Reklamı Kapat

Korozyon Nedir? Nasıl Oluşur? Korozyonu Önlemek, Yapı Güvenliği İçin Neden Önemlidir?

Korozyon Nedir? Nasıl Oluşur? Korozyonu Önlemek, Yapı Güvenliği İçin Neden Önemlidir? Pixabay
Çağrı Mert Bakırcı Editör Çağrı Mert Bakırcı
7 dakika
1,736 Okunma Sayısı
Notlarım
Reklamı Kapat

Korozyon, metallerin çevre ile yaptığı elektrokimyasal tepkimeler sonucunda metalik özelliklerini kaybetmeleri olayıdır. Bu, metal malzemelere zaman içerisinde en çok hasar veren olaylardan birisidir. Korozyon sebebiyle, yaptığımız köprüler ve binalar çökebilmekte, boru hatlarımız hasar görebilmektedir. Metallerin kullanıldığı herhangi bir tasarım yaparken korozyon, göz önünde bulundurulması gereken önemli bir etkendir; çünkü yapı güvenliğini ve yapının ömrünü doğrudan ilgilendirmektedir.

Kısa zaman dilimleri içerisinde korozyonun etkisini gözlemek zordur; fakat zaman ölçeği arttıkça, korozyon dolayısıyla oluşan tahribatı çok daha net bir şekilde görmek mümkün olmaktadır: Bunun en meşhur örneği, kuşkusuz ABD'nin New York Şehri'nde bulunan Özgürlük Heykeli'dir. Özgürlük Heykeli, Fransa tarafından ABD'ye hediye edildiği zamanlarda aslen kahverengimsi bir renge sahipti. Ancak metal heykel, zamanla korozyonun etkisiyle, bugün bildiğimiz ve heykeli meşhur yapan yeşile benzer rengine bürünmüştür.

Kimyanın haşin davrandığı Özgürlük Heykeli
Kimyanın haşin davrandığı Özgürlük Heykeli
DailyMail

Kullandığımız metallerin birçoğu doğada, sülfür veya oksijen ile bağlanmış halde bulunur; çünkü bu form, kimyasal bileşiklerin en kararlı hallerinden ikisidir. Bu bileşikleri bu formdan çıkarmak ve "saf metal" haline getirmek için, çok yüksek sıcaklıklarda enerji kullanılması gerekir. Sülfürlü ve oksitli metal bileşikleri, stabil ve hareketsizdirler; ancak yüksek enerji verilerek saflaştırılmış metaller çok daha hareketlidirler ve yapılarındaki bu enerjiyi dışarı vererek, o eski daha kararlı hallerine dönmeye çalışırlar. İşte yapılarımızda kullandığımız metallerin aşınmasının temel sebebi de budur.

Metallerin korozyona uğrama kolaylığı, elementten elemente farklılık göstermektedir; ancak genel olarak bir metal ne kadar aktifse, o kadar kolay aşınır. Metal yüzeyi pasifleşmediği sürece, korozyon aktifliğini standart elektrot potansiyellerine bakarak belirleyebiliriz.

Reklamı Kapat

İyonik bütün çözeltiler ve doğal sular, elektrolit (serbest iyon içeren ve iletken ortamlar) olarak korozyona sebep olabilirler. Ayrıca nemli havadaki su buharı, metallerin yüzeyinde yoğunlaşarak korozyon için elverişli ortam oluştur.

Elektrokimyasal Korozyon

Özünde korozyonu, daha önceden detaylarını anlattığımız galvanik pile (veya galvanik hücreye) benzetebiliriz. Hatırlayacak olursanız galvanik hücreler, temel olarak, kimyasal enerjiden elektrik enerjisi üretebilen pillerdir. Galvanik hücrede gerçekleşen indirgenme ve yükseltgenme tepkimeleri sayesinde elektrik akımı elde edilir.

Elektrokimyasal korozyon durumunda ise bir metalin farklı kısımları anot ve katot görevi görür. Yani aynı maddenin bir kısmı anot özelliği gösterirken, bir diğer kısmı katot özelliği gösterir ve bu iki parça arasında redoks tepkimesi yaşanır. Bu olay sonucunda metalin anot görevi görüp yükseltgenen veya katot görevi görüp indirgenen kısımlarının yapısı bozulur. Örneğin yükseltgenme, aşağıdaki formülle gösterilebilir:

X→Xn++ne−X\to X^{n+}+ne^-

Evrim Ağacı'ndan Mesaj

İndirgenmenin gerçekleştiği "yarı hücre" olan katotta ise iki farklı ihtimal vardır:

  1. Ortam asidikse (pH<7) hidrojen indirgenmesi görülür:
  2. 2H+ + 2e- →\to H2
  3. Ortam nötr ve ortamda çözünmüş oksijen bulunuyorsa, oksijen elektron alarak hidroksil oluşturur:
  4. ½O2 + H20 + 2e- →\to 2OH-

Göller, akarsular ve denizler gibi doğal su birikintileri genellikle baziktirler ve elektrolit özelliği taşıdıkları için metalle temas ettikleri zaman uzun vadede ciddi korozyona sebep olabilirler.

Aynı zamanda "çukur tipi korozyon" denilen basit bir korozyon hücresi
Aynı zamanda "çukur tipi korozyon" denilen basit bir korozyon hücresi
Cathwell

Yukarıda görülen korozyon hücresinde aynı metalin farklı bölgeleri hem anot hem de katot görevi görmüştür. Anotta metal çözünürken, katotta ise hidroksil iyonu açığa çıkıyor. Daha sonra demir, açığa çıkan hidroksil iyonuyla buluşup daha kararlı olan demir hidroksit (Fe(OH)2) oluşturuyor.

  • Anot olarak davranan kısımda gerçekleşen tepkime: Fe →\to Fe2+ + 2e-
  • Katot olarak davranan kısımda gerçekleşen tepkime: ½O2 + H20 + 2e-→ 2OH-
  • Net tepkime: Fe + ½ O2 + H2O → Fe(OH)2

Ortamda yeterli oksijenin bulunması durumunda demir(II) hidroksit, demir(III) hidroksit geline gelir.

Reklamı Kapat

2Fe(OH)2 + ½O2 + H2O → 2Fe(OH)3

Korozyon İstemliliği

Korozyonun istemli olarak gerçekleşip gerçekleşmeyeceğini önceden belirlemek için, her olayda olduğu gibi, termodinamik yasalarından yardım alabiliriz. Bunun için de Gibbs serbest enerjisindeki değişimi hesaplamamız gerekiyor. Gibbs serbest enerjisindeki değişim (Δ\DeltaG) eğer sıfırdan küçükse, olayın istemli olarak gerçekleşebileceğini, sıfırdan büyükse de gerçekleşmeyeceğini söyleyebiliriz.

Korozyonun gerçekleştiği zemini bir elektrokimyasal hücre olarak kabul ettiğimiz için kullanacağımız ifade şudur:

ΔG=−nFEpil\Delta{G}=-nFE_{\text{pil}}

Reklamı Kapat

Hücremiz standart koşullarda olmadığı için (0oC, 1 atm), hücre potansiyelini Nernst eşitliğini kullanarak hesaplamamız gerekiyor.

E=E0−RTnF∗lnQE=E^0-\frac{RT}{nF}*lnQ

Bu eşitlikten yararlanarak hücre potansiyelini hesapladıktan sonra Gibbs serbest enerji değişimi bulduğumuzda, korozyonun gerçekleşip gerçekleşmeyeceğini öngörebiliyoruz.

Korozyon Türleri

Korozyon da oluş şekline göre farklı türlere ayrılmaktadır. Bu kısımda, adım adım bu türleri inceleyeceğiz.

Üniform (Tek Tip, Düzenli) Korozyon

Üniform korozyon, metalin her bölgesinde aynı hızla gerçekleşen bir korozyon türüdür. Bu korozyon türü, diğerlerine oranla biraz daha kolay ölçülüp öngörülebildiğinden dolayı, nadiren büyük çaplı sorunlara sebep olur. Çoğu durumda, yalnızca görünüş açısından sorun yaratacaktır.

Çukur Korozyonu

Korozyon sebebiyle metal yüzeyden oyuklar meydana geliyorsa bu, çukur korozyonu (İng: "pitting") adını alır. Bu tip korozyon, üniform korozyonun aksine yüzeyin her bölgesinde aynı hızda gerçekleşmez. Anot ve katot, birbirinden kesin olarak ayrı konumdadırlar. Anot, yani yükseltmenin gerçekleştiği yarı-hücre çukurun içiyken, çukurun dış kısmında kalan alan da katot görevi görür. Genelde yüzey koruma tabakası hasar gördüğünde veya çatladığında metalin bir kısmı katot haline gelir. Metali tamamen delebilecek potansiyele sahip olduğu için çok tehlikeli bir türdür.

Agora Bilim Pazarı
Yaşam Bilimi: Biyoloji (Sadava)

ODTÜ’lü biyologların yakından tanıyacağı bu kitap, biyoloji hakkında yazılmış en kapsamlı ders kitaplarından birisi. Biyolojiyi eksiksiz olarak öğrenmek isteyenler için kesinlikle tavsiye ederiz!

  • Yazarlar: David Sadava , David M. Hillis , H. Craig Heller , May R. Berenbaum
  • Çevirmenler: Ertunç Gündüz , İsmail Türkan
  • Yayınevi: Palme Yayınevi – Akademik Kitaplar
  • ISBN: 9786053552611
  • Sayfa Sayısı: 1266
  • Baskı Sayısı: 9
  • Ebatlar: 23.5×28.5 cm
  • Basım Yılı: 2014

Notlar:

  1. Bu kampanya, Palme Yayıncılık tarafından Evrim Ağacı okurlarına sunulan fırsatlardan birisidir.
Devamını Göster
₺199.99 ₺275.00
Yaşam Bilimi: Biyoloji (Sadava)

Korozyona çok rastlanan çelikte oluşan çukur korozyonu
Korozyona çok rastlanan çelikte oluşan çukur korozyonu
ResearchGate

Çukur korozyonuna şunlar sebep olabilir:

  • Türbülanslı sıvı akışı
  • Düzgün olmayan koruyucu kaplama
  • Koruyucu kaplamada çatlaklar
  • Koruyucu kaplamanın güçlü bir kimyasala maruz kalması
  • Düzgün olmayan basınç
  • Çizikler, sıyrıklar ve küçük talaşlar

Galvanik Korozyon

Galvanik korozyon, iki farklı metalin birleştirilmesi veya aynı elektrolit içerisinde yer alması sebebiyle oluşan bir korozyon çeşididir. Bu hücrede elektronegatif potansiyele sahip metal (veya her ikisi de elektronegatif ise daha fazla elektronegatif olan metal) anot görevi görür. Buna örnek olarak, galvanik pillerdeki elektrot aşınması olayını düşünebiliriz. Galvanik korozyon için şu üç şart aynı anda gerçekleşmelidir:

  • Değişik türde metaller: Galvanik korozyon iki farklı metal türü temas halinde olduğunda mümkündür.
  • Elektrolitin varlığı: İyonik iletimi sağlamak için temas alanı sulu bir sıvı ile ıslatılmalıdır. Aksi takdirde galvanik korozyon olası olmayacaktır.
  • İki metal arasındaki elektriksel süreklilik: Metaller arasındaki elektriksel süreklilik, doğrudan temasla veya cıvata gibi iki metal arasındaki olan bir bağlantıyla sağlanabilir.

Çatlak Korozyonu

Metal yüzeyinde oluşan çatlaklar veya boşluklardan dolayı iyon konsantrasyonunda bir farklılık olması sebebiyle çatlak korozyonu oluşabilir. Genellikle oksijenin konsantrasyonundaki bir farkla başlama fitili ateşlenir. Çatlak korozyonu, çukur korozyonundan daha düşük sıcaklıklarda meydana gelebilir. Uygun bağlantı tasarımı, çatlak korozyonunu en aza indirmede faydalı bir önlemdir.

Çatlak korozyonu
Çatlak korozyonu
MarkTool

Taneler Arası Korozyon

Mikroskobik düzeyde, metaller ve alaşımlar, "tanecik" adı verilen küçük, ayırt edilebilir bölgelere sahiptir. Bu tanecikler arasında bulunan saf olmayan bölgeler, ısıl işlem ve kaynak, metal bileşiminde değişikliklere, bu da taneler arası korozyona sebep olabilir. Buna örnek olarak, alüminyum içerisinde bulunan demir taneleri verilebilir.

Taneler arası korozyonun en yaygın örneklerinden biri de paslanmaz çeliklerde görülmektedir. Paslanmaz çelik 500-800 C0 arasındaki sıcaklıklarda korozyona duyarlı hale gelir.

Erozyonlu Korozyon

Korozif özelliğe sahip bir akışkanın metal yüzeyinde akışı sonucu erozyonlu korozyon gerçekleşir. Akış sürekli olduğu için oluşan ürünler akış tarafından sürüklenir ve metalin yüzeyi sürekli olarak korozif akışkana maruz kalır. Aşınmanın miktarı akış hızıyla doğrudan ilişkilidir.

Stres Korozyonu

Stres korozyonu, genellikle yüksek sıcaklıklarda var olan çekme gerilimi ve aşındırıcı ortamın birleşiminin bir sonucudur. Aynı zamanda soğuk şekillendirme, kaynak, talaşlı imalat, taşlama vb. gibi imalat sürecinde uygulanan gerilmeden de kaynaklanabilir. Bunun sonucunda da metal yüzeyinde çatlaklar oluşup korozyonu hızlandırır.

Reklamı Kapat

Korozyon Hızının Ölçümü

Korozyon hızının ölçümü, korozyondan korunmak ve oluşabilecek hasarları öngörmek için önemlidir. Birim yüzey alanından birim zamanda uzaklaşan metal kütlesi olarak tanımlanır. Bunun için de genel olarak, yıl başına desimetrekare başına gram ( gdm2×yıl\frac{g}{dm^2\times{yıl}}) birimi kullanılır. Bir başka birim olarak, belli bir süre içindeki metal kalınlığı azalışı (mmyıl\frac{mm}{yıl}) da kullanılabilmektedir.

Korozyon Nasıl Önlenir?

Korozyonu önlemek veya korozyon hızını düşürmek bazı önlemlerle mümkündür. Bunun için de temel olarak yüzeyin oksijen ve korozif maddelerle olan etkileşimini kesmemiz gerekir. Bunlardan bazıları:

  • Boyama
  • Yağlama
  • Plastik kaplama

Bir diğer yöntem ise, feda edilecek başka bir metal kullanmaktır. Bu yöntemde yüzey, daha reaktif olan bir diğer metal ile kaplanır. Daha reaktif metal daha kolay oksitlenir, bu nedenle ana metal korunarak, bir diğer metal kurban edilmiş olur. Bu sayede, korunmak istenen malzeme ve yapı, aşınmamış olur.

Sonuç

Korozyon, yapı güvenliğini tehdit eden en yıkıcı ve önemli doğal olaylardandır. Bu sebeple herhangi bir yapı inşa edilirken kullanılan malzemenin korozyona uğrama hızı, aktifliği ve dış etkenlere karşı nasıl korunacağı göz önünde bulundurulması gereken temel sorulardır.

Okundu Olarak İşaretle
Bu İçerik Size Ne Hissettirdi?
  • Tebrikler! 3
  • Muhteşem! 1
  • Bilim Budur! 1
  • Merak Uyandırıcı! 1
  • Üzücü! 1
  • Korkutucu! 1
  • Mmm... Çok sapyoseksüel! 0
  • Güldürdü 0
  • İnanılmaz 0
  • Umut Verici! 0
  • Grrr... *@$# 0
  • İğrenç! 0
Kaynaklar ve İleri Okuma
  • The Electrochemical Society. Corrosion And Corrosion Prevention. (20 Şubat 2021). Alındığı Tarih: 20 Şubat 2021. Alındığı Yer: The Electrochemical Society | Arşiv Bağlantısı
  • NACE International. Uniform Corrosion. (22 Şubat 2021). Alındığı Tarih: 22 Şubat 2021. Alındığı Yer: NACE International | Arşiv Bağlantısı
  • DDCoatings. What Is Pitting Corrosion?. (23 Şubat 2021). Alındığı Tarih: 23 Şubat 2021. Alındığı Yer: DDCoatings | Arşiv Bağlantısı
  • C. Vargel. (2004). Corrosion Of Aluminium. ISBN: 978-0-08-044495-6.
  • BBC. Corrosion And Corrosion Prevention. (24 Şubat 2021). Alındığı Tarih: 24 Şubat 2021. Alındığı Yer: BBC | Arşiv Bağlantısı

Evrim Ağacı'na her ay sadece 1 kahve ısmarlayarak destek olmak ister misiniz?

Şu iki siteden birini kullanarak şimdi destek olabilirsiniz:

kreosus.com/evrimagaci | patreon.com/evrimagaci

Çıktı Bilgisi: Bu sayfa, Evrim Ağacı yazdırma aracı kullanılarak 12/04/2021 08:56:20 tarihinde oluşturulmuştur. Evrim Ağacı'ndaki içeriklerin tamamı, birden fazla editör tarafından, durmaksızın elden geçirilmekte, güncellenmekte ve geliştirilmektedir. Dolayısıyla bu çıktının alındığı tarihten sonra yapılan güncellemeleri görmek ve bu içeriğin en güncel halini okumak için lütfen şu adrese gidiniz: https://evrimagaci.org/s/10175

İçerik Kullanım İzinleri: Evrim Ağacı'ndaki yazılı içerikler orijinallerine hiçbir şekilde dokunulmadığı müddetçe izin alınmaksızın paylaşılabilir, kopyalanabilir, yapıştırılabilir, çoğaltılabilir, basılabilir, dağıtılabilir, yayılabilir, alıntılanabilir. Ancak bu içeriklerin hiçbiri izin alınmaksızın değiştirilemez ve değiştirilmiş halleri Evrim Ağacı'na aitmiş gibi sunulamaz. Benzer şekilde, içeriklerin hiçbiri, söz konusu içeriğin açıkça belirtilmiş yazarlarından ve Evrim Ağacı'ndan başkasına aitmiş gibi sunulamaz. Bu sayfa izin alınmaksızın düzenlenemez, Evrim Ağacı logosu, yazar/editör bilgileri ve içeriğin diğer kısımları izin alınmaksızın değiştirilemez veya kaldırılamaz.

Reklamı Kapat
Güncel
Karma
Agora
Instagram
Türlerin Kökeni
Tümör
Kertenkele
Işık Hızı
Yumurtalık
Robot
İmmünoloji
Canlılık
Korku
Balıklar
Sayı
Antropoloji
Odontoloji
Evrimsel Biyoloji
Ecza
Vegan
Kedi
İnsan Türü
Gerçek
Ölüm
Nöron Hücresi
Tardigrad
Zaman
Biliş
Maskeler
Daha Fazla İçerik Göster
Daha Fazla İçerik Göster
Yazı Geçmişi
Okuma Geçmişi
Notlarım
İlerleme Durumunu Güncelle
Okudum
Sonra Oku
Not Ekle
Kaldığım Yeri İşaretle
Göz Attım

Evrim Ağacı tarafından otomatik olarak takip edilen işlemleri istediğin zaman durdurabilirsin.
[Site ayalarına git...]

Filtrele
Listele
Bu yazıdaki hareketlerin
Devamını Göster
Filtrele
Listele
Tüm Okuma Geçmişin
Devamını Göster
0/10000

Göster

Şifremi unuttum Üyelik Aktivasyonu

Göster

Şifrenizi mi unuttunuz? Lütfen e-posta adresinizi giriniz. E-posta adresinize şifrenizi sıfırlamak için bir bağlantı gönderilecektir.

Geri dön

Eğer aktivasyon kodunu almadıysanız lütfen e-posta adresinizi giriniz. Üyeliğinizi aktive etmek için e-posta adresinize bir bağlantı gönderilecektir.

Geri dön

Close
Geri Bildirim Gönder
Reklamsız Deneyim

Evrim Ağacı'nın çalışmalarına Kreosus, Patreon veya YouTube üzerinden maddi destekte bulunarak hem Türkiye'de bilim anlatıcılığının gelişmesine katkı sağlayabilirsiniz, hem de site ve uygulamamızı reklamsız olarak deneyimleyebilirsiniz. Reklamsız deneyim, Evrim Ağacı'nda çeşitli kısımlarda gösterilen Google reklamlarını ve destek çağrılarını görmediğiniz, daha temiz bir site deneyimi sunmaktadır.

Kreosus

Kreosus'ta her 10₺'lik destek, 1 aylık reklamsız deneyime karşılık geliyor. Bu sayede, tek seferlik destekçilerimiz de, aylık destekçilerimiz de toplam destekleriyle doğru orantılı bir süre boyunca reklamsız deneyim elde edebiliyorlar.

Kreosus destekçilerimizin reklamsız deneyimi, destek olmaya başladıkları anda devreye girmektedir ve ek bir işleme gerek yoktur.

Patreon

Patreon destekçilerimiz, destek miktarından bağımsız olarak, Evrim Ağacı'na destek oldukları süre boyunca reklamsız deneyime erişmeyi sürdürebiliyorlar.

Patreon destekçilerimizin Patreon ile ilişkili e-posta hesapları, Evrim Ağacı'ndaki üyelik e-postaları ile birebir aynı olmalıdır. Patreon destekçilerimizin reklamsız deneyiminin devreye girmesi 24 saat alabilmektedir.

YouTube

YouTube destekçilerimizin hepsi otomatik olarak reklamsız deneyime şimdilik erişemiyorlar ve şu anda, YouTube üzerinden her destek seviyesine reklamsız deneyim ayrıcalığını sunamamaktayız. YouTube Destek Sistemi üzerinde sunulan farklı seviyelerin açıklamalarını okuyarak, hangi ayrıcalıklara erişebileceğinizi öğrenebilirsiniz.

Eğer seçtiğiniz seviye reklamsız deneyim ayrıcalığı sunuyorsa, destek olduktan sonra YouTube tarafından gösterilecek olan bağlantıdaki formu doldurarak reklamsız deneyime erişebilirsiniz. YouTube destekçilerimizin reklamsız deneyiminin devreye girmesi, formu doldurduktan sonra 24-72 saat alabilmektedir.

Diğer Platformlar

Bu 3 platform haricinde destek olan destekçilerimize ne yazık ki reklamsız deneyim ayrıcalığını sunamamaktayız. Destekleriniz sayesinde sistemlerimizi geliştirmeyi sürdürüyoruz ve umuyoruz bu ayrıcalıkları zamanla genişletebileceğiz.

Giriş yapmayı unutmayın!

Reklamsız deneyim için, maddi desteğiniz ile ilişkilendirilmiş olan Evrim Ağacı hesabınıza üye girişi yapmanız gerekmektedir. Giriş yapmadığınız takdirde reklamları görmeye devam edeceksinizdir.

Destek Ol

Devamını Oku