Korozyonun Önlenmesi ve Katodik Koruma

Korozyondan korunma konusu yıllardan beri dile getirilen ancak bir türlü gereken önemin verilmediği, son yıllarda Avrupa Birliği sürecine girilmesiyle birlikte yabancı standartların ve yabancı yatırımcıların dayatması ve ülkemizdeki bilinçli yetişmiş eleman sayısının artması neticesinde yavaş yavaş hak ettiği konuma ulaşmaktadır. Korozyondan dolayı uğranan ekonomik kayıp gelişmiş ülkelerde GSMH’nin %1’i iken az gelişmiş ve gelişmekte olan ülkelerde bu oran %5’lere ulaşmaktadır. Bu oran ülkemizin kaybetmeye tahammül edemeyeceği kadar yüksek rakamlarda kaynak kaybı anlamına gelmektedir. Dış yıldırımlık ve topraklama tesislerinde de korozyon hem sistemlerin ömrü hem de güvenilirlik açısından büyük bir sorun yaratmaktadır. Özellikle standartlar dışında üretilen paratoner ve topraklama tesisat malzemeleri kısa zamanda korozyona uğrayarak sistemlerin güvenilirliğini tehlikeye atmaktadırlar.

Korozyon sonucu hasar gören bir PV santral koruması

Elektrik Mühendisleri olarak standartlar dışı üretime hayır politikamızın önemi bu noktada bir kez daha ön plana çıkmaktadır. Malzemelerin zaman içerisinde bulundukları ortamın etkisiyle tahribata uğraması korozyon olarak tanımlanır. Korozyonun en fazla görüldüğü malzeme türü ise elektro kimyasal reaksiyonlara eğilimlerinin yüksek olmasından dolayı metallerdir. Metallerin korozyona uğrama miktarları oksijene olan ilgileriyle alakalıdır. Serbest halde kararlı olan (Titanyum vb) metallerin korozyon dayanımları daha yüksekken, oksijen ilgisi nispeten daha fazla olan (demir vb) metaller daha kolay oksitlenme eğilimindedirler. Metallerin korozyona uğramaları için ana kriter oksijen ilgileriyken bunun yanı sıra birçok yan etken de mevcuttur. Mesela Aluminyum oksijen ilgisinin iyi olmasından dolayı korozyon direnci yüksek bir malzeme halini alır. Şöyle ki alüminyumun dış yüzeyi çok hızlı oksitlenir ve yüzey tamamen oksitlendikten sonra oksitlenme durur ve daha alt yüzeylerin oksitlenmesi engellenir. Yani yüzey oksitlenmeye karşı alüminyum oksitle kaplanmış olur. Halk arasında demirin korozyonuna paslanma adi verilir. Pas; Fe(OH)2 formüllü bir korozyon ürünüdür. Metallerin korozyonları içerisinde en önemli ve tehlikeli boyutta olanı demirin korozyonudur. Üretim kolaylıkları ve düşük maliyet bir çok yerde çelik ve demir kullanımını yaygınlaştırmıştır. Özellikle boru hatlarında ve tanklarda metal üzerikorozyona karşı korunma amaçlı kaplanmaktadır. Ancak bu kaplamanın herhangi bir noktasında oluşabilecek muhtemel tahribat neticesinde belli noktadan başlayarak çok hızlı şekilde korozyon mekanizması çalışmaya başlar.

Endüstriyel bir tesisde kullanılan borunun paslanması

Korozyona neden olan en önemli kriterlerin başında malzeme seçimi gelmektedir.Standartlar dışında tesisatlarda kurallara uyulmadığı takdirde korozyonun gerçekleşmesi ve tesisatın yenilenme periyodunun sıklaşması olasıdır. Korozyona sebep olan etkenlerden biri de birbiriyle potansiyel farkı bulunan metallerin bir arada kullanılmasıdır. Bu durum korozyonu başlatıcı ve hızlandırıcı bir etkendir. Mesela çok düşülen bir hata olarak çelik saçtan yapılan çatıların yada yan yüzeylerin üzerine konulan paslanmaz çelik cıvata ve kroşeler bulundukları bölgede galvanik korozyona sebep olmaktadır. Bu tip durumlarda ana yüzeyde bağlantı elemanları plastik altlıklar ile izole edilmelidir. Bir diğer etken aynı tip toprak içerisinde çözünmüş hava konsantrasyonu her yerde aynı olmayabilir. Farklı havalandırma koşullarındaki sistemlerde yan yana duran sistem bir bölgede anot iken hemen yanındaki bölgede katot görevi görerek elektro kimyasal korozyona sebep olabilir. Ayrıca düşük elektriksel özgül dirençli bölgelerde iletkenliğin yüksek olması iyonik ortamın daha aktif olmasına sebep olmaktadır. Bundan dolayı korozyon mekanizması dahahızlı gelişir. Yapılan araştırmalarda en sık karşılaştığımız korozyon nedeni şudur; kaplama yapılmış bir metalin potansiyeli ile kaplamasız metalin potansiyeli birbirinden farklıdır. İşçilik hataları nedeniyle kaplamanın bazı bölgelerinin bozulması veya delinmesi halinde bu bölgeler anot olacaktır ve korozyona uğrayacaktır. Bu tip korozyon metal yüzeyinde çok küçük bölgelerde yoğunlaşan bir korozyondur ve uygulamada alınacak önlemlerle önüne geçilebilir bir korozyon türüdür. Özet olarak tesisatların korozyondan korunabilmesi için şu önerileri sunabiliriz.

1-Standartlar Çerçevesinde Üretilen Ürünlerin Kullanılması:( TS EN 62305 , EN 50164-1-2…)

2-Uygun Malzeme Seçimi : Metalin çalışma ortamına uygun, birbiriyle galvanik çift oluşturmayacak şekilde malzeme seçiminin yapılması korozyonu başlamadan engellemenin en önemli şartıdır.

3-Kaplamaların Bilimsel Çalışmalar Sonucunda Yapılması: Epoksi, bitüm, polietilen, galvaniz v.b. kaplama malzemeleriyle metalin dış ortamla irtibatı kesilerek elektrokimyasal korozyonun engellenmesi sağlanır

4-Doğru Tasarım: Sistemler dizayn edilirken korozyona sebebiyet verebilecek durumların gözönüne alınarak karşı tedbirlerin alınması korozyonu önleyici bir etkendir.Örneğin topraklama projelerinde bağlantı noktalarında kozozyon bandının kullanılması önleyici bir etki gösterecektir. Korozyona karşı alınacak tedbirler içerisinde en etkili ve yaygın olanı katodik korumadır. Katodik korumanın temel ilkeleri elektro- kimyasal korozyon teorisine dayanmaktadır. Katodik koruma korozyona uğrayan metallerin katot olarak polarizasyonunu gerektirir. Bu korunacak metali daha aktif bir metal ile (galvanik anot veya kurban anot) eşleyerek sağlanacağı gibi dıştan akım uygulayarak da gerçekleştirilebilir. Galvanik anotlar koruma sırasında belirli hızlarla çözünerek ağırlıklarını kaybederler. Bunları uygun zaman aralıklarıyla yenileyerek koruma işlevine süreklilik kazandırılır. İkinci yöntemde korunan metal ve anot çiftinin akım üretir nitelikte olması gerekmez. Çünkü koruma için gerekli akım uygun bir dış kaynaktan çekilir. Yavaş çözünürlük yanında ekonomik olan malzemeler anot malzemesi olarak kullanılır. Galvanik anotlu, katodik koruma sistemlerinde kullanılan anot malzemeleri genellikle çinko, alüminyum ve magnezyumdur. Dış akım kaynaklı katodik koruma sistemlerinde Fe-Si, Pb-Sb-Ag ve Ti bazlı anotlar kullanılır. Katodik Koruma korozyona uğrayan metalin (korozyon sisteminde anot olarak davranan metalin) potansiyelini değiştirerek onu katot olarak davranmaya zorlamaktadır. Çözünmeyen bir soy anot yardımıyla korunacak bir yapı devrenin negatif kutbunu oluşturacak şekilde doğru akım devresine bağlanır. Bu tip korumaya “DIŞ AKIM KAYNAKLI KATODİK KORUMA” denir. Katodik korumanın bir başka şekli ise korunacak metalden daha aktif bir metali anot olarak kullanarak suni bir pil devresi oluşturup, aktif metalin korozyonu ile korozyona karşı korunacak yapıya elektron transferi sağlayarak yapıyı katot haline getirerek korumaktadır. Bu metoda “GALVANİK ANOTLU KATODİK KORUMA” denir.Katodik korumanın amacı, belirli bir ortamda metal için sabit bir potansiyel eğrinin altında metalin elektrolit ortama göre negatif olarak kutuplaştırarak korozyondan korumaktadır. Sonuçta metal yapının her noktasında birim alana devamlı olarak akım gelmektedir. Bu akım yoğunluğu kaplamanın direncine, ve o bölgedeki potansiyel farkına bağlıdır. Dolayısıyla, koruma için seçilen kriter,metalin toprak/deniz ile bağının kuracağı minimum potansiyelidir. Ölçümler genellikle Bakır/Bakır Sülfat elektrotu referans alınarak yapılmaktadır

Bu şartlar altında *Demir için katodik koruma -850 miliVoltun altında, *Bakır için katodik koruma -250 miliVoltun altında sağlanmaktadır. Elektrolit ortam ile temas halindeki metalin her noktasında minimum potansiyele erişilmiş olması gerekir. Korozyon ve katodik koruma yıldırımdan korunma ve topraklama sistemleri için son derece önem arz eden bilimsel konulardır. Tesisatların korozyona uğramaması için standartlar dışında üretim ve montajın önüne geçmeyi amaçlamalıyız. Çünkü korozyona uğrayan tesisatlarda sistemin çalışma güvenilirliği ve can güvenliğini azalacaktır.