Korozyon

Cıvata ve somun da dahil olmak üzere açıkta kalan metalde korozyon ⓘ

Korozyon, rafine edilmiş bir metali kimyasal olarak daha kararlı bir okside dönüştüren doğal bir süreçtir. Malzemelerin (genellikle bir metal) çevreleriyle kimyasal veya elektrokimyasal reaksiyona girerek kademeli olarak yok olmasıdır. Korozyon mühendisliği, korozyonu kontrol etmeye ve önlemeye adanmış bir alandır. ⓘ

Kelimenin en yaygın kullanımında bu, oksijen, hidrojen veya hidroksit gibi bir oksidanla reaksiyona giren metalin elektrokimyasal oksidasyonu anlamına gelir. Demir oksitlerin oluşumu olan paslanma, elektrokimyasal korozyonun iyi bilinen bir örneğidir. Bu tür bir hasar tipik olarak orijinal metalin oksit(ler)ini veya tuz(lar)ını üretir ve ayırt edici turuncu bir renkle sonuçlanır. Korozyon, seramik veya polimer gibi metaller dışındaki malzemelerde de meydana gelebilir, ancak bu bağlamda "bozulma" terimi daha yaygındır. Korozyon, malzemelerin ve yapıların mukavemet, görünüm ve sıvı ve gazlara karşı geçirgenlik gibi faydalı özelliklerini bozar. ⓘ

Birçok yapısal alaşım sadece havadaki neme maruz kaldığında korozyona uğrar, ancak bu süreç belirli maddelere maruz kalındığında güçlü bir şekilde etkilenebilir. Korozyon yerel olarak yoğunlaşarak bir çukur ya da çatlak oluşturabilir ya da geniş bir alana yayılarak yüzeyi az çok homojen bir şekilde aşındırabilir. Korozyon difüzyon kontrollü bir süreç olduğundan, açıkta kalan yüzeylerde meydana gelir. Sonuç olarak, pasivasyon ve kromat dönüşümü gibi maruz kalan yüzeyin aktivitesini azaltmaya yönelik yöntemler, bir malzemenin korozyon direncini artırabilir. Ancak, bazı korozyon mekanizmaları daha az görünür ve daha az tahmin edilebilirdir. ⓘ

Korozyonun kimyası karmaşıktır; elektrokimyasal bir olay olarak kabul edilebilir. Demirden yapılmış bir nesnenin yüzeyindeki belirli bir noktada korozyon sırasında oksidasyon gerçekleşir ve bu nokta bir anot gibi davranır. Bu anodik noktada serbest kalan elektronlar metal boyunca hareket eder ve metal üzerindeki başka bir noktaya gider ve atmosferin nemli hava koşullarında havadaki karbondioksitin suda çözünmesi nedeniyle oluşan karbonik asitten (H₂CO₃) mevcut olduğuna inanılan H⁺ varlığında o noktadaki oksijeni indirger. Sudaki hidrojen iyonu, atmosferdeki diğer asidik oksitlerin çözünmesi nedeniyle de mevcut olabilir). Bu nokta bir katot gibi davranır. ⓘ

Malzeme hasar modları ⓘ
Burkulma
Korozyon
Sünme
Yorulma
Kirlenme
Çatlak
Darbe (malzeme)
Mekanik aşırı yükleme
Isıl şok
Aşınma
Akma

Korozyona uğramış metal yüzey ⓘ

Korozyon, metal veya metal alaşımlarının oksitlenme veya diğer kimyasal etkilerle aşınma durumu. Demirin paslanması, alüminyumun oksitlenmesi korozyona örnek olarak verilebilir. Türkçeye yabancı dillerden giren korozyon sözcüğü; yenme, kemirilme gibi anlamlarla alakalıdır. Aşınma, çürüme, paslanma, bozulma ve yenim gibi sözcüklerle karşılanabilir. ⓘ

Yüzeyleri uygun şekilde korunmayan metal ve metal alaşımlarının bozunmaları önemli bir teknolojik sorundur. ⓘ

Galvanik korozyon

Bir alüminyum plakanın galvanik korozyonu, plaka yumuşak çelik bir yapısal desteğe bağlandığında meydana gelmiştir. ⓘ

Galvanik korozyon, iki farklı metalin birbiriyle fiziksel veya elektriksel teması olduğunda ve ortak bir elektrolite daldırıldığında veya aynı metal farklı konsantrasyonlarda elektrolite maruz kaldığında meydana gelir. Galvanik bir çiftte, daha aktif metal (anot) daha hızlı bir şekilde aşınırken, daha soy metal (katot) daha yavaş bir şekilde aşınır. Ayrı ayrı daldırıldığında, her metal kendi hızında aşınır. Hangi tür metal(ler)in kullanılacağı galvanik seriler takip edilerek kolayca belirlenebilir. Örneğin, çinko genellikle çelik yapılar için kurban anot olarak kullanılır. Galvanik korozyon, denizcilik endüstrisinin ve ayrıca suyun (tuz içeren) borulara veya metal yapılara temas ettiği her yerde büyük ilgi görmektedir. ⓘ

Anodun göreceli boyutu, metal türleri ve çalışma koşulları (sıcaklık, nem, tuzluluk vb.) gibi faktörler galvanik korozyonu etkiler. Anot ve katodun yüzey alanı oranı, malzemelerin korozyon oranlarını doğrudan etkiler. Galvanik korozyon genellikle kurban anotların kullanılmasıyla önlenir. ⓘ

Galvanik seriler

Herhangi bir ortamda (standart bir ortam havalandırılmış, oda sıcaklığındaki deniz suyudur), iyonlarının yüzeye ne kadar güçlü bağlandığına bağlı olarak bir metal diğerlerinden ya daha asil ya da daha aktif olacaktır. Elektriksel temas halindeki iki metal aynı elektronları paylaşır, böylece her yüzeydeki "çekişme" iki malzeme arasındaki serbest elektronlar için rekabete benzer. Elektroliti aynı yönde iyon akışı için bir konak olarak kullanan soy metal, aktif olandan elektron alacaktır. Ortaya çıkan kütle akışı veya elektrik akımı, ilgilenilen ortamda bir malzeme hiyerarşisi oluşturmak için ölçülebilir. Bu hiyerarşiye galvanik seri adı verilir ve korozyonun tahmin edilmesi ve anlaşılmasında faydalıdır. ⓘ

Korozyon giderme

Çoğu zaman korozyon ürünlerini kimyasal olarak gidermek mümkündür. Örneğin, deniz jölesi formundaki fosforik asit, pası gidermek için genellikle demir içeren aletlere veya yüzeylere uygulanır. Korozyon giderme işlemi, pürüzsüz bir yüzey oluşturmak için alttaki metalin bazı katmanlarını kaldıran elektropolisaj ile karıştırılmamalıdır. Örneğin, fosforik asit bakırı elektro-parlatmak için de kullanılabilir, ancak bunu bakır korozyon ürünlerini değil, bakırı kaldırarak yapar. ⓘ

Korozyona karşı direnç

Bazı metaller korozyona karşı diğerlerinden daha dirençlidir (bazı örnekler için galvanik serilere bakınız). Metalleri korozyondan (oksidasyon) korumanın boyama, sıcak daldırma galvanizleme, katodik koruma ve bunların kombinasyonları dahil olmak üzere çeşitli yolları vardır. ⓘ

İçsel kimya

Altın külçeleri jeolojik zaman ölçeğinde bile doğal olarak korozyona uğramaz. ⓘ

Korozyona en dirençli malzemeler, korozyonun termodinamik olarak elverişsiz olduğu malzemelerdir. Altın veya platinin herhangi bir korozyon ürünü kendiliğinden saf metale dönüşme eğilimindedir, bu nedenle bu elementler Dünya'da metalik formda bulunabilir ve uzun zamandır değerlidir. Daha yaygın "baz" metaller ancak daha geçici yollarla korunabilir. ⓘ

Bazı metaller, korozyonları termodinamik olarak elverişli olsa da doğal olarak yavaş reaksiyon kinetiğine sahiptir. Bunlar çinko, magnezyum ve kadmiyum gibi metalleri içerir. Bu metallerin korozyonu sürekli ve devamlı olsa da, kabul edilebilir derecede yavaş bir hızda gerçekleşir. Uç bir örnek olarak, oksidasyon sırasında büyük miktarda enerji açığa çıkaran, ancak normal koşullar altında elektrokimyasal korozyona karşı etkili bir şekilde bağışıklık kazanacak kadar yavaş bir kinetiğe sahip olan grafit verilebilir. ⓘ

Pasivasyon

Pasivasyon, metal yüzeyinde pasif film olarak bilinen ve daha fazla oksidasyona karşı bir bariyer görevi gören ultra ince bir korozyon ürünleri filminin kendiliğinden oluşması anlamına gelir. Pasif filmin kimyasal bileşimi ve mikro yapısı alttaki metalden farklıdır. Alüminyum, paslanmaz çelikler ve alaşımlar üzerindeki tipik pasif film kalınlığı 10 nanometredir. Pasif film, ısıtıldığında oluşan ve mikrometre kalınlık aralığında olan oksit tabakalarından farklıdır - pasif film çıkarıldığında veya hasar gördüğünde iyileşirken oksit tabakası iyileşmez. Hava, su ve toprak gibi doğal ortamlarda orta pH değerinde pasivasyon alüminyum, paslanmaz çelik, titanyum ve silikon gibi malzemelerde görülür. ⓘ

Pasivasyon öncelikle metalürjik ve çevresel faktörler tarafından belirlenir. PH'ın etkisi Pourbaix diyagramları kullanılarak özetlenmiştir, ancak diğer birçok faktör etkilidir. Pasivasyonu engelleyen bazı koşullar arasında alüminyum ve çinko için yüksek pH, paslanmaz çelik için düşük pH veya klorür iyonlarının varlığı, titanyum için yüksek sıcaklık (bu durumda oksit elektrolit yerine metal içinde çözünür) ve silikon için florür iyonları bulunur. Öte yandan, betonun alkali ortamının çelik inşaat demiri için yaptığı gibi, olağandışı koşullar normalde korumasız olan malzemelerin pasifleşmesine neden olabilir. Cıva veya sıcak lehim gibi sıvı bir metale maruz kalmak genellikle pasivasyon mekanizmalarını atlatabilir. ⓘ

Pasifleştirilmiş malzemelerde korozyon

Pasivasyon korozyon hasarını azaltmada son derece yararlıdır, ancak pasifleştirici bir film oluşturma yeteneği engellenirse yüksek kaliteli bir alaşım bile korozyona uğrayacaktır. Bu malzeme grubunun uzun ömürlü performansı için belirli bir ortam için doğru malzeme sınıfının doğru seçilmesi önemlidir. Kimyasal veya mekanik faktörler nedeniyle pasif filmde bozulma meydana gelirse, ortaya çıkan başlıca korozyon türleri çukur korozyonu, çatlak korozyonu ve gerilme korozyonu çatlamasını içerebilir. ⓘ

Çukur korozyonu

Çukur korozyonunun kesitini gösteren diyagram ⓘ

Düşük oksijen konsantrasyonları veya anyon olarak rekabet eden klorür gibi türlerin yüksek konsantrasyonları gibi belirli koşullar, belirli bir alaşımın pasifleştirici bir filmi yeniden oluşturma yeteneğine müdahale edebilir. En kötü durumda, yüzeyin neredeyse tamamı korumalı kalacaktır, ancak küçük yerel dalgalanmalar birkaç kritik noktada oksit filmini bozacaktır. Bu noktalardaki korozyon büyük ölçüde artacak ve koşullara bağlı olarak çeşitli tiplerde korozyon çukurlarına neden olabilecektir. Korozyon çukurları yalnızca oldukça aşırı koşullar altında oluşurken, koşullar normale döndüğünde bile büyümeye devam edebilirler, çünkü bir çukurun içi doğal olarak oksijenden yoksundur ve yerel olarak pH çok düşük değerlere düşer ve otokatalitik bir süreç nedeniyle korozyon hızı artar. Aşırı durumlarda, aşırı uzun ve dar korozyon çukurlarının keskin uçları, normalde sağlam olan alaşımların parçalanabileceği noktaya kadar stres yoğunlaşmasına neden olabilir; görünmeyecek kadar küçük bir delikle delinmiş ince bir film, başparmak büyüklüğündeki bir çukuru gözlerden gizleyebilir. Bu sorunlar özellikle tehlikelidir çünkü bir parça veya yapı arızalanmadan önce tespit edilmeleri zordur. Çukurlaşma, pasifleştirilmiş alaşımlarda en yaygın ve zarar verici korozyon biçimlerinden biri olmaya devam etmektedir, ancak alaşımın ortamının kontrol edilmesiyle önlenebilir. ⓘ

Pitting, genellikle küçük bir alanın pasifleştirilmesinin bir sonucu olarak metalde küçük bir delik veya boşluk oluştuğunda ortaya çıkar. Bu alan anodik hale gelirken, kalan metalin bir kısmı katodik hale gelir ve lokalize bir galvanik reaksiyon üretir. Bu küçük alandaki bozulma metale nüfuz eder ve arızaya yol açabilir. Bu korozyon türünün tespit edilmesi genellikle zordur çünkü genellikle nispeten küçüktür ve korozyona neden olan bileşikler tarafından örtülüp gizlenebilir. ⓘ

Kaynak çürümesi ve bıçak hattı saldırısı

Tip 304 paslanmaz çelik yüzeyin normal mikroyapısı ⓘ

Daha geniş taneler arası sınırlar gösteren hassaslaştırılmış metalik mikroyapı ⓘ

Paslanmaz çelik, pasifleştirme davranışı önemli bir alaşım bileşeninin (krom, en az %11,5) varlığına bağlı olduğundan özel korozyon zorlukları oluşturabilir. Yüksek kaynak ve ısıl işlem sıcaklıkları nedeniyle, paslanmaz alaşımların tane sınırlarında krom karbürler oluşabilir. Bu kimyasal reaksiyon, tane sınırına yakın bölgedeki malzemenin kromunu çalar ve bu bölgeleri korozyona karşı çok daha az dirençli hale getirir. Bu durum, yakınlardaki iyi korunmuş alaşımla galvanik bir çift oluşturarak, yüksek korozif ortamlarda "kaynak çürümesine" (ısıdan etkilenen bölgelerdeki tane sınırlarının korozyona uğraması) yol açar. Bu süreç, kaynaklı bağlantıların mekanik mukavemetini zaman içinde ciddi şekilde azaltabilir. ⓘ

Mikroyapıda krom karbürler oluşmuşsa bir paslanmaz çeliğin "hassaslaşmış" olduğu söylenir. Normalize edilmiş 304 tipi paslanmaz çeliğin tipik bir mikroyapısında hassasiyet belirtisi görülmezken, aşırı hassaslaştırılmış bir çelikte tane sınırı çökeltilerinin varlığı görülür. Hassaslaştırılmış mikroyapıdaki koyu çizgiler, tane sınırları boyunca oluşan krom karbür ağlarıdır. ⓘ

Düşük karbon içerikli veya titanyum ve niyobyum (sırasıyla 321 ve 347 tiplerinde) gibi karbon "alıcıları" eklenmiş özel alaşımlar bu etkiyi önleyebilir, ancak ikincisi benzer "bıçak hattı saldırısı" olgusunu önlemek için kaynak sonrası özel ısıl işlem gerektirir. Adından da anlaşılacağı gibi, korozyon kaynağa bitişik çok dar bir bölgeyle sınırlıdır, genellikle sadece birkaç mikrometre genişliğindedir, bu da daha az fark edilir olmasını sağlar. ⓘ

Çatlak korozyonu

Deniz suyu tuzdan arındırma tesisindeki bir ısı eşanjörünün boru ve boru sacı (her ikisi de 316 tipi paslanmaz çelikten yapılmıştır) arasındaki çatlakta korozyon ⓘ

Yarık korozyonu, çalışma sıvısının ortamdan erişiminin sınırlı olduğu kapalı alanlarda (yarıklar) meydana gelen lokalize bir korozyon şeklidir. Diferansiyel bir havalandırma hücresinin oluşumu yarıkların içinde korozyona yol açar. Yarıklara örnek olarak parçalar arasındaki boşluklar ve temas alanları, conta veya keçelerin altı, çatlaklar ve dikişlerin içi, tortularla dolu boşluklar ve çamur yığınlarının altı verilebilir. ⓘ

Yarık korozyonu, yarık tipi (metal-metal, metal-metal olmayan), yarık geometrisi (boyut, yüzey kalitesi) ve metalürjik ve çevresel faktörlerden etkilenir. Çatlak korozyonuna yatkınlık ASTM standart prosedürleri ile değerlendirilebilir. Bir malzemenin çatlak korozyonuna karşı direncini sıralamak için genellikle kritik bir çatlak korozyonu sıcaklığı kullanılır. ⓘ

Hidrojen kanal açma

Kimya endüstrisinde hidrojen kanal açma, korozif bir maddenin, korozyona uğramış boru bileşenlerinin ve hidrojen gazı kabarcıklarının etkileşimiyle oluşan kanalların boruları korozyona uğratmasıdır. Örneğin, sülfürik asit (H₂SO₄) çelik borulardan aktığında, çelikteki demir asitle reaksiyona girerek demir sülfat (FeSO₄) ve hidrojen gazından (H₂) oluşan bir pasivasyon kaplaması oluşturur. Demir sülfat kaplama çeliği daha fazla reaksiyona karşı koruyacaktır; ancak hidrojen kabarcıkları bu kaplamaya temas ederse, kaplama kaldırılacaktır. Böylece, hareket eden bir kabarcık tarafından bir oluk oluşturulacak ve aside daha fazla çelik maruz kalacaktır: bir kısır döngü. Oluk açma, sonraki kabarcıkların aynı yolu izleme eğilimi ile daha da kötüleşir. ⓘ

Yüksek sıcaklık korozyonu

Yüksek sıcaklık korozyonu, bir malzemenin (tipik olarak bir metal) ısınmanın bir sonucu olarak kimyasal olarak bozulmasıdır. Korozyonun bu galvanik olmayan şekli, bir metalin oksijen, kükürt veya ilgili malzemeyi oksitleyebilen (veya oksitlenmesine yardımcı olan) diğer bileşikleri içeren sıcak bir atmosfere maruz kalması durumunda ortaya çıkabilir. Örneğin, havacılıkta, enerji üretiminde ve hatta araba motorlarında kullanılan malzemeler, potansiyel olarak yüksek derecede aşındırıcı yanma ürünleri içeren bir atmosfere maruz kalabilecekleri yüksek sıcaklıktaki sürekli sürelere dayanmak zorundadır. ⓘ

Yüksek sıcaklık korozyonu ürünleri potansiyel olarak mühendisin avantajına dönüştürülebilir. Örneğin paslanmaz çelikler üzerinde oksit oluşumu, daha fazla atmosferik saldırıyı önleyen koruyucu bir tabaka sağlayabilir ve bir malzemenin düşmanca koşullarda hem oda hem de yüksek sıcaklıklarda sürekli olarak kullanılmasına izin verebilir. Sıkıştırılmış oksit tabakası sırları şeklindeki bu tür yüksek sıcaklık korozyon ürünleri, metalik (veya metalik ve seramik) yüzeylerin yüksek sıcaklıkta kayarak teması sırasında aşınmayı önler veya azaltır. Termal oksidasyon, nanoteller ve ince filmler de dahil olmak üzere kontrollü oksit nano yapılarının elde edilmesine yönelik bir yol olarak da yaygın şekilde kullanılmaktadır. ⓘ

Mikrobiyal korozyon

Mikrobiyal korozyon veya yaygın olarak bilinen adıyla mikrobiyolojik olarak etkilenmiş korozyon (MIC), genellikle kemoototroflar olmak üzere mikroorganizmaların neden olduğu veya teşvik ettiği bir korozyondur. Oksijen varlığında veya yokluğunda hem metalik hem de metalik olmayan malzemeler için geçerli olabilir. Sülfat indirgeyen bakteriler oksijen yokluğunda (anaerobik) aktiftir; hidrojen sülfür üreterek sülfür stres çatlamasına neden olurlar. Oksijen varlığında (aerobik), bazı bakteriler demiri doğrudan demir oksitlere ve hidroksitlere oksitleyebilir, diğer bakteriler sülfürü oksitleyerek sülfürik asit üretir ve biyojenik sülfür korozyonuna neden olur. Korozyon ürünlerinin birikintilerinde konsantrasyon hücreleri oluşabilir ve bu da lokal korozyona yol açar. ⓘ

Hızlandırılmış düşük su korozyonu (ALWC), düşük su gelgit işaretine yakın deniz suyundaki çelik kazıkları etkileyen özellikle agresif bir MIC şeklidir. Asitle muamele edildiğinde hidrojen sülfür kokan turuncu bir çamur ile karakterize edilir. Korozyon oranları çok yüksek olabilir ve tasarım korozyon payları kısa sürede aşılarak çelik kazıkların erken hasar görmesine yol açabilir. İnşaat sırasında kaplanmış ve katodik koruma uygulanmış kazıklar ALWC'ye karşı hassas değildir. Korumasız kazıklarda, korozyonu engellemek için etkilenen alanlara yerel olarak kurban anotlar monte edilebilir veya tam bir güçlendirilmiş kurban anot sistemi kurulabilir. Etkilenen alanlar, kurban anotlar kullanılarak veya metali daha fazla saldırıdan korumaya yardımcı olacak kireçli bir tortu üretmek için inert bir anoda akım uygulayarak katodik koruma kullanılarak da işlenebilir. ⓘ

Metal tozlama

Metal tozlaşması, duyarlı malzemeler sentez gazı ve diğer yüksek CO'lu ortamlar gibi yüksek karbon aktivitesine sahip ortamlara maruz kaldığında ortaya çıkan yıkıcı bir korozyon şeklidir. Korozyon, dökme metalin metal tozuna dönüşmesi şeklinde kendini gösterir. Şüphelenilen mekanizma ilk olarak metalin yüzeyinde, genellikle buhar fazındaki karbon monoksitten (CO) kaynaklanan bir grafit tabakasının birikmesidir. Bu grafit tabakasının daha sonra metal yüzeyinden uzaklaşan metastabil M₃C türleri (burada M metaldir) oluşturduğu düşünülmektedir. Bununla birlikte, bazı rejimlerde metal atomlarının grafit tabakasına doğrudan aktarıldığını gösteren hiçbir M₃C türü gözlenmez. ⓘ

Korozyona karşı koruma

ABD ordusu, helikopterler gibi ekipmanları korozyondan korumak ve böylece milyonlarca dolar tasarruf etmek için shrink ambalajla sarıyor ⓘ

Hava koşullarına, tuzlu suya, asitlere veya diğer düşmanca ortamlara maruz kalan metalik nesnelerdeki korozyon hasarını yavaşlatmak için çeşitli işlemler kullanılır. Korozyona karşı son derece savunmasız olan bazı korunmasız metalik alaşımlar, örneğin neodimyum mıknatıslarda kullanılanlar, korozyonu engellemek için uygun şekilde işlem görmedikçe kuru ve sıcaklığa dayanıklı iç ortamlarda bile parçalanabilir veya toz haline gelebilir. ⓘ

Yüzey işlemleri

Korozyonu önlemek için yüzey işlemleri kullanıldığında, boşluk, çatlak veya iğne deliği kusurları olmaksızın tam kaplama sağlamak için büyük özen gösterilmelidir. Küçük kusurlar "Aşil'in topuğu" gibi davranarak korozyonun iç kısma nüfuz etmesine izin verebilir ve dış koruyucu tabaka bir süre için görünüşte sağlam kalsa bile kapsamlı hasara neden olabilir. ⓘ

Uygulanan kaplamalar

Galvaniz yüzey ⓘ

Kaplama, boyama ve emaye uygulaması en yaygın korozyon önleyici işlemlerdir. Bunlar, zarar verici ortam ile yapısal malzeme arasında korozyona dayanıklı bir malzeme bariyeri sağlayarak çalışır. Kozmetik ve üretim sorunlarının yanı sıra, mekanik esneklik ile aşınma ve yüksek sıcaklığa karşı direnç arasında ödünleşimler olabilir. Kaplamalar genellikle sadece küçük bölümlerde başarısız olur, ancak kaplama alt tabakadan daha asil ise (örneğin, çelik üzerindeki krom), galvanik bir çift, açıkta kalan herhangi bir alanın kaplanmamış bir yüzeye göre çok daha hızlı korozyona uğramasına neden olacaktır. Bu nedenle, genellikle çinko veya kadmiyum gibi aktif metallerle kaplama yapmak akıllıca olacaktır. Çinko kaplama yeterince kalın değilse yüzey kısa süre içinde paslanmanın belirgin olduğu çirkin bir hal alır. Tasarım ömrü doğrudan metal kaplama kalınlığı ile ilgilidir. ⓘ

Elektrikli demiryolu hattında paslanan çelik gantry ⓘ

Rulo veya fırça ile boyama dar alanlar için daha çok tercih edilir; çelik güverteler ve sahil uygulamaları gibi daha geniş kaplama alanları için sprey daha iyi olacaktır. Örneğin Durabak-M26 gibi esnek poliüretan kaplamalar, oldukça dayanıklı kaymaya dirençli bir membran ile anti-korozif bir sızdırmazlık sağlayabilir. Boyalı kaplamaların uygulanması nispeten kolaydır ve hızlı kuruma sürelerine sahiptir, ancak sıcaklık ve nem kuruma sürelerinin değişmesine neden olabilir. Günümüzde, petrol bazlı polimer kullanılarak yapılan organik kaplamalar, yenilenebilir kaynak bazlı birçok organik kaplama ile değiştirilmektedir. Çeşitli araçlar veya bağlayıcılar arasında poliüretanlar bu tür girişimlerde en çok araştırılan polimerdir. ⓘ

Reaktif kaplamalar

Ortam kontrol ediliyorsa (özellikle devridaim sistemlerinde), genellikle korozyon önleyiciler eklenebilir. Bu kimyasallar elektrokimyasal reaksiyonları bastırmak için açıkta kalan metal yüzeyler üzerinde elektriksel olarak yalıtkan veya kimyasal olarak geçirimsiz bir kaplama oluşturur. Bu tür yöntemler sistemi kaplamadaki çiziklere veya kusurlara karşı daha az hassas hale getirir, çünkü metalin maruz kaldığı her yerde ekstra inhibitörler kullanılabilir. Korozyonu engelleyen kimyasallar arasında sert sudaki bazı tuzlar (Roma su sistemleri mineral birikintileriyle ünlüdür), kromatlar, fosfatlar, polianilin, diğer iletken polimerler ve yüzey aktif maddelere (yani iyonik uç gruplara sahip uzun zincirli organik moleküller) benzeyen çok çeşitli özel olarak tasarlanmış kimyasallar bulunur. ⓘ

Anodizasyon

Bu tırmanma inişi sarı bir yüzeyle anodize edilmiştir. ⓘ

Alüminyum alaşımları genellikle bir yüzey işleminden geçer. Banyodaki elektrokimyasal koşullar dikkatlice ayarlanır, böylece metalin oksit filminde birkaç nanometre genişliğinde tek tip gözenekler ortaya çıkar. Bu gözenekler, oksitin pasifleştirme koşullarının izin verdiğinden çok daha kalın büyümesini sağlar. İşlemin sonunda gözeneklerin kapanmasına izin verilerek normalden daha sert bir yüzey tabakası oluşturulur. Bu kaplama çizilirse, hasarlı alanı korumak için normal pasivasyon işlemleri devreye girer. ⓘ

Eloksal, hava koşullarına ve korozyona karşı çok dayanıklıdır, bu nedenle bina cepheleri ve yüzeyin elementlerle düzenli olarak temas edeceği diğer alanlar için yaygın olarak kullanılır. Esnek olmasına rağmen sık sık temizlenmelidir. Temizlenmeden bırakılırsa, panel kenarında doğal olarak lekelenme meydana gelecektir. Anodizasyon, bir anodu daha aktif bir anotla temas ettirerek katoda dönüştürme işlemidir. ⓘ

Biyofilm kaplamalar

Yüksek korozif ortamlarda metallerin yüzeyine belirli bakteri türlerinin filmlerinin uygulanmasıyla yeni bir koruma şekli geliştirilmiştir. Bu işlem korozyon direncini önemli ölçüde artırmaktadır. Alternatif olarak, antimikrobiyal üreten biyofilmler, sülfat indirgeyen bakterilerden kaynaklanan yumuşak çelik korozyonunu engellemek için kullanılabilir. ⓘ

Kontrollü geçirgenlik kalıbı

Kontrollü geçirgenlik kalıbı (CPF), beton yerleştirme sırasında örtünün dayanıklılığını doğal olarak artırarak donatının korozyonunu önleyen bir yöntemdir. CPF, karbonatlaşma, klorürler, don ve aşınmanın etkileriyle mücadele etmek için ortamlarda kullanılmıştır. ⓘ

Katodik koruma

Katodik koruma (CP), bir metal yüzeyi elektrokimyasal bir hücrenin katodu haline getirerek korozyonu kontrol etme tekniğidir. Katodik koruma sistemleri en yaygın olarak çelik boru hatlarını ve tankları; çelik iskele kazıklarını, gemileri ve açık deniz petrol platformlarını korumak için kullanılır. ⓘ

Kurban anot koruması

Bir geminin gövdesine takılan kurban anot ⓘ

Etkili CP için çelik yüzeyin potansiyeli, metal yüzey tekdüze bir potansiyele sahip olana kadar daha negatif polarize edilir (itilir). Düzgün bir potansiyel ile korozyon reaksiyonu için itici güç durdurulur. Galvanik CP sistemlerinde anot malzemesi çeliğin etkisi altında korozyona uğrar ve sonunda değiştirilmesi gerekir. Polarizasyon, anot ve katot arasındaki elektrot potansiyeli farkından kaynaklanan, anottan katoda doğru akım akışından kaynaklanır. En yaygın kurban anot malzemeleri alüminyum, çinko, magnezyum ve ilgili alaşımlardır. Alüminyum en yüksek kapasiteye sahiptir ve magnezyum en yüksek tahrik voltajına sahiptir ve bu nedenle direncin daha yüksek olduğu yerlerde kullanılır. Çinko genel amaçlıdır ve galvanizleme için temel oluşturur. ⓘ

Kurbanlık anotlarla ilgili bir dizi sorun bulunmaktadır. Bunlar arasında, çevresel açıdan bakıldığında, çinko, magnezyum, alüminyum ve kadmiyum gibi ağır metallerin deniz suyu da dahil olmak üzere çevreye salınması yer almaktadır. Çalışma perspektifinden bakıldığında, kurban anot sistemlerinin Etkilenen Akım Katodik Koruma (ICCP) sistemleri gibi modern katodik koruma sistemlerinden daha az hassas olduğu düşünülmektedir. Gerekli korumayı sağlama kabiliyetlerinin dalgıçlar tarafından sualtı denetimi yoluyla düzenli olarak kontrol edilmesi gerekir. Ayrıca, sınırlı bir kullanım ömrüne sahip olduklarından, kurban anotların zaman içinde düzenli olarak değiştirilmesi gerekir. ⓘ

Etkilenmiş akım katodik koruma

Daha büyük yapılar için galvanik anotlar tam koruma sağlamak için yeterli akımı ekonomik olarak sağlayamaz. Etkilenen akım katodik koruma (ICCP) sistemleri bir DC güç kaynağına (katodik koruma redresörü gibi) bağlı anotlar kullanır. ICCP sistemleri için anotlar, çeşitli özel malzemelerden boru ve katı çubuk şekilleridir. Bunlar arasında yüksek silikonlu dökme demir, grafit, karışık metal oksit veya platin kaplı titanyum veya niyobyum kaplı çubuk ve teller bulunur. ⓘ

Anodik koruma

Anodik koruma, korunacak yapı üzerinde anodik akımı etkiler (katodik korumanın tersi). Pasiflik gösteren metaller (örneğin paslanmaz çelik) ve geniş bir potansiyel aralığında uygun şekilde küçük pasif akım için uygundur. Sülfürik asit çözeltileri gibi agresif ortamlarda kullanılır. Anodik koruma, metali pasif durumda tutarak korozyona karşı koruma sağlayan elektrokimyasal bir yöntemdir ⓘ

Korozyon oranı

Bu neodim mıknatıslar sadece 5 ay dışarıda kaldıktan sonra son derece hızlı bir şekilde korozyona uğradı ⓘ

Bir oksit tabakasının oluşumu, çeşitli durumlarda oksit tabakası oluşumunu tahmin etmek ve kontrol etmek için kullanılan Deal-Grove modeli ile açıklanmaktadır. Korozyonu ölçmek için basit bir test ağırlık kaybı yöntemidir. Bu yöntem, temiz tartılmış bir metal veya alaşım parçasının belirli bir süre korozif ortama maruz bırakılmasını, ardından korozyon ürünlerini gidermek için temizlenmesini ve ağırlık kaybını belirlemek için parçanın tartılmasını içerir. Korozyon oranı (R) şu şekilde hesaplanır ⓘ

$R={\frac {kW}{\rho At}}$ ⓘ

burada k bir sabittir, W metalin t zamanındaki ağırlık kaybı, A maruz kalan metalin yüzey alanı ve ρ metalin yoğunluğudur (g/cm³ cinsinden). ⓘ

Korozyon oranı için diğer yaygın ifadeler penetrasyon derinliği ve mekanik özelliklerin değişimidir. ⓘ

Ekonomik etki

Yıkılan Gümüş Köprü, Ohio tarafından görüldüğü gibi ⓘ

2002 yılında ABD Federal Karayolu İdaresi, ABD endüstrisinde metalik korozyonla ilişkili doğrudan maliyetler üzerine "ABD'de Korozyon Maliyetleri ve Önleyici Stratejiler" başlıklı bir çalışma yayınlamıştır. 1998 yılında, ABD'de korozyonun toplam yıllık doğrudan maliyeti yaklaşık 276 milyar dolardı (ABD gayri safi yurtiçi hasılasının yaklaşık %3,2'si). Beş spesifik sektöre ayrıldığında, ekonomik kayıplar altyapıda 22.6 milyar dolar; üretim ve imalatta 17.6 milyar dolar; ulaşımda 29.7 milyar dolar; hükümette 20.1 milyar dolar ve kamu hizmetlerinde 47.9 milyar dolardır. ⓘ

Pas, köprü kazalarının en yaygın nedenlerinden biridir. Pas, başlangıçtaki demir kütlesinden çok daha yüksek bir hacme sahip olduğundan, birikmesi bitişik parçaları zorlayarak arızaya da neden olabilir. Mianus Nehri Köprüsü'nün 1983 yılında çökmesinin nedeni, yatakların içten paslanması ve yol döşemesinin bir köşesini desteğinden ayırmasıydı. Döşemenin aşağıdaki nehre düşmesi sonucu o sırada karayolunda bulunan üç sürücü hayatını kaybetmiştir. Daha sonra yapılan NTSB soruşturması, yoldaki bir giderin yolun yeniden kaplanması için tıkandığını ve tıkanıklığın açılmadığını göstermiştir; sonuç olarak, akış suyu destek askılarına nüfuz etmiştir. Pas, 1967 yılında Batı Virginia'da meydana gelen Silver Bridge felaketinde de önemli bir faktördü; çelik asma köprü bir dakika içinde çökmüş ve o sırada köprüde bulunan 46 sürücü ve yolcu hayatını kaybetmişti. ⓘ

Benzer şekilde, beton kaplı çelik ve demirin korozyona uğraması betonun dökülmesine neden olarak ciddi yapısal sorunlar yaratabilir. Betonarme köprülerde en sık görülen arıza modlarından biridir. Yarı hücre potansiyeline dayalı ölçüm cihazları, beton yapının tamamen bozulmasından önce potansiyel korozyon noktalarını tespit edebilir. ⓘ

20-30 yıl öncesine kadar galvanizli çelik borular, tek ve çok aileli konutların yanı sıra ticari ve kamu inşaatları için içme suyu sistemlerinde yaygın olarak kullanılmaktaydı. Günümüzde bu sistemler uzun zaman önce koruyucu çinkoyu tüketmiş ve içten içe korozyona uğrayarak kötü su kalitesine ve boru arızalarına neden olmaktadır. Sigorta sektörü boru arızaları nedeniyle oluşacak hasar dalgasına hazırlanırken ev sahipleri, apartman sakinleri ve kamu altyapısı üzerindeki ekonomik etkinin 22 milyar dolar olduğu tahmin edilmektedir. ⓘ

Ametallerde korozyon

Çoğu seramik malzeme korozyona karşı neredeyse tamamen bağışıktır. Onları bir arada tutan güçlü kimyasal bağlar yapıda çok az serbest kimyasal enerji bırakır; zaten korozyona uğramış olarak düşünülebilirler. Korozyon meydana geldiğinde, bu elektrokimyasal bir süreçten ziyade neredeyse her zaman malzemenin basit bir çözünmesi veya kimyasal reaksiyonudur. Seramiklerde korozyona karşı korumanın yaygın bir örneği, sudaki çözünürlüğünü azaltmak için soda-kireç camına eklenen kireçtir; saf sodyum silikat kadar çözünür olmasa da, normal cam neme maruz kaldığında mikroskobik altı kusurlar oluşturur. Kırılganlığı nedeniyle bu tür kusurlar, oda sıcaklığındaki ilk birkaç saat içinde bir cam nesnenin mukavemetinde dramatik bir azalmaya neden olur. ⓘ

Polimerlerin korozyonu

Doğal kauçuk borularda ozon çatlaması ⓘ

Polimer bozunması birkaç karmaşık ve genellikle yeterince anlaşılmamış fizyokimyasal süreç içerir. Bunlar burada tartışılan diğer süreçlerden çarpıcı biçimde farklıdır ve bu nedenle "korozyon" terimi bunlara yalnızca kelimenin gevşek anlamıyla uygulanmaktadır. Büyük moleküler ağırlıkları nedeniyle, belirli bir polimer kütlesinin başka bir maddeyle karıştırılmasıyla çok az entropi kazanılabilir, bu da onları genellikle çözünmesi oldukça zor hale getirir. Çözünme bazı polimer uygulamalarında bir sorun olsa da, buna karşı tasarım yapmak nispeten basittir. ⓘ

Daha yaygın ve ilgili bir sorun ise küçük moleküllerin yapıya sızarak mukavemet ve sertliği azalttığı ve hacim değişikliğine neden olduğu "şişme "dir. Tersine, birçok polimer (özellikle esnek vinil) kasıtlı olarak plastikleştiricilerle şişirilir, bu da yapıdan sızarak kırılganlığa veya diğer istenmeyen değişikliklere neden olabilir. ⓘ

Bununla birlikte, en yaygın bozunma şekli polimer zincir uzunluğundaki azalmadır. Polimer zincirlerini kıran mekanizmalar DNA üzerindeki etkileri nedeniyle biyologlara aşinadır: iyonlaştırıcı radyasyon (en yaygın olarak ultraviyole ışık), serbest radikaller ve oksijen, ozon ve klor gibi oksitleyiciler. Ozon çatlaması, örneğin doğal kauçuğu etkileyen iyi bilinen bir sorundur. Plastik katkı maddeleri bu süreci çok etkili bir şekilde yavaşlatabilir ve UV emici bir pigment (örneğin titanyum dioksit veya karbon siyahı) kadar basit olabilir. Plastik alışveriş poşetleri genellikle bu katkı maddelerini içermez, böylece ultra ince çöp parçacıkları olarak daha kolay parçalanırlar. ⓘ

Cam korozyonu

Cam korozyonu ⓘ

Cam, yüksek derecede korozyon direnci ile karakterize edilir. Suya karşı yüksek direnci nedeniyle ilaç endüstrisinde genellikle birincil ambalaj malzemesi olarak kullanılır, çünkü çoğu ilaç sulu bir çözelti içinde muhafaza edilir. Suya dayanıklılığının yanı sıra cam, kimyasal olarak agresif bazı sıvılara veya gazlara maruz kaldığında da dayanıklıdır. ⓘ

Cam hastalığı, silikat camların sulu çözeltiler içinde korozyona uğramasıdır. İki mekanizma tarafından yönetilir: difüzyon kontrollü liç (iyon değişimi) ve cam ağının hidrolitik çözünmesi. Her iki mekanizma da temas eden çözeltinin pH'ına güçlü bir şekilde bağlıdır: iyon değişimi oranı pH ile 10-0,5pH'ye kadar azalırken, hidrolitik çözünme oranı pH ile 100,5pH'ye kadar artar. ⓘ

Matematiksel olarak, camların korozyon hızları, suya salınan türlerin toplam miktarının Mi (g) su ile temas eden yüzey alanına S (cm²), temas süresine t (gün) ve camdaki elementin ağırlık kesri içeriğine fi oranı olarak belirlenen NRi (g/cm²-d) elementlerinin normalleştirilmiş korozyon hızları ile karakterize edilir:

$\mathrm {NR} _{i}={\frac {M_{i}}{Sf_{i}t}}$. ⓘ

Genel korozyon hızı her iki mekanizmadan (liç + çözünme) gelen katkıların toplamıdır NRi=NRxi+NRh. Difüzyon kontrollü liç (_iyon değ_işimi) korozyonun ilk aşamasının karakteristiğidir ve camdaki alkali iyonlarının çözeltiden gelen bir hidronyum (H₃O⁺) iyonu ile yer değiştirmesini içerir. Camların yakın yüzey katmanlarında iyon seçici bir tükenmeye neden olur ve maruz kalma süresi ile korozyon hızının ters kare kök bağımlılığını verir. Camlardan katyonların difüzyon kontrollü normalize liç hızı (g/cm²-d) ile verilir:

$\mathrm {NR} x_{i}=2\rho {\sqrt {\frac {D_{i}}{\pi t}}}$, ⓘ

Burada t zaman, Di i-inci katyon etkin difüzyon katsayısı (cm²/d) olup Di = D_i0-10-pH olarak temas eden suyun pH değerine bağlıdır ve ρ camın yoğunluğudur (g/cm³). ⓘ

Cam ağının çözünmesi korozyonun sonraki aşamalarının karakteristik özelliğidir ve seyreltik çözeltilerde (g/cm²-d) zamandan bağımsız bir oranda iyonların su çözeltisine uyumlu bir şekilde salınmasına neden olur:

$\mathrm {NR} h=\rho r_{h}$, ⓘ

burada rh camın sabit hidroliz (çözünme) hızıdır (cm/d). Kapalı sistemlerde sulu fazdan proton tüketimi pH'ı yükseltir ve hidrolize hızlı bir geçişe neden olur. Bununla birlikte, çözeltinin silika ile daha fazla doyması hidrolizi engeller ve camın iyon değiĢimine, örneğin difüzyon kontrollü korozyon rejimine dönmesine neden olur. ⓘ

Tipik doğal koşullarda silikat camların normalleştirilmiş korozyon oranları çok düşüktür ve 10-7-10-5 g/(cm²-d) mertebesindedir. Silikat camların sudaki çok yüksek dayanıklılığı, onları tehlikeli ve nükleer atıkların immobilizasyonu için uygun hale getirir. ⓘ

Cam korozyon testleri

Belirli bir cam bileşeninin eklenmesinin belirli bir temel camın su korozyonuna karşı kimyasal dayanıklılığı üzerindeki etkisi (korozyon testi ISO 719). ⓘ

Camların nötr, bazik ve asidik ortamlarda, simüle edilmiş çevre koşullarında, simüle edilmiş vücut sıvısında, yüksek sıcaklık ve basınçta ve diğer koşullar altında korozyonunu (kimyasal dayanıklılık olarak da adlandırılır) ölçmek için çok sayıda standartlaştırılmış prosedür mevcuttur. ⓘ

ISO 719 standart prosedürü, nötr koşullar altında suda çözünen bazik bileşiklerin ekstraksiyonuna ilişkin bir testi tanımlamaktadır: 2 g cam, partikül boyutu 300-500 μm, 98 °C'de 50 ml 2. sınıf deiyonize suda 60 dakika bekletilir; elde edilen çözeltinin 25 ml'si 0,01 mol/l HCl çözeltisine karşı titre edilir. Nötralizasyon için gerekli HCl hacmi aşağıdaki tabloya göre sınıflandırılır. ⓘ

Ekstrakte edilmiş bazik oksitleri nötralize etmek için gereken 0.01M HCl miktarı, ml	Ekstrakte edilmiş Na2O eşdeğer, μg	Hidrolitik sınıf ⓘ
< 0.1	< 31	1
0.1-0.2	31-62	2
0.2-0.85	62-264	3
0.85-2.0	264-620	4
2.0-3.5	620-1085	5
> 3.5	> 1085	> 5

Standartlaştırılmış ISO 719 testi, alkali bileşenleri zayıf olan veya çıkarılamayan, ancak yine de su tarafından saldırıya uğrayan, örneğin kuvars cam, B₂O₃ cam veya P₂O₅ cam gibi camlar için uygun değildir. ⓘ

Normal camlar aşağıdaki sınıflara ayrılır: Hidrolitik sınıf 1 (Tip I): Nötr cam olarak da adlandırılan bu sınıf borosilikat camları (örneğin Duran, Pyrex, Fiolax) içerir. ⓘ

Bu sınıftaki camlar temel miktarlarda bor oksitleri, alüminyum oksitleri ve toprak alkali oksitleri içerir. Nötr cam, bileşimi sayesinde sıcaklık şoklarına karşı yüksek bir dirence ve en yüksek hidrolitik dirence sahiptir. Alkali çözeltilere karşı zayıf alkali içeriği nedeniyle asit ve nötr çözeltilere karşı yüksek kimyasal direnç gösterir. ⓘ

Hidrolitik sınıf 2 (Tip II): Bu sınıf genellikle yüzey bitirme yoluyla yüksek hidrolitik dirence sahip sodyum silikat camları içerir. Sodyum silikat cam, alkali ve toprak alkali oksit ve öncelikle sodyum oksit ve kalsiyum oksit içeren bir silikat camdır. ⓘ

Hidrolitik sınıf 3 (Tip III): 3. hidrolitik sınıftaki camlar genellikle sodyum silikat camlar içerir ve tip 1 camlara göre iki kat daha zayıf bir ortalama hidrolitik dirence sahiptir. ⓘ

Asit sınıfı DIN 12116 ve alkali sınıfı DIN 52322 (ISO 695), hidrolitik sınıf DIN 12111'den (ISO 719) ayırt edilmelidir. ⓘ

Korozyonun Oluşumu

Metal ve alaşımların kararlı halleri olan bileşik haline dönme eğilimleri yüksektir. Bunun sonucu olarak metaller içinde bulundukları ortamın elemanları ile tepkimeye girerek, önce iyonik hale ve oradan da ortamdaki başka elementlerle birleşerek bileşik haline dönmeye çalışırlar; yani kimyasal değişime uğrarlar ve bozulurlar. Sonuçta metal veya alaşımın fiziksel, kimyasal, mekanik veya elektriksel özelliği istenmeyen değişikliklere (zarara) uğrar. ⓘ

Korozyon, metalik malzemelerin içinde bulundukları ortamla reaksiyona girmeleri sonucu, dışarıdan enerji vermeye gerek olmadan, doğal olarak meydana gelen olaydır. ⓘ

Korozyonun Sebepleri

Korozyon olayları, her ortama ve her farklı tesir mekanizmalarına göre cereyan eder. Buna göre elektro-kimyasal veya kimyasal korozyon farklı olur. Makinalar üzerindeki mutad korozyon tertibatı genel olarak elektro-kimyasal olaylardan ileri gelmektedir. ⓘ