervanelerin bronz olması ve yüksek devirle dönerken içinde bulunduğu deniz suyundan aldığı oksijen kendisini katot olarak çalıştırmış olur
ll Hadde hisirinin yirtilmasindan :
Çelik levhalar imal edilirken yapışkan bir tabakayla örtülür Bu tabakanın yırtılmasıyla bu yer sanki bir galvanik bölge haline gelir Derin pitinglerin meydana gelmesi olasıdır
lll Hasara ugramis yada kötü boyanmis yüzeylerden :
Metal yüzeyindeki boya ve örtücü maddelermetale büyük bir direnç kazandırırlar Fakat tüm gemi yüzeyinin boyayla istenen şekilde kaplanması zordur Boyanın kaliteli olmasına rağmen yüzeyin iyi hazırlanmamış olması ya da boyanın kötü sürülmesi durumunda metal suyla temas eder Boyanın, geminin rıhtımlara sürünmesi, denizde yüzen cisimlerin yüzeye çarpması sonucunda boya hasara uğrar ve dökülür
lV Iç ve dis kuvvetler :
Iç ve dış kuvvetlerin korozyon üzerindeki tesirleri önemlidir Perçin delikleri civarı ciddi bir kuvvet konsantrasyonuna maruzdur Bilhassa perçinlenen saç levhaların ince olması tesiri çoğaltır
V Bakterilerden :
Teknenin bakteri tarafından korozyona uğraması pasın altında meydana gelir Bakterilerin bu tesiri ağır olup sonucunda demir sülfit ortaya çıkar Gemi teknesinde sürülüp de tutmayan boyaların sebebinin tabaka altındaki bakteri faaliyetinden ileri gelme olasılığı vardır
Vl Kaçak akimlardan :
Bu tip korozyon ana problemin özel bir kısmını teşkil eder Hasar veya aşınma toprak hattı tekneye bağlanmış dış bir enerji kaynağının elektrik akımı vasıtasıyla meydana gelir Şayet enerji veren elektrik kablosundan çeşitli gemiler cereyan alıyorsa gemilerin farklı potansiyele sahip olamaları neticesinde deniz içinden bir gemiden bir gemiye elektrik akımı oalcaktır Boya örtüsü çok iyi değilse korozyon başlıyacaktır
Su kesimi üzeri :
Tekne borda yüzeylerinin korozyona uğraması ender olur Olması durumunda, önemli bir tehlike meydana gelir Güverteler korozyona sebep olacak deniz suyuyla devamlı temas halindedir Zincirler, şamadıralar, denizden alınan tuzu su ile yıkanırlar
Tekne içi sahalar :
Deneyler sonucu ve pratik kullanımda geminin dış tarafının korozyonu tehlike yaratmamıştır Buna rağmen gemi tankları, sintinesi ve boş kısımlar temiz görülmesine karşılık incelendiğinde çürük oldukları görülmüştür Değişen postaların, tülanilerin ve diğer parçaların %95 oranında iç korozyonla aşındığı görülmüştür
Sinterler :
Teknenin ağır dinamik yükler altında kısmen homojen olarak dayanabilmesi için omurgada arzaniler, tülaniler, bölmeler mevcuttur Bunların montajından sonra boyanması oldukça güçtür Sintinede bakır-nikel karışımı ve çelik olmayan malzemelerden imal edilmiş tulumba valf gibi elemanlar deniz suyuyla temas ettiklerinde korozyona maruz kalabilirler
Bölme ve boş yerler :
Su sarnıçlarını yakıt sarnıçlarından, tatlı su depolarını tekneden ayırmaya yarayan kısımlardır Dar ve derin olurlar Kontrol edilmezler
Yanına gidilmeyen sapa yerler :
Bu kısımların kontroluda seyrek yapılır Ancak bulundukları konstrüksiyonun ağır aşınması sonucu fark edilebilirler Gemilerde bu kontroller pahalı olur ve zaman kaybına yol açar
Tank korozyonu :
İçinde yağ bulunduran tanklar diplerinde su ve çamur birikmesi halinde korozyona maruz kalır Oksijen petrol ürünleri içinde çözünerek konsantrasyonu artar Buharlaşma olmaz
Tankerler hammadde yada kömür taşıyan şilepler yüklerini boşalttıktan sonra safra olarak deniz suyu alırlar Bu tankların içinde koruyucu tabakalar yoktur ve bu da balast tanklarının şiddetli korozyona uğramasına yol açar
Güverte korozyonu :
Mekaniksel olarak hasara uğrayanlar dışında değişen güvertelerin çoğu korozyon sebebiyle çürümüştür Güverte üzerinde pekçok bükülmüş parçalar, siperlik, olu gibi yerler, boyanın kırılması halinde korozyona müsait yerlerdir En büyük problem güverte altı sacının çürümesidir
Karine (su altı) :
Tekne üzerinde bir yüzeyin diğerine göre anodik bir fonksiyon göstermesi sonucu elektrolit içinde o yüzeyde korozyon başlar Korozyonun şiddeti, deniz suyuna karışan metal miktarıyla ve pas olarak toplanan tortu miktarı geçen elektrik akımıya direk alakalıdır Gemi karinasının pastan uzak tutulması ekonomik açıdan çok önemlidir Pas sebebiyle gemi yüzeyinin pürüzlü hale gelmesi aynı zamanda yakıt sarfiyatını arttırır
Kyç sahalary :
Dökme demir pervaneler olumsuz sonuç verir Pervaneler çelik teknelerde çok çabuk parçalanır Bronz pervaneler korozyonu daha aşağılara çekebilmiştir Pervane çevresinde bulunan deniz suyuna karışan havanın bu civardaki çalkantıyla beraber korozyon önleyici tedbirleri bozar Ayrıca kavitasyon ve mekanik aşındırma korozyonu arttırıcı etkenlerdir

DEMİRLİ MADENLER VE ALAŞIMLARI
"Çelik, denizle ilgili çevrelerde en çok kullanılan metaldir Deniz suyu korozyonuna karşı direncinin çok olması, ucuzluğu, kuvveti ve kolayca bulunabilme özelliklerinden dolayı çok kullanılır
Bütün çelikler deniz suyu tarafından korozyona uğrarlar, karbon çeliklerinin deniz çevrelerinde kullanılabilmeleri bir nevi koruyucu örtülen (genellikle boya) ve katıdik korunma sayesindedir
Çeliğin deniz suyu içindeki korozyon hızı, korozyon hızları arasındaki fark çok küçük olmakla birlikte sudaki oksijen konsantrasyonuna bağlıdır
Yapı çeliği sadece deniz çevrelerinde kolayca korozyona uğramakla kalmaz, aynı zamanda kazan sularına karşı korunmaları egrekir ve yüksek ısı oksidasyonu şartları altında kolayca bozulur
Yüksek sıcaklık oksidasyonuna dayanabilecek bir takım ekonomik kurşun alaşımları geliştirilmiştir; fakat ucuz alaşım elementleri kullanarak çeliğe deniz suyuna karşı direnç kazandırmak mümkün olmamıştır 2-3 % Cr' un altında hiç bir alaşım elementi etkin bir şekilde korozyona karşı direnç sağlayamamıştır
Çeliğin aluminyum dışında herhangi bir inşaat metali ile karşılaştırılması, deniz suyunda demir materyalinin daha hızlı etkilenmesine yol açar
Demir ihtiva eden materyalin korozyonu, yüzeyleri üzerinde geçen deniz suyunun hızının artması ile artar Çeliğin etkilenme hızı belli bir kritik hıza ulaşıncaya kadar suyun hızı ile orantılıdır Bazı kirletici organizmalar veya biyolojik yapışkan maddeler metali sudan yalıtarak korozyon hızının azalmasına veya bazı durumlarda ise süratin daha hızlı olacağı birtakım türbilans alanları oluşturarak korozyon hızının artmasına yol açabilir Gemi sistemlerinde normal korozyon hızı 005 ipy' nin üstünde ise bunların nedeni araştırılmalıdır Genelde bunun en önemli sebebi, ölü organik maddelerin altındaki tortuların etkisidir
Sıcaklık deniz suyu içindeki korozyon hızlarını etkileyebilir, fakat atmosferin içinde meydana gelen sıcaklık değişikliklerinin etksi azdır Çeliğin deniz suyunda kullanılması mutlaka bir çeşit korunmayı gerektirir Bu bir çeşit kaplama (metalik, organik veya inorganik ve katodik koruma genelde başarılı olur, ancak her zaman ekonomik veya teknik olarak rantable olmayabilir
Boya ise ancak oksitlerinin alınması, temizlik, kuruluk gibi temel yüzey hazırlıkları iyi yapılmışsa iyi sonuç verir
Gemileri boyamak bir sanattır Geminin genelde kirli bir görünüşünün olmasının sebebi boya tekniğine gereken önemi vermemektendir Boyanın esas kullanım amacı geminin dış tabakasının korunmasıdır
Çelikler genellikle metal kaplamalarla korunurlar Bu metot deniz atmosferinde uygun olsa da deniz suyunda daha az uygundur Metal kaplama demir alaşımından daha soy bir metalden yapılmışsa, metaldeki yırtılmalar sonucunda deniz suyunda oluşabilecek galvanik pil (anodu çelik, katodu daha sığ kaplama) çeliğin korozyonuna neden olur
Saf karbon çeliği - Yumuşak çelik
En uygun inşaat çelikleri demir ve karbon alaşımlarıdır Bu cins çelikler pik demiri ve kırıntılarından yapılır Fazladan karbon ve diğer pisliklerinden arındırmak için ergimiş halde işlem görürler Bunlar genellikle açık-ocak fırınlarda işlenir, çelik külçeler olarak dökülür, haddeden geçirilerek levha veya boru haline gelirler Sıcaklıkla haddeleme ve diğer ısıl işlemler sırasında çeliğin yüzeyi hava tarafından oksitlenir ve oluşan oksit pürüzleri metalin korozyon hızı üzerinde önemli rol oynar
Saf karbon çeliği bakır, nikel alaşımları, paslanmaz çelikle beraber kullanıldıkları zaman galvonik saldırıya uğrarlar Aluminyum, çinko, magnezyum metalleri ile galvonik olarak beraberce kullanıldıkları zaman korunmuş olurlar Deniz ortamında bu tip çiftlenmeler önlenemiyorsa, çeliğin alanını saf metalden daha geniş tutmak, saldırıyı yaymak veya eklem yerini izole etmek gerekir
Pürüzlülük:
Yumuşak çeliğin yüzeyinde meydana gelen oksit pürüzleri ana metale göre daima katodiktir ve korozyona dayanıklılığı önemli ölçüde azaltır Pürüzlü çelik, yüzeyin üstünde veya altında deniz suyuna maruz kalırsa yüzeyi pitinglerle kaplanır Pürüzleri alınmamış bir çelikte birkaç ay içinde iyice pürüzlerinden temizlenmiş bir çeliğe göre üç misli pitingler oluşur Bu sebepten dolayı gemi teknesinin dış kaplamalarında bütün pürüzlerin temizlenmesi gerekir
Gemi inşaatında kullanılan çeliklerin pürüzlerinin alıması için uzun süre atmosfere bırakma iyi bir yoldur Ancak ekonomik arz ve talep, çeliğin uzun süre atmosferde bırakılmasına izin vermez Bu halde pürüzleri kumla, asitle veya alevle giderilir
Düşük alaşım çelikleri :
Düşük veya orta karbon çeliklerinin mekanik özellikleri az bir miktar alaşım ilavesi ile büyük ölçüde arttırılabilir İçinde az miktarda mangon, molibden ve nikel bulunan yüksek gerilme özelliği gösteren birçok çeliğe düşük alaşım çeliği denir
Tamamıyla su altında bulundukları zaman, bu çeliklerin toplam korozyon hızları hemen hemen yumuşak çelik kadardır Deniz atmosferinde bu çelikler adi yumuşak çeliklerden daha dayanıklıdırlar
Örneğin krom ilavesi çeliğin sadece yüksek ısıda oksidasyona karşı direncini de artırır
Krom demir alaşımları :
Yüksek krom döküm demirlerinin dışında, ticari olarak eldesi mümkün olan krom demir bileşimleri krom alaşımları olarak sınıflandırılır Bunlar paslanmaz değildirler "Paslanmaz" özelliğini verebilmek için %12 ila %20 krom gereklidir Esas olarak korozyona dirençli krom çelikleri iki grup halinde toplanırlar Ferritik metalurji bir yapı gösterenler ve martensit yapıya sahip olanlar Ferritik olanlar ısıyla herhangi bir işleme tabi tutulamazlar, buna karşın martensit olanlar sertleştirilebilirler ve tavlanabilirler, böylece birçok mekanik özellik gösterebilirler
Paslanmaz Çelik :
Krom ilavesi demr ve demir/nikel bileşimlerinin korozyona karşı dirençlerini bir hayli arttırır Krom ve nikel ihtiva eden birçok alaşım türü vardır Bunlardan en çok bilinenler %16-%26 krom ve %6 -%22 nikel bulunduranlardır Bunlar gerçek paslanmaz çeliktirler
Tamamiyle deniz suyu içinde bulunan paslanmaz çeliğin korozyon hızı 0,001 ipy civarındadır Bu değer diğer demirli (ferro) metallerin korozyon değerlerinden bir hayli düşüktür Fakat bu korozyon hızı gerilimleri çok düşük olduğu yerlerde görülür Bu çeliklerin yüksek su hızlarında ve türbülanslı yerlerde, korozyona olan dirençleri bozulmaz, fakat yavaş su hızlarında çukurlar oluşabilir
Bu tip çeliklerde çatlama olayı çok kolay olabileceği için deniz ortamında perçin veya veya civata ile birleştirmek yerine korozyon önleyici bir kaynak çubuğu kullanarak herhangi bir çatlağa yer vermeden kaynak yapmaktır
Dökme demir :
Dökme demir, ucuza mal olan ve içindeki karbon miktarı %17 'nin üstünde olan bir demir cinsidir Mikro yapılarına göre Beyaz demir, Gri demir, Küresel demir, Dövme demir olmak üzere dört ana grupta sınıflandırılır
Adi dökme demirin deniz suyundaki korozyon hızı 0,002-0,005 ipy'dir, fakat bunlrın şoklara karşı dirençleri düşük olduğundan gemi inşaa endüstrisinde kullanışları azdır
Adi dökme demir ile çeliğin korozyona tarzları birbirine pek benzemez Çelik korozif bir ortamda paslanan kısımları ana metalden daima hızla ayrılıp, boyutların azalmasına neden olur, buna karşılık dökme demir paslandığı zaman orjinal boyutlarını korur ve dıştan bir bakış hiç korozyon olmadığı izlenimini verir Bu farkın nedeni adi dökme demirin mikro yapısında mevcut olmayan kısmen korozyona dirençli elemanların bulunmasıdır Bunlardan en önemlileri grafit, ötentik fosfor ve karbürdür Dökme demir korozyona uğradığında korozyon ürünleri korozyon alanının biraz daha uzağında toplanır, fakat ana iskelet geriye kalmış olur
Döküm demiri suyun hızından etkilenir Suyun hızının artması demek, korozyona uğramakta olan yüzeye daha fazla oksijen gelmesi demektir ve bir süre için artan su hızı ile korozyon artar
Döküm demirleri deniz atmosferinde inşaat çeliklerinden daha az korozyona uğruyorlarsa da, kuru ve nemli med-cezir alanlarında bunların korozyon özellikleri hemen hemen aynıdır

KOROZYONDAN KORUNMA METODLARI

Korozyon bir yüzey olayydyr ; yani metal ile ortamyn temas yeri olan ara yüzeyde olu?ur Metal ile ortamyn temas etmedi?i bölgelerde meydana gelen de?i?iklikler korozyon olarak nitelendirilemez ; fakat metal - ortam ara yüzeyinde olu?an bazy korozyon ürünleri metalik bünyeye yayyna- rak orada metal - ortam arayüzeyinden uzak bir bölgede tahribata , örne?in kyrylmaya neden olabilirler Buna örnek olarak asit bir çözeltiye daldyrylmy? yüksek karbonlu bir çelik yüzeyinde hidrojen iyonunun redük-lenmesi yani indirgenmesi ile açy?a çykan hidrojen atomunun metal içine yayynmasy ve metal içinde birle?ip hidrojen gazy olu?turarak metali çatlatmasy gösterilebilir
Korozyon , metal ile ortam arasında arayüzeyde oluşan bir olay olduğuna göre korozyondan korunma yöntemleri de şunlardır :
1- Malzeme yapysyny seçmek
2- Üretim ve dizayn
3- Koruyucu kaplama
4- Ortamyn de??tirilmesi
5- Elektrokimyasal metodlar
Malzeme yapısının seçimi :
Materyal yapısının seçimi herşeyden önce ekonomik şartlara dayandırılmalıdır
l Geminin tahmini hayaty ve bakym süresine ba?ly kalynarak bir miktar korozyon için verilebilir
2 Metalde istenen kalite minimum harcamayla sa?lanmalydyr Metalin korozyona direncini arttyran bile?enleri veya metalin içindeki safsyzlyklar (düzensizlikler) deniz mühendisinden çok metalurjiyi ilgilendirir
Mümkün olan bazı eklemeler ve etkileri aşağıdaki gibidir
a) Karbon ve düşük alaşımlı çeliğe % 0205 bakır eklenmesi korozyon direncini 15 ila 3 kat arttırır
b) Paslanmaz çeliğin bileşen olan krom, nikel ve molibden korozyon direncini çok arttırır
c) Aluminyum içindeki demir düzensizlikleri korozyona eğilimi arttırır Tuzlu suda %9999 saf aluminyum %1 Fe içeren aluminyumdan 20 kere daha dirençlidir
d) Deniz suyu sistemlerinde kullanılan tüm pirinç bileşenlerine çinkonun çözülmesine karşı %0002-0006 arsenik eklenmelidir
Dizayn ve Üretim :
Bölgesel korozyonu önlemek için, dizayn ve üretim safhalarında da uyulması gereken bazı kurallar vardır
1- Galvanik serilerde birbirlerinden uzak yerleştirilmiş, benzer olmayan metallerin direk teması engellenmelidir
Örneğin aluminyum alaşımları-bakır veya aluminyum alaşımları-paslanmaz çelik birbirlerine temas etmemelidir Bu metaryalleri neopren, bitumen, polivinil klorür tabakalarıyla ayırmak veya kaplamayla mümkündür
2- Yarıkların önlenmesi mümkün değilse, aynı bileşikle doldurulmalıdır
3- Suyun hızında ani değişiklikler yapacak dizayn özellikleri önlenmelidir
4- Basynç korozyon çatlaklaryna hassas metaller kullanylyyorsa, basynç minimum tutulmalydyr
5- Elektrikli makinalardan oluşan rasgele akımlar önlenmelidir
Koruyucu kaplama :
1- Korozyona sebep olan ortamdan yüzeylerin edilmesini (anot ve katod olanları arasında iyon geçişinin durdurulması)
2- Katod koruması
3- Korozyon reaksiyonuna ters etkili reaksiyon oluşturmak
Korunan metale göre, anot korumak için kullanılan metal (yani daha negatif elektrot potansiyeli olan ) metal ile kaplama yapılarak katot koruması yapılır
Ortamda yavaş çözülerek, metal bir yüzeyin belli bir süre korozyonun önleyen bileşenlerden oluşan boyutlarla koruyucu kaplamayı yapılabilir Örneğin, boyalara eklenen çinko kromat, alüminyum veya çelik yüzeyleri korur Kaplamaların ekonomik yönü de önemlidir Kaplama maliyet, tüm boyama maliyetinin %25' ini geçmemelidir
Bir geminin yüzeyi korozyona göre değişik dış şartlara sahip bölümlere ayrılmalıdır
1- Atmosfere ve tuzlu su spreyine maruz üst yapy
2- Syk dalgalara maruz kalan ve böylece bir kuru, bir ya? olan geminin batyk gövdesinin üst kysmy yüksek korozyon ?artlary vardyr
3- Tam yükleme ve bo?ken arada kalan korozyona çok açyk
4- Devamly sualtynda kalan alan
İçyapı olarak da korozyon şartları geminin değişik bölümlerine göre değişir
1- Ya?am bölgeleri
2- Kargo destekleri
3- Tank
4- Tankerlerin kargo tanklary
5- Kazan dairesi
6- Bo?altma borulary
Değişik bölgelere göre değişik kaplama sistemleri kullanılır Yüzey boyanmadan önce pürüz, yağ, pas ve diğer düzensizliklerden temizlenmelidir Yüzeyler inşaa edilmeden önce parlatılmalı ve ön boyama yapılmalıdır Bu ana boyamaya kadar, gemi inşaa edilirken geçen sürede paslanmayı önlemek içindir Ön boyama, ince tabaka halinde, yüksek korozyon dirençli, çabuk koruyan, kaynak yapımına zararsız, zehirsiz ve tüm ana boyalarla uyumlu olmalıdır
Organik ve inorganik ön boyalar vardır İnorganik çinko en iyisi sayılır
Boyalı yüzeylerde korozyon :
Boyalı yüzeylerin atmposferik ortamda korozyonu :
Atmosferik ortamda boyaların korozyona neden olan temel iki madde su ve oksijendir Su ve oksijenin zamanla boya filminden sızarak veya bir delik veya çentikten geçerek yüzeye ulaşması ile korozyon başlar
Sistemdeki anodik reaksyon demirin çözünmesidir
Anot : Fe => Fe+2 + 2e- (1)
sistemdeki katodik reaksiyon ise oksijen reaksiyonudur :
Katot : O2 + 2H2O + 4e- => 4 OH- (2)
daha sonra Fe+2 iyonları OH- iyonları ile birleşerek pası oluşturular
Fe+2 + 2OH- => Fe(OH)2 (3)
4Fe(OH)2 + O2 => 2Fe2O3H2O + H2O (4)
tüm reaksiyonları toplarsak
4Fe + 2H2O + 3O => 2Fe2O3H2O + H2O (Pas) (5)
elde edilir
Belirli bir pas oluşumundan sonra paslanmamış bölgelere oksijen çok kolay ulaşırken paslı bölgelere ulaşması uzun zaman alır Böylece "farklı oksijen konsantrasyonu hücresi" oluşur Bu koşullar altında katodik reaksiyon pasla kaplanmış bölgelerin kenar kısımlarında yani boya çelik arayüzeyinde oluşmaya başlar, anodik reaksiyon ise paslı bölgede oleşmaya devam eder Katodik reaksiyonun açığa çıkardığı OH- iyonlarında dolayı çelik/boya arayüzeyinde yüksek alkali özellikle bir elektrot oluşur ve ortamın pH' ı yükselir Böylece oluşan alkali şartların en önemli etkisi, boyanın çelik yüzeyi üzerinde tutunmasını sağlayan bağları zayıflatmasıdır Sonuçta, reaksiyonlar tüm boya filmi boyunca devam eder ve boya filminin tamamen kalkmasına neden olur
Burada önemli olan husus boya filminin kalması esnasında boyanın korozif ortamdan etklenmemesidir Yukarıda belirtildiği gibi alkali özellikteki şartlar sadece boya filmini yüzeye bağlayan bağları bozarak boya sisteminin kalmasına neden olur Ancak boya filmi kaldıktan sonra çelik yüzeyde pas oluşumu başlar Katodik reaksiyon ise devamlı olarak boya/çelik arayüzeyine kayarak devam eder
Boyalı yüzeylerin deniz ortamında korozyonu :
Boyalı yüzeyler deniz ortamına terk edildiği zaman ortamda su ve oksijenin yanında NaCl' de bulunur Boyaların deniz ortamındaki korozyon davranışlarını incelemek için tuz püskürtme testi geliştirilmiştir Bu deneyde yapay olarak hazırlanan deniz suyu ise çevrilerek, boyanmış numuneler kapalı sis ortamında belirli sürelerde bekletilir
Daha sonra numunelerin korozyon davranışları kontrol edilir Boyaların deniz ortamlarında ve tuz püskürtme testindeki korozyon davranışları birbirine benzerler Bu nedenle tuz püskürtme testi korozyona dayançlı boya seçiminde oldukça kullanışlı bir metoddur Üzerine çendik açılmış bir boyalı numune deniz ortamına veya sürekli tuz sisine terk edildiği zaman, atmosferik korozyonda olduğu gibi anodik reaksiyon çelik üzerinde, katodik reaksiyon da boya filmi altında oluşur
Anot : Fe+2 => Fe + 2e- (6)
Katot : 2e- + 1/2 O2 + 2H2O => 2 OH- (7)
Daha sonra NaCl ayrışarak Na+ iyonları katot, Cl- iyonları ise anot tarafından çekilirler
NaCl => Na+ + Cl- (8)
Anotta Fe+2 iyonları Cl- iyonları şu reaksiyona girerler
Fe+2 + 2Cl- => FeCl2 (9)
Fe+3 + 3Cl- => FeCl3 (10)
Oluşan FeCl2 ve FeCl3 hidrolizle ayrışarak hidrolik asit oluştururlar
FeCl2 + 2H2O => Fe(OH)2 + 2HCl (11)
FeCl3 + 2H2O => Fe(OH)3 + 3HCl (12)
Ayrıca Fe(OH)2 tekrar asitlenerek Fe(OH)3' e dönüşür
Fe(OH)2 + 1/2 H2O + 1/4 O2 => Fe(OH)3
Fe(OH)3 pas olarak çökelirken, (11) ve (12) numaralı reaksiyonlar sonucu açığa çıkan Hcl toplanarak ortamın pH' ını 1 civarına düşürür ve bu durum korozyon hızının artmasına neden olur
Katotta ise, Na+ iyonları OH- iyonları birleşirler :
Na+ + OH- => NaOH
Oluşan NaOHkatot bölgelerindeki bazikliği arttırır Yüksek alkali ölzellikteki şartlar, boyaların atmosferik korozyonunda olduğu gibi boya tabakasını çelik yüzeye bağlayan bağları bozar ve boya tabakasının kalkmasına neden olur
Tuz püskürtme testinde korozyon bölgesindeki asit ve bazik özallikteki anodik ve katodik bölgeler birbirlerine olduça yakındır ve bu yakınlık korozyon ilerledikçe artar Bu nedenle korozyon sadece anot bölgesinde değil tüm yüzey boyunca ilerler ve pas oluşumu hızlı bir şekilde yaygınlaşır Boyalı yüzeylerin atmosferik ve deniz ortamlarındaki korozyonu katodik reaksiyon sonucu oluşan OH- iyonlarının veya NaOH'ın ortamın bazikliğini arttırması ve bunun sonucu olarak boya filmini çelik yüzeye bağlayan bağların bozulması ile meydana gelir Bu nedenle, çelik yüzeye iki kat (astar) olarak uygulanan boya bağlayıcının arkali şartlara karşı gösterdiği direnç, boyanın korozyon direnci açısından son derec önemlidir
Ortamın değiştirilmesi :
Ortamda yapılacak değişiklikler şunlardır
1- Sycakly?y azaltmak
2- Hyzy azaltmak
3- Oksijen veya oksitleyici vasytalary ortadan kaldyrmak
4- Konsantrasyonu de?i?tirmek
Birçok durumda bu değişiklikler korozyonun önemli ölçüde azalmasını sağlayabilir, fakat değişiklik dikkatle uygulanmalıdır
1- Sycakly?y azaltmak
Bu işle genellikle korozyon hızının azalmasına sebep olur Ancak bazı şartlar altında temperatür değişmeleri korozyon hızı üzerine az tesir eder Diğer bazı durumlarda ise temperatürün artması korozyonu azaltır Bu olay, sıcak tatlı ve tuzlu su kaynama noktasına yükseldiğinde olur Korozyonun az olması temperatür artışı ile oksijen çözünürlüğünün azalmasının bir sonucudur Bu yüzden kaynayan deniz suyu, sıcak deniz suyundan daha az koroziftir
2- Hyzy azaltmak
Korozyon kontrolünde pratik bir metod olarak sık sık kullanılır Hız genellikle korozyonu, bazı istisnalar hariç arttırır Paslanmaz çelik gibi pasifleşen metal ve alaşımlar, akış halindeki ortamlardan genellikle daha iyi bir direnç gösterir Çok yüksek hızlar mimkünse daima önlenmelidir, çünkü erozyon korozyonuna yol açar
3- Oksijen veya oksitleyici vasıtaları ortadan kaldırmak
Bu çok eski br korozyon kontrol tekniğidir Kazan besleme suyu çelik parçalarının büyük bir kütlesi içinden geçirilerek, çözünmüş oksijen miktarı azaltılır Bugün bu işlem vakumla inert gaz püskürtmekle veya oksijenle reksiyona girebilecek bir madde ilavesiyle yapılmaktadir Üretimi veya depolanması sırasında çelikle temas eden hidroklorik asit bir oksitleyici madde olrak FeCl3 ihtiva eder Bu saf olmayan asit, piyasada "tuz ruhu" diye bilinir Bu asit nikel malibden alaşımları (Hastellay B, Chlorimet 2) hızla korozyona uğratır, halbuki bu materyaller saf HCl' e mükemmel direnç gösterirler
4- Konsantrasyonu de?i?tirmek
Korozif unsurun konsantrasyonunu azaltmak umumiyetle etkilidir Birçok proseste korozif unsurun mevcudiyeti tesadüfidir Mesela nükleer reaktörlerle soğutma suyunun korozif etkisi klorür iyonlarını ekmine etmekle azaltılır Sülfirik ve fosforik asit gibi birçok aistler fazla yüksek olmayan sıcaklıklarda yüksek konsantrasyonlarda oldukları zaman hemen hemen inerttirler Demek ki asit konsantrasyonu arttırmakla korozyon azaltılabilir
5 Elektrokimyasal metotlar :
Denizel ortamdaki metalik yapıların çok biyik bir bölümü çelikten yapılmış olanlardır Bu yapıların denizin korozif etkisinden korunmalarında temelde iki prensip yatmaktadır Bunlardan birincisi metal yüzeyinin denizle ilişkisini yalıtkan bir kaplama yani "boya" ile kesmek; ikincisi ise metalin deniz içinde çözünmesini engelleyecek bir yöntem uygulamak yani onu katodik olarak korumaktır Güznümüzde her iki tip koruma yöntemi daha çok birbirlerini tamamlayacak şekilde beraber kullanılmaktadır Ancak özel koşullarda yalnız boyama veya yalnız katodik korumanın mustakil uygulamaları da mevcuttur
Katodik Koruma :
Metal yüzeylerinin başka bir metal ile kaplanmadan, yalnız elektriksel davranışı değiştirerek korozyondan korunmasına denir Başta gemiler, çelik dubalar veya iskele kazıkları gibi deniz veya tatlı sular içindeki metal yapılar ve borular ile yine toprak altındaki benzeri metalik tank, boru gibi malzemelerle sulu ortasmlarda çalışan birçok alet ve teçhizat (ısı değiştiriciler) korozyondan bu yöntem ile korunurlar Katodik koruma, yüzeyi koruyucu kaplama ile kaplanmamış çıplak çelik yapılara uygulandığı gibi daha çok yüzeyi koruyucu kaplamalarla korunmuş olmasına rağmen kaplamadaki devamsızlıklar altında açığa çıkan metalin korunmasında kullanılır
Katodik korumanın prensibi korunacak metalik yapının (genelde çelik) kendisinden daha aktif bir başka metalle irtibatlandırarak çözünmesinin durdurulması ve yerine aktif metalin çözündürülmesine dayanır Aktif metalin çözünürken açığa çıkan elektronlarını metal harcar; yani yüzeyinde katodik olay (redüklenme) meydana gelir
Korunacak metale elektronlar aktif bir metal yerine bir akım kaynağı vasıtasıyla da sağlanabilir Aktif bir metal ile sağlanan katodik korumaya "harcanabilir anot koruma ", harici bir akım kaynağından yararlanarak gerçekliştirilen katodik korumaya ise "hariçten akım uygulaması ile katodik koruma" denir
Katodik koruma sulu ortamda ve toprak altında gömülü metalik yapılara uygulanan bir yöntemdir Aktif bir metalle kaplı bir alt metalin atmosferik koşullarda aktif metal tarafından korunmasının prensibi de katodik korumadır
Gemilere katodik koruma :
a) Gövdeyi ve bağlantı elemanlarını
b) Gemi içindeki tankları korumak amacı ile gerçekleştirilir
Gemi gövdeleri günümüzde yüksek performanslı boyalarla korunmaktadır Bu boyaların katodik koruma sırasında oluşan alkali ortama dayanıklı olması gerekmektedir, zira söz konusu ortamın klor iyonu konsantresi oldukça yüksektir İyi boyanmış yüzeylerin katodik koruma akım ihtiyacı harcanabilir anotlarla koruma yapılması halinde yeni gemiler için 5_10mA/m2 'dir Bu ihtiyaç zamanla ve boya kalitesindeki değişiklik nedeni ile 200 mA/m2 'ye çıkabilir Ortalama akım ihtiyacı 10-30 mA/m2 civarındadır Örneğin günümüzde okyanusa çıkan gemiler için 10 mA/m2 koruma akımı yeterli kabul edilmektedir Hariçten akım uygulaması ile yapılan katodik korumada ise ıslak bölge akım ihtiyacı 25-35 mA/m2 olarak hesaplanır Çok iyi kaplanmış yüzeylerde bu ihtiyaç azalabilir
Genel olarak gemi gövdelerinin kıç kıç kısmındaki koruma akım ihtiyacı dğer bölgelere göre daha yüksektir Kıç kısmındaki şiddetli su hareketi ve değişik metallerin bulunması bunun nedenidir Gemilerin katodik koruma tasarımında tüm gemi gövdesinin katodik koruma tasarımında tüm gemi gövdesinin katodik olarak korunması dikkate alınabileceği gibi birçok halde de yalnız kıç bölgesi katodik olarak korunur, diğer bölümler korunmasız bırakılır atüm korunma halinde anotların %15-25 'i kıç bölgesine yerleştirilir Pervanenin gövdeye bağlanması halinde çıplak bronz pervane için ayrıca ilave koruma akımına ihtiyaç vardır Örneğin ticaret gemileri için ilave ortalama değer 500 mA/m2 'dir
Gemilerde tankların dahili korumalarında yalnız harcanabilir anotlarla koruma yapılır Emniyet açısından ise hem magnezyum anotlarla hem de hariçten akım uygulaması ile koruma yapılmamaktadır En büyük tehlike katodik koruma sırasında açığa çıkan gazların magnezyum veya koruyucu akımdan çıkacak kıvılcım ile ateşlenerek patlamasıdır
Periyodik olarak doldurulup boşaltılan tankların kısa zamanda koruyucu filmle kaplanması için genelde tankların koruma akım yoğunlukları yüksektir