Korozyon Nedir? Nasıl Korunulur?

Görünmez Bir Tehdit: Korozyon Nedir?

Modern medeniyetimiz metalin gücü üzerine kuruldu. Yüksek binalar, dev köprüler, hızlı trenler ve en sevdiğimiz arabalar... Hepsi metaller sayesinde mümkün. Ancak bu kahramanların da zayıf bir noktası var: korozyon. Korozyon, en basit tanımıyla metallerin çevreleriyle kimyasal veya elektrokimyasal reaksiyonlara girerek yıpranması ve bozulmasıdır. Bu süreç, bir metalin doğada en kararlı hali olan mineral formuna geri dönme çabasının doğal bir sonucudur. Demir-çelik santrallerinde demir cevherini saflaştırmak için harcanan devasa enerji, aslında metali doğasına aykırı, kararsız bir duruma getirme işlemidir. Korozyon ise bu yapay kararsızlığa karşı doğanın verdiği cevaptır. Bu sessiz yıkım, yılda milyarlarca dolarlık ekonomik kayıplara ve en önemlisi, yapısal bütünlüğü tehlikeye atarak can güvenliğini tehdit eden felaketlere yol açar.

Korozyon Nasıl İşler?

Korozyonun meydana gelmesi için, bir elektrokimyasal hücrenin oluşması gerekir. Bu hücre, elektron ve iyon akışını sağlayarak metalik yüzeyde bozulmaya yol açar. Bu döngüsel reaksiyon, dört temel bileşen olmadan gerçekleşemez :

• Anot: Metalin elektron kaybederek korozyona uğradığı bölge.

• Katot: Elektronların tüketildiği ve metalin korunduğu bölge.

• Elektrolit: İyon akışını sağlayan iletken ortam (örneğin su).

• Metalik Bağ: Anot ve katot arasında elektronların akmasını sağlayan fiziksel yol.

Bu bileşenlerden herhangi birinin eksikliği, korozyon sürecini durdurur.

Korozyonun En Bilinen Hali: Paslanma

Demir ve çelik gibi demir içeren metallerde meydana gelen korozyonun en yaygın hali paslanma olarak adlandırılır. Pas, kırmızımsı-kahverengimsi ve gevşek yapılı demir oksit tabakasıdır. Bu kimyasal süreç, demirin nemli ortamlarda oksijen ve suyla reaksiyona girerek pas adı verilen bileşikleri oluşturmasıyla başlar. Demirin aksine, alüminyum gibi metaller de korozyona uğrar ancak yüzeylerinde oluşan oksit tabakası ince ve sert olduğu için alt katmandaki metali daha fazla bozulmaya karşı korur. Demirin yüzeyinde oluşan pas tabakası ise gevşek ve gözenekli olduğu için korozyonun metalin derinliklerine ilerlemesine olanak tanır.

Sadece Bir Tür Değil, Birçok Yüzü Var: Korozyon Çeşitleri

Korozyon, her metalde ve her ortamda farklı şekillerde ortaya çıkabilir.

• Üniform (Tek Tip) Korozyon: Metalin tüm yüzeyinde eşit hızda ilerleyen ve genellikle estetik bozulmadan öteye geçmeyen en basit korozyon türüdür.

• Bölgesel Korozyonlar: Çok daha tehlikeli ve yıkıcı olan türlerdir.

  • Galvanik Korozyon: Farklı iki metalin bir elektrolit ortamda temas etmesiyle, daha reaktif olan metalin (anot) kendisini feda ederek korozyona uğramasıdır.

  • Oyuklaşma (Pitting) Korozyonu: Metal yüzeyinde başlayan ve içeriye doğru ilerleyen derin çukurlar oluşturan, yapısal bütünlüğü yok edebilecek tehlikeli bir korozyon türüdür.

  • Aralık (Crevice) Korozyonu: İki yüzeyin birleştiği dar boşluklarda oksijen konsantrasyonu farkından dolayı meydana gelir.

  • Seçici Korozyon: Bir alaşımın içindeki bir elementin, diğerlerine göre daha hızlı çözünerek uzaklaşmasıdır (örneğin pirinçte çinkonun çözünmesi).

• Mekanik Faktörlerin Etkisiyle Oluşan Korozyonlar:

  • Gerilme Korozyonu Çatlağı: Metaldeki çekme gerilimi ve korozif bir ortamın birleşimiyle çatlak oluşumuna yol açar.

  • Erozyon Korozyonu: Aşındırıcı bir akışkanın metal yüzeyindeki koruyucu tabakayı mekanik olarak aşındırması ve metalin sürekli korozyona maruz kalmasına neden olmasıdır.

Korozyonla Savaş: En Etkili Korunma Yöntemleri

Korozyonu tamamen durdurmak imkansız olsa da, onu yavaşlatmak ve kontrol altına almak için birçok yöntem mevcuttur. Bu yöntemler genellikle pasif ve aktif koruma olarak ikiye ayrılır.

• Pasif Koruma: Bariyer Oluşturma

  • Yüzey Kaplamaları (Boya, Plastik): Metal yüzeyini hava, su ve kimyasallardan izole ederek korozyona karşı bir bariyer oluşturur.

  • Galvanizleme: Çeliğin yüzeyini çinko ile kaplayarak hem fiziksel bir bariyer oluşturur hem de galvanik korozyon prensibiyle çeliği korur.

  • Pasivasyon: Metal yüzeyinde ince, yoğun ve koruyucu bir oksit tabakası oluşturulmasıdır. Paslanmaz çelikler kendi kendini pasive ederek korozyona dayanıklı hale gelir.

• Aktif Koruma: Elektrokimyasal Müdahale

  • Katodik Koruma: Korunacak metali elektrokimyasal bir hücrenin katodu haline getirerek korozyon reaksiyonunu durdurur.

    • Kurban Anot Yöntemi: Korunacak yapıya, kendisinden daha reaktif olan "kurban anotlar" (çinko, magnezyum gibi) bağlanır.

    • Dış Akım Kaynaklı Koruma: Bir redresör aracılığıyla dışarıdan doğru akım uygulanarak anodik reaksiyonların durması sağlanır. Bu yöntem özellikle boru hatları ve gemi gövdeleri gibi büyük yapılar için kullanılır.

  • Anodik Koruma: Metale küçük bir elektrik akımı uygulayarak yüzeyde koruyucu bir pasif film oluşturur.

• Diğer Yöntemler: Ortamdaki nem oranını azaltmak , korozyon inhibitörleri adı verilen kimyasalları kullanmak , doğru malzemeyi seçmek ve uygun mühendislik tasarımları yapmak da korozyonla mücadelede kritik rol oynar.
  

Felaketlerin Ardındaki Sessiz Katil: Gerçek Hayattan Korozyon Örnekleri

Korozyonun yıkıcı gücünü, tarihteki en trajik mühendislik felaketlerinden bazıları aracılığıyla daha iyi anlayabiliriz.

Aloha Airlines 243. Sefer Sayısı

1988'deki bu kaza, korozyonun havacılıkta ne kadar büyük bir tehdit olduğunu gösterdi. Uçağın gövdesi, kalkıştan kısa bir süre sonra patlayarak büyük bir bölümü havada koptu. Soruşturma, olayın arkasında nemli ve tuzlu Hawaii ikliminin hızlandırdığı oyuklaşma ve aralık korozyonunun yattığını ortaya çıkardı. Bu olay, yaşlanan uçakların denetim ve bakım standartlarının kökten değişmesine yol açtı.

Silver Köprüsü'nün Çöküşü

1967 yılında Ohio Nehri üzerindeki Silver Köprüsü'nün çökmesi, gerilme korozyonu çatlağının ölümcül sonuçlarının bir örneğidir. Köprünün bir askı çubuğundaki küçük bir kusurun, zamanla ilerleyen korozyon ve gerilim etkisiyle çatlaması sonucu meydana gelen bu felaket, Amerika Birleşik Devletleri'nde köprü denetim standartlarının oluşturulmasına öncülük etmiştir.

Korozyonla Mücadele: Gelecek İçin Bir Yatırım

Korozyon, sadece bir "paslanma"dan ibaret değildir; ekonomik, çevresel ve güvenlik açısından küresel bir sorundur. Korozyonla mücadele, yalnızca kaynakları korumakla kalmaz, aynı zamanda can güvenliğini ve tarihi mirası da güvence altına alır. Mühendislik ve malzeme bilimi bu alanda sürekli gelişmeye devam etmektedir. Daha dayanıklı malzemeler, akıllı kaplamalar ve gelişmiş koruma sistemleri, korozyonun küresel etkilerini azaltmada ve daha güvenli, daha sürdürülebilir bir dünya inşa etmede anahtar rol oynayacaktır.

Görsel-1 Ham/Galvanizli/Boyalı Çelik uzun dönem performansı

Görsel-2: Korozyon ile ciddi mekanik özelliklik kaybetmiş saclar

Tablo-1: