Çukurcuk Korozyonu (Pitting Corrosion)
Çukurcuk Korozyonu (Pitting Corrosion)
Çukurcuk Korozyonu (Pitting Corrosion)

 Metal yüzeyinin bazı noktalarında çukur oluşturarak meydana gelen korozyon türüdür. Oyuklanma korozyonu genellikle pasifleşebilen metaller olarak nitelenen paslanmaz çelik, alüminyum alaşımlarında gözlenir ve degişik şekillerde noktasal derin oyuklar halinde kendini gösterir Çoğu zaman oluşan çukurlar gözle görülemeyecek kadar küçüktür. Çukurların derinliği genellikle çapları kadardır.

   Bu tür korozyonun gelişebilmesi için ortamda halojen iyonların (klorür, bromür gibi) varlığı gereklidir. 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 çukur tipi korozyon çok tehlikeli bir korozyon türü olarak kabul edilir. Çok az malzeme kaybı olmasına rağmen, ekipman kısa sürede devre dışı kalabilir.







Oyuklu korozyon, tam korozyona uğrama hali ile hiç korozyona uğramama hali arasında bir ara basamak olarak düşünülebilir. A, korozyonun hiç olmadığı durumu, B oyuklu korozyonu, C ise metalin homojen olarak her tarafından korozyona uğradığını gösterir. Buna örnek olarak üç benzer 18-8 paslanmaz çelik parçanın demir klorürdeki (FeCl3) korozyonu verilebilir. Konsantrasyon ve sıcaklık arttırılacak olursa şekildeki durumlar ortaya çıkar. Çok sulu soğuk FeCl3 çözeltisi paslanmaz çelik üzerinde hiç korozyon meydana getirmez. Fakat derişik ve sıcak FeCl3 çözeltisi C deki gibi bir korozyona yol açar.

  Çukur korozyonu, metal yüzeyinin herhangi bir noktasında oluşan bir anodik reaksiyon ile başlar. Eğer metal ve çevre koşulları uygun ise, bu anodik reaksiyon birbirini doğuran bir seri otokatalitik reaksiyonlarla hızla devam ederek o noktada bir çukur oluşmasına neden olur. Yani, oyuk içindeki korozyon işlemi (olayı) oyuğun aktivitesini başlatan ve devam ettiren şartları ortaya çıkarır. Aşağıda çukur korozyonu oluşum mekanizması ve çeşitli örnekler görülmektedir.

















Burada paslanmaz çelik havalandırılmış NaCl çözeltisi içinde oyuklu korozyona uğramaktadır. Komşu yüzeyler üzerinde oksijen reaksiyonu olurken oyuk içinde de hızlı bir çözülme oluşur. Anodik bir bölgede metal çözünmeye başladığında, çevre yüzeylerde oksijen redüksiyonu meydana gelir. Bu olay kendi kendine harekete geçen ve kendi kendine devam ederek başka noktalara da yayılan bir olaydır. Oyuğun içindeki metalin hızlı çözünmesi oyukta aşın bir pozitif yük artışına neden olur. Bu durumda elektro-nötraliteyi korumak için Cl- iyonları oyuk içine göç eder. Böylece oyukta, yüksek konsantrasyonlarda Metal CI ve hidrolizin neticesi olarak da yüksek konsantrasyonlarda H+ iyonları meydana gelmiş olur. Bilindiği gibi H+ ve C1- iyonları birçok metal ve alaşımın korozyonunu hızlandırır.

   Oyuklu korozyondaki çözünme olayı zaman geçtikçe hızlanır. Derişik çözeltilerde oksijenin çözünürlüğü sıfıra yakın olduğundan, oyuk içinde oksijen redüksiyonu olmaz. Komşu yüzeyler üzerindeki katodik oksijen redüksiyonu komşu yüzeylerin korozyona uğramasını önler. Diğer bir ifadeyle oyuklar metalin diğer kısımlarını katodik olarak korumuş olur. Yani çukur içinde anodik reaksiyonlar yürürken, çevre yüzeylerde de oksijen redüksiyonu ile katodik reaksiyon gerçekleşir.

   Çukur korozyonunun belli bir derinlikten sonra yavaşlaması şöyle açıklanmaktadır; Korozyon sonucu oluşan metal hidroksitleri zamanla çukurun ağzını kapatmaktadır. Bu durumda klorür iyonlarının çukur içinde metale kadar ulaşması güçleşmektedir. Bu nedenle çukur belli bir derinliğe eriştikten sonra korozyon hızı artık yavaşlamaktadır. Bu açıklamalardan anlaşılacağı üzere, elektrolitin hızla aktığı ortamlarda çukur korozyonu oluşamaz. Çukur korozyonu ancak durgun çözeltiler içinde meydana gelebilir. Çukur korozyonu genellikle borularda, tanklarda akış hızının azaldığı bölgelerde kendini gösterir.

   Yukarıdaki şekil oyukların kendi kendine nasıl büyüdüğünü göstermekle beraber, bu olayın nasıl başladığı hakkında yeterli bir açıklama getirememektedir. Şimdi üzerinde hiç oyuk olmayan bir M metalini havalandırılmış sodyum klorür çözeltisine daldıralım. Şayet, herhangi bir sebeple, metal çözünme hızı kristal yüzeyinin bir noktasında diğer taraflardan zaman zaman daha fazlaysa, Cl- iyonları bu noktaya göç eder C1 iyonlan metal çözünmesini teşvik ettiğinden dolayı, bu göç daha hızlı çözünmeye neden olacak şartları hazırlamış olur. Böyle bölgesel çözülmenin olması, yüzeydeki bazı çizik, kusur veya çözelti bileşimindeki rastgele değişmelerden dolayı zaman zaman yüksek olabilir. Klorür ve H iyonlarının bölgesel yüksek konsantrasyonu başlangıçta yük bulunmadığından çözeltideki konveksiyon akımlarıyla çeşitli yönlere doğru süpürülür.

   Oyuklar genellikle yerçekimi yönünde yani çoğu aşağı doğru büyür ve gelişir. Bunun nedeni oyuktaki çözeltinin yoğunluğudur. Oyuktaki derişik çözelti, oyuğun aktivitesindeki devam için gerekli olduğundan dolayı oyuklar yerçekimi yönünde büyüdüğü zaman çok stabil olur. Oyuklar, tüp şeklindeki korozyon ürünleriyle de büyür.

   Bu açıklamalar göstermektedir ki oyukların büyüme mekanizması aralık korozyonundakine gerçekte çok benzemektedir. Hatta bazı araştırmacılar oyuklu korozyonun, özel bir aralık (krevis) korozyon şekli olduğunu düşünmektedir.

   Gerçektende oyuklu korozyona karşı duyarlı malzemeler özellikle yarık korozyonuna da duyarlı olmaktadır (Mesela, deniz suyu veya FeCl3 çözeltisindeki paslanmaz çelik gibi). Ancak bunun tersi her zaman doğru olmayabilir. Yani aralık korozyonuna karşı duyarlı olan bazı sistemler, oyuklu korozyona karşı her zaman o kadar duyarlı değildir. Bu da bizi oyuklu korozyonun hem ne kadar aralık korozyonuna benzese de, aralık korozyonunun kendi kendine başlayan bir şekli olduğu düşüncesine sevk etmektedir.

   Diğer bir şekilde ifade edecek olursak oyuklu korozyon için bir yarık gerekmez, o kendi kendini başlatır. Çukur korozyonu oluşumunda metal cinsi de önemli rol oynar. Pasifleşme özelliği olan metal ve alaşımlar çukur korozyonuna daha duyarlıdır. Özellikle paslanmaz çeliklerde çukur korozyonuna sık rastlanır. Hatta yumuşak çelik bile çukur korozyonuna paslanmaz çeliklerden daha dayanıklıdır.

   Çukur korozyonunun ağırlık kaybı yoluyla değerlendirilmesi doğru olmaz. Çukur korozyonu, istatistik yöntemlerle, çukur sayısı ve derinliği ölçülerek birlikte değerlendirilir. Ortalama çukur derinliği korozyon zararı konusunda tek başına bir fikir vermez. Önemli olan maksimum çukur derinliğidir. Bu ise ancak istatistik yöntemler ile belirlenebilir. Oluşan çukurların içi genellikle korozyon ürünleri ile doludur. Bu nedenle çukur sayısını ve derinliğini belirlemek son derece güçtür. Dolayısıyla oyuklanma korozyonuna maruz kalmış bir metalin korozyonunun değerlendirilmesi oldukça güçtür.

Çukurcuk korozyona etki eden faktörler

Çukur korozyonuna çözelti bileşiminin etkisi : Pratik bakımdan birçok oyuklu korozyon olaylarına Cl- iyonlarının sebep olduğu söylenebilir. Cihazlar genellikle deniz suyu ve hafif tuzlu sularda kullanılır. Cl- iyonunun yol açtığı oyuklu korozyonun mekanizması tam olarak açıklanamamıştır. Bu konuda getirilen en iyi açıklama iyonların serbest asit vermesi şeklinde olmuştur. Cl-, HCl’ ü meydana getirir. Oyuklu korozyon olaylarının çoğunun, Cl-, Br- ve çok etkili olan ClO gibi halojen iyonları ile bir ilgisi vardır. F- ve I- oyuklu korozyon üzerinde daha az etkilidir. Metal klorürler oyuklu korozyonu son derece arttıran maddelerdir. Bilhassa bakır, demir ve civa halojenürler oyuklu korozyonu şiddetle arttırırlar. Hatta korozyonu çok düşük diye bilinen alaşımlar bile, CuCl2 ve FeCl3 ile oyuklu korozyona uğrayabilir. Oksitlenmeyen metal iyonlarının meydana getirdiği NaC1, CaCl2 gibi metal halojenürler oyuklu korozyon üzerinde öncekilerden daha az etkilidir. Bakır ve Fe3Cl indirgenebilen iyonlar olduklarından oksijenin yokluğunda da korozyonu ilerletirler. Oyuklu korozyon, OH-, Cr0 ve Si03 tuzlarının mevcudiyetinde önlenebilir veya azaltılabilir. Ancak bu maddeler çok az konsantrasyonlarda mevcut oldukları zaman oyuklu korozyonu hızlandırırlar.

Çukur korozyonuna hızın etkisi : Oyuklu korozyon genellikle durgun ortamlarda daha çok olur. Mesela bir tanktaki sıvı veya bir boru sisteminin belirli kısımlarında hareket etmeden kalan hapsolmuş sıvı ortamı, oyuklu korozyonu arttırıcı özellik taşır. Korozyon ortamındaki hızın artışı oyuklu korozyonu azaltır. Mesela paslanmaz çelikten imal edilmiş bir pompa şayet sürekli çalıştırılıyorsa deniz ortamında gayet iyi sonuç verir, fakat belirli periyotlarla çalıştırılmıyorsa oyuklu korozyona uğrar. 316 paslanmaz çelik malzeme düşük sıcaklıklarda asit-FeC13 karışımında, ortamın hızı değiştirilerek korozyon testi uygulanmıştır. Bu test 18 saat süreyle yapılmıştır. Numunelerden biri çok yüksek hızlara, diğeri çok düşük hızlara maruz bırakılırken, üçüncü örnek tamamen durgun bir çözeltide bekletilmiştir. Sonuçta, bütün numunelerde oyuklu korozyon meydana gelmiş olmakla birlikte yüksek hızlara bırakılan numune üzerinde nispeten daha az bir korozyon olmuştur. Az hızlara bırakılan örnekte oyuklu korozyon çok şiddetli olmuş, durgun çözelti içindeki örnekte ise derin ve kurt oyukları gibi geniş oyuklar meydana gelmiştir.

Oyuklu korozyon üzerine sıcaklığın etkisi : Araştırmalar, sıcaklık arttıkça oyuklu korozyona karşı direncin azaldığını ortaya koymaktadır.

Çukurcuk korozyonun önlenmesi

  Genellikle aralık korozyonu için uygulanan önleme metotları, oyuklu korozyon için de geçerlidir. Ancak başlangıçta çukur korozyonuna karşı duyarlı olan metallerin kullanılmasından kaçınılması büyük önem taşır. Bazı malzemeler oyuklu korozyona, diğerlerinden daha dayanıklıdır. Mesela 304 paslanmaz çeliğe %2 Mo ilavesi ile oluşan 316 paslanmaz çelik oyuklu korozyona daha dirençlidir. Bu ilave çok koruyucu veya çok stabil pasif bir yüzey sağlar. En iyi yol, istenen ortamda oyuklu korozyona uğramayacak malzemeleri kullanmaktır.

  Uygun malzeme seçiminde şu malzemeler bir fikir verebilir; 304 Paslanmaz çelik, 316 Paslanmaz çelik, Hastelloy F, Nionel veya Durimet 20, Hastelloy C veya Chlorimet 3, Titanyum. Ancak gene de karar vermeden önce korozyon testi yapılmalıdır. İnhibitör ilavesi bazen faydalıdır. Fakat bu uygulama korozyon tam olarak durdurulmadıkça tehlikeli olabilir. Aksi takdirde oyuklu korozyon artabilir.

 

Editör:              

Metalurji ve Malzeme Mühendisi

  MEHMET ALİ DAĞLI

 
And Kozyatağı
İçerenköy mah.Umut sk.Kozyatağı E-5 yon yol üzerİ no 10/12
Ataşehir / İSTANBUL
Tel: +90216 8070266
Next Level Plaza Kızılırmak mah Eskişehir yolu no :3 Çankaya/ANKARA
Tel : +90 332 4000 384
info@stmcoatech.com
2019 © Stmcoatech