erozyon korozyonu

EROZYON KOROZYONU
ERU MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ
MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ
03.11.2011
Korozyon ve Önlenmesi Dersi
Konu Sunumu
1030112411 - Osman OLUK
1030125678 - Damla ÖZTÜRK
1
sunum planı
tanımlar
(korozyon, erozyon korozyonu)
genel bilgiler (oluşumu, yüzey kusurları, pasifleşme eğilimi olan malzemeler, ısı değiştiricileri)
- erozyon korozyonunun karakteristik izleri.
etkin faktörler (akışkan, malzeme özellikleri, diğer korozyonların etkisi ve kavitatif korozyon)
önlemler (erozyon korozyonuna karşı alınacak önlemler, koruma ve ölçüm)
sonuç (kapanış, soru ve cevap)
2
giriş
korozyon
maddelerin, özellikle metal ve alaşımlarının, çevre
etkileriyle kimyasal ve elktrokimyasal değişim
veya fiziksel çözünme sonucu aşınmasıdır.
malzeme ömrünü kısaltan, imalat ve işletme
maliyetlerini arttıran; mühendis bakışıyla emniyet,
maliyet ve konfor için kontrol altında tutulması
gereken; bozucu, olumsuz hatta zaman zaman
dramatik derecede yıkıcı olabilen bir etkendir.
3
erozyon korozyonu
erozyon korozyonu, malzemelerin; temas ettikleri
diğer katı veya akışkanların fiziksel etkileri ile
aşınmasıdır
daha çok; hareketli akışkanların bulunduğu
borular, valfler, pervaneler, pompalar, kanallar,
oluklar ve çevre şartlarına (dalga, yağmur, rüzgar v.b.)
açık malzeme yüzeylerinde görülür.
4
1. genel bilgiler
1.1. erozyon korozyonunun oluşumu

korozyona uğraması söz konusu olan metale
sürtünen karşı parçalar, katı veya sıvı
akışkanlar; metal yüzeyinde aşınma
yapacaklar ve bu şekilde metal yüzeyinde
oluşan muhtemel pasif tabaka yok olacaktır

aşındırılan pasif tabaka yeniden oluşacak ve
yine yeniden silinecektir

böylece korozyon olayı durmaksızın devam
edip gidecektir

ortamına göre hızlı bir korozyon türüdür

korunmak için aşınmanın önlenmesi gerekir
5
yüzey kusurları ile erozyon oluşumu
 akışkan; belli bir hızla akarken,
malzeme yüzeyinde akışa türbülans
kazandıran yüzey hatalarının bulunduğu
noktalarda akışın hızı ve yüzeye çarpma
şiddeti o noktada artar
 şekil:1’de aşamaları görüldüğü gibi, bu
nokta etrafında aşınma şeklinde erozyon
korozyonu deformasyonu meydana
gelir.
6
yüzey kusurları ile erozyon
oluşumu
 şekil:2’de erozyon korozyonunun koruyucu
tabakayı tamamen kaldırdıktan sonra aşınmanın
daha da hızlandığı evreyi görüyoruz.
Şekil:2
Şekil:1
7
pasifleşme özelliği olan metaller

pasifleşme özelliği olan metaller, erozyon
korozyonuna çok duyarlıdır (alüminyum, kurşun,
paslanmaz çelik vb.)
sürekli proseslerde
bu metallerin
erozyon etkisinde
bulunan yüzeylerinde
pasifleşme tabakası
oluşamaz ve metal,
korumasız kalan bu
bölgelerde şiddetle
korozyona uğrar

resim.1
8
ısı değiştiricileri

ısı değiştiricilerinde kullanılan karbon
çeliği borular; korozif olmayan
ortamlarda, akış hızının da etkisiyle
erozyon korozyonuna uğrar
resim.2
9
1.2. erozyon korozyonun karakteristik izleri
erozyon korozyonu ile aşınan yüzeylerde çeşitli
karakteristik şekiller oluşur
-
düzgün dağılımlı “uniform” şekil (cidar kaybı)
oluk, yiv şekilleri
dalga şekli
dere yatağı şekli
damla şeklinde çukurlanma
at nalı izi şekli
gibi yüzey deformasyon şekilleri, erozyon
korozyonunun tipik ayak izleridir
10
1.2.1. düzgün dağılımlı “uniform”
resim.3
11
1.2.2. oluk ve yiv şekilleri
oluk
şekli
resim.4
12
yiv şekli
resim.5
13
1.2.3. dalga şekli
resim.6
14
düzensiz dalga şekli
resim.7
15
1.2.4. dere yatağı şekli
resim.8
16
dere yatağı şekli
resim.9
17
1.2.5. damla şeklinde çukurlanma
resim.10
18
1.2.6. at nalı şekli
resim.11
19
2. erozyon korozyonuna etki eden
faktörler

akışkan;
- akışkanın muhteviyatı
- akışkanın dinamik özellikleri
- akışkanın ve ortamın termodinamik
özellikleri

malzeme;
- malzemenin karakteristik özellikleri
- malzemenin boyutu ve geometrik yapısı
- imalat ve montaj kalitesi

diğer korozyon faktörleri ve kavitatif
erozyon
20
2.1. akışkan özellikleri
2.1.1. akışkanın muhteviyatı
akışkan muhteviyatı erozyonun hızını ve şiddetini
önemli ölçüde etkiler

akışkanın kimyasal muhteviyatı
resim.12
- akışkanın pH değeri dolayısıyla
elektrolitik özelliği, yapı
içerisinde erozyon etkisine
ilaveten kimyasal ve galvanik
korozyon şartlarını da
etkileyeceğinden, özellikle metal
yüzeylerde bu mekanizmaların
birlikte çalışması durumunu
belirler (resim.12)
21
2.1.1. akışkanın muhteviyatı
akışkanın biyo-kimyasal muhteviyatı

akışkan içerisinde kirletici unsurların varlığı; özellikle çevre sıcaklığı civarındaki süreksiz
proseslerde asidik lokasyona sebep olan bakteriyel oluşum ve bu oluşumun biyo-kimyasal etkisiyle atmosferik, oksijen ve hidrojen korozyonlarını ortaya çıkarmaktadır
bu durum sistemin çalışma periyoduyla
ters orantılı olarak erozyon korozyonunun
hızını ve şiddetini arttırır.
22
resim.13
2.1.1. akışkanın muhteviyatı

katı parçacıklar
akışkan içeriğine çeşitli yollardan küçük katı
parçacıklar dahil olabilir
bu durum tıpkı aşındırma proseslerindeki gibi
akışkanın hızına da bağlı olarak malzeme
yüzeyinde hızlı ve şiddetli bir erozyona sebep olur
erozyonun hızı ve şiddeti; akışkanın hızı ve
türbülans ile doğru orantılıdır, parçacıkların yüzeye
çarpma açısı da önemli role sahiptir.
23
2.1.1. akışkanın muhteviyatı
resim.14
24
2.1.2. akışkanın dinamik özellikleri

erozyon hızı; akışkan hızının küpü ile doğru orantılıdır

türbülanslı akışta akışkanın yüzeyden geçiş hızı,
ilerleme hızından daha yüksektir, ayrıca türbülans
koşullarının değişkenliği; akışkanın yüzeyden geçiş
hızını da değişken ve belirsiz kılar ve etkisini
hesaplanamaz hale getirir

akışkan içeriğindeki katı parçacıkların miktarı ve
yüzeye çarpma açısı da dinamik etkiyi belirleyen
unsurlardandır
25
katı partikül oranının erozyona etkisi
Abrasiflik (Miller numarası)
katı partikül miktarının
erozyona etkisi doğrusal
ilerlememektedir.
Katı konsantrasyonu (% ağırlık)
grafik.1’de de görüldüğü
gibi; yapılan deneyden,
akışkan içerisindeki katı
partikülün erozyon etkisinin
yaklaşık %15 ağırlık
konsantrasyonu seviyesine
kadar hızla arttığı, ancak bu
noktadan sonra
konsantrasyon artışının
erozyon etkisini giderek
azalan bir oranda arttırdığı
tespit edilmiştir.
grafik.1: 70 meşlik kum partikülleri kullanılarak yapılan
erozyon deneyinde katı partikül oranı etkisi
26
Saf Al erozyon hızı (g/g) x10-4
Al2O3 erozyon hızı (g/g) x10-3
çarpma açısının erozyona etkisi
Çarpma açısı, φ
çarpma açısının erozyona
etkisi sünek ve gevrek
malzemelerde faklı
olmaktadır.
grafik.2’de de görüldüğü
gibi sünek malzemelerde
maksimum etki 15°-30°
arasında, gevrek
malzemelerde ise 90°
civarlarında
gerçekleşmektedir.
grafik.2:
Al 1100-O ve Al2O3’un yüzeylerine 152m/s
hızında çarpan 127μm boyutlu SiC partikülleri ile erozyonu
27
2.1.3. akışkanın ve ortamın
termodinamik özellikleri

Akışkanın ve ortamın termodinamik özellikleri; erozyon
hızını ve şiddetini etkilediği gibi diğer korozif oluşumlar
için uygun şartlar oluşmasına da sebep olabilmektedir
başka bir deyişle; bir sistemde korozyon incelemesi yada
koruma uygulaması yapılırken termodinamik şartların çok
iyi analizi gerekmektedir
değişik termodinamik şartlar; başka faktörlerle de birleşip
farklı korozyon türleri için uygun ortamlar oluşturur;
kavitasyon, atmosferik korozyon, kimyasal ve biyolojik
korozyon, çukurcuk korozyonu başta olmak üzere farklı
basınç, sıcaklık ve akışkanın bağıl hacim koşulları;
değişik bir veya birden çok korozyon türü için uygun
zemin oluşturabilir
28
akışkanın ve ortamın termodinamik özellikleri
resim.15
29
2.2. malzeme özellikleri
2.2.1. malzemenin karakteristik özellikleri
 erozyonun etkinliği; malzemenin tokluğu, malzeme
yapısının homojenliği ve yüzey kalitesi ile ters orantılıdır
ancak unutulmamalıdır ki işletme ortamında erozyon
genellikle malzemeye tek başına saldırmamaktadır, hızını ve
şiddetini arttırmada her türlü fiziksel ve kimyasal fırsatı
değerlendirir
erozyona dayanıklı mekanik özelliklere sahip malzeme
seçilirken işletme şartları çok iyi analiz edilmelidir
böylece diğer korozyon faktörleri de göz önüne alınarak
mekanik özellikleri birbirine yakın malzemeler arasından
işletme şartlarına en uygun olanı seçilmelidir
30
a
resim.16
b
31
2.2.2. malzemenin boyut ve geometrik yapısı

erozyon, akışkanın engelle karşılaştığı noktalarda
ve açılı (<180°) kenarlarda daha etkin olmaktadır
(borular daire kesitlidir)
ani kesit değişimi (akış bölgesindeki girinti-çıkıntılar,
birleşme ve ek noktaları, vana ve pompa
bağlantıları, malzeme kesitinin değiştiği noktalar
vb.), akışın yön değiştirdiği bölgeler (köşeler,
dönüşler, kıvrılmalar) ve delik, çatlak gibi sızma
bölgelerinde erozyon etkinliği belirgin bir şekilde
artmaktadır
32
malzemenin boyut ve geometrik yapısı
A
giriş
çıkış
B
giriş
çıkış
şekil.3
33
tesis açısından malzemenin boyut ve geometrik yapısı




bir tesis kurulumunda, sistemi oluşturacak parçalar;
prosese en uygun boyuta ve geometrik şekle sahip olarak
tasarlanmak istenir
bir çok sistemde parçanın boyutu ve geometrik şeklini,
temel istekler dışında en çok sınırlayan faktör; sistem için
optimum alan veya hacim isteğidir
özellikle akışkan iletim elemanlarının, maliyet ve optimum
alan isteği açılarından; en kısa yol ve sınır değerlere yakın
kesit ebatlarında olması istenir
bu durumda; erozyon bakımından kritik olan noktalarda
mümkün olan şekil iyileştirilmeleri yapmak ve korozyon
tedbirleri almak gereklidir
34
resim.17
35
2.2.3 imalat ve montaj kalitesi

erozyonu etkileyen birçok faktör içerisinde imalat ve
montaj kalitesi önemli ve kritik bir yere sahiptir

tasarım ve projelendirme aşamasında, üretim;
sistemin ve içerisindeki her bir parçanın maruz
kalabileceği her türlü korozyon şartları göz önüne
alınarak planlanmış ve gerekli tüm testler yapılmış
olsa dahi; üretim veya montaj aşamasında
yapılabilecek hatalar ciddi hatta dramatik sonuçlar
doğurabilir.
36
resim.18
37
bir haber
resim.19
Geçen ay, Quantas Hava yolları’na ait bir Airbus A380 yolcu uçağı; motorlarından
birinin patlaması sonucu Singapur’a acil iniş yapmıştı.
Soruşturma sonucu Rolls Royce marka motorda yanlış montaj nedeniyle yakıt
borularında çatlak oluşup, sızıntı yaptığı, bunun da yangın çıkardığı tespit edilmişti.
Rolls Royce firması, aynı bulguları daha önce kendilerinin de elde ettiklerini, bu
hatayı gidermek için çalıştıklarını kaydetti.
Öte yandan Quantas Havayolları, Rolls Royce hakkında tazminat davası açtığını
duyurdu.
38
2.3. diğer korozyon faktörleri ve
kavitatif erozyon

diğer korozyon faktörleri malzeme yüzeyinin
erozyon direncini düşürür, hatta yok edebilirler

korozyon çok özel koşullar dışında tümüyle
izole edilemeyip ancak etkisi
azaltılabildiğinden, erozyon malzemeyi
aşındırırken yalnız değildir,

bu sebeple erozyonun önlenmesinde; ortamın
meyilli olduğu korozyon türlerinin analiz edilip
böylece gerekli tedbirlerin alınması gereklidir
39
düzensiz erozyonun nedeni, birçok
korozyon etkisinin bir arada bulunması
resim.20
40
erozyonun, kimyasal ve galvanik
korozyonla birleştiği tipik bir durum
resim.21
41
solda uniform korozyon ve sağda kavitasyon ve
çukurcuk korozyonları erozyonu desteklemiş
resim.22
42
erozyonun, kimyasal korozyon ile birlikte etkili olduğu
parçada oluk formunda deformasyon oluşmuş
resim.23
43
erozyon etkisinin zayıf olduğu bir sistemde işletme
periyodu ve kirlilik sebebiyle oluşan atmosferik ve
biyolojik korozyon erozyon lokasyonları oluşturmuş
resim.24
44
kavitatif erozyon

kavitasyon akışkanın olağan fiziksel etkisi dışında,
akışkan hızına bağlı olarak oluşan alçak basınç ve
sıcaklık değişimleri gibi kritik termodinamik şartların
oluştuğu noktalarda meydana gelen buhar
kabarcıklarının implozyonu (içe doğru patlama) etkisiyle,
malzeme yüzeyinde çökme veya maddesel kayıpla
sonuçlanan özel bir erozyon türüdür
resim.25
45
örnek; yüksek hızlı gemilerin
pervaneleri ve dümeni
a)
b)
c)
resim.26
d)
46
dümen elemanında kavitatif erozyon
resim.27
47
3. erozyon korozyonuna karşı alınacak
önlemler, koruma ve ölçüm
3.1. alınacak önlemler

3.1.1. ilk alınacak önlem ve en sık başvurulan
yol; erozyon korozyonu dayanıklılığı yüksek
bir malzemenin seçilmesidir.

3.1.2. tasarım sırasında erozyon etkisini
azaltacak önlemler alınabilir. örneğin kritik
bölgelerde cidar kalınlığı arttırılır, akışkan hızı
düşürülebilir.
48


3.1.3. akışkan muhteviyatı iyileştirilebilir,
örneğin sıvı içindeki katı partiküller
önceden çökertilebilir veya pislik tutucu
ve filtre kullanılabilir,
3.1.4. termodinamik koşullar iyileştirilebilir,
özellikle sıcaklığın azaltılması, korozyonun
şiddetini de azaltır.
49

3.1.5. başta katodik koruma olmak
üzere diğer erozyon faktörlerinin
ortadan kaldırılması sağlanabilir.

3.1.6. imalatta etkin kalite kontrolü,
montajda etkin denetim ve personel
eğitimi ile kontrol dışı ekstra korozif
etkenlerin oluşması engellenebilir.
50

3.1.7. koruyucu-önleyici bakım
prosedürü içerisine korozyon analizi,
ölçüm ve bakım prosedürü
eklenmelidir.
51
3.1.8. ölçüm

korozyon, özellikle erozyon sonucu malzemede
oluşan kayıplar işletme şartları bakımından
oldukça önemli olabilmekte ancak gözle veya
standart ölçü aletleri ile ölçülmesi çoğunlukla
mümkün olmamaktadır

buna karşın birçok sistemde korozyon ölçümü
yapılması elzem olmaktadır

bu amaçla ultrasonik kalınlık ölçüm cihazları
kullanılır
52
ultrasonik ölçüm cihazlarının esasları

Ultrasonik kalınlık ölçüm cihazları, sonarın
çalışma prensibine sahiptir

Bir prob ile test malzemesine doğru yüksek
frekanslı ses dalgası iletilerek bu ses dalgası
test malzemesinden farklı fiziksel karakterde
bir ortama ulaşıncaya kadar ilerler ve sonra
bu ses dalgası tekrar proba geri yansır

Ses dalgasının iç yüzeye gelip proba
yansıması zamanının gerçek ölçümü dijital
kalınlık ölçüm cihazının fonksiyonlarından
biridir
53

Diğer fonksiyon ise malzemenin ses hızı
ile kalınlık arasındaki ilişkidir; hızın geçiş
zamanının kalınlık olarak sayısal değere
dönüştürülmesi fonksiyonudur
resim.28
54
resim.29
resim.30
55
metaller için ses hız değerleri m/s












Çelik ( C ) 5920
Alüminyum 6320
Kadmiyum 2780
Nikel 5630
Manganez 4660
Altın 3240
Bakır 4700
Magnezyum 5770
Platin 3960
Kalay 3320
Çinko 4170
Monel 5400
56
sonuç

korozyonun ve erozyonun daha iyi
kontrol edilebilmesi, zararlarının
ortadan kaldırılması veya azaltılması
farkındalık ve disiplin gerektirmektedir

düşmanı tanımak onu yenmek için
gerek şarttır ancak yeterli değildir,
disiplin özellikle imalat ve montaj
hatalarından kaynaklanabilecek
sorunların engellenmesinde önemlidir
57
teşekkürler
 Hiç
bilenlerle bilmeyenler bir
olur mu?
58
kaynaklar

Korozyon ve önlenmesi ders notu
Yrd.Doç.Dr. Şengül DANIŞMAN, 2000



Corrosion Atlas
MEGEP (Mesleki Eğitim ve Öğretim Sisteminin Geliştirilmesi Projesi)
yayınları
Çeşitli internet siteleri
59