Isı eşanjörlerini, havuz ışıklarını, nişleri, merdivenleri ve hatta kabuğu destekleyen inşaat demirini yok eden korozyon bütün sektörlerde olduğu gibi havuzlarda da ciddi bir sorun. Bu soruna karşı çözüm sunmayı amaçlayan Pentair Makine Mühendisi Ray Engelhardt, havuzlarda meydana gelen korozyon türlerini ve bunlarla başa çıkma yöntemlerini, PoolSpaNews’te yayınladığı üç bölümlük bir yazı dizisinde anlatıyor. Okurlarımız için derledik…
Atomun merkezinde yer alan çekirdekte pozitif yük taşıyan protonlar ve nötronlar yer alırken, çekirdeği çevreleyen farklı kabuklarda negatif yüklü elektronlar bulunuyor. Nötr bir atom, birbirini yok eden eşit sayıda elektron ve protona sahipken, pozitif veya negatif yük dengesizliğine sahip atomlar “İyon” olarak adlandırılıyor.
Dış kabuktaki elektronların sayısı, korozyon reaksiyonlarında önemli bir rol oynuyor – yani atomların birbirleriyle nasıl reaksiyona gireceğini belirliyor. Dış kabuktaki elektron sayısına bağlı olarak, bazı atomlar elektron vermeyi severken, diğerleri elektron kazanmayı tercih ediyor. Örneğin sodyum, elektronları kaybetmeyi tercih ederek onu bir proton veya pozitif yüklü iyon yaparken klor ve oksijen, elektronları çalmak zorundadır. Bu elementler, anyon veya negatif iyon haline gelmek için elektronları diğer atomlardan uzaklaştırma eğilimindedir. Zıt yüklü iyonlar, çözünmeyen katılar halinde birleşecektir. Bu durum, bazen “Pas” olarak da adlandırılan, korozyon meydana geldikten sonra geride kalan oluşumu açıklar.
Korozyonu meydana getiren temel unsurlar
Dört unsur bir araya geldiğinde korozyon oluşur: Bir anot; bir katot; hem anot hem de katot ile temas eden bir elektrolit; ve anot ile katot arasında bir elektrik kontağı.
- Anot elektron kaybeder. Korozyon için dört koşulun tümü mevcut olduğunda bu metal “oksitlenir”.
- Katot bir elektron hırsızı veya oksitleyicidir. Bu malzeme elektron kazanıyor ve “indirgeniyor”. Örnekler oksijen ve hidrojen protonlarını içerir.
- Bir elektrolit herhangi bir iletken sıvıdır. Havuz suyu, özellikle tuzla arıtılmış havuz suyu mükemmel bir iletkendir. Suda ne kadar çok çözünmüş katı varsa, bir elektrolit o kadar iletken hale gelir. Suda daha fazla malzeme çözündükçe, daha iletken ve daha aşındırıcı hale gelir.
- Dördüncü ve son unsur, elektrik devresini tamamlamak için anot ve katodun elektriksel olarak iletken bir yola sahip olmasıdır. Korozyonu önlemek için bu dört faktörden biri veya birkaçı ortadan kaldırılmalıdır.
Korozyon nasıl oluşur?
Korozyon elektrokimyasal bir reaksiyondur, yani anottan katoda bir elektron akışı gerçekleşir. Korozyon, metal pozitif olarak iyonize edildiğinde ve elektrolit içindeki bir şey elektronları tükettiğinde meydana gelir. Bu fenomen bir korozyon hücresine neden olur. Korozyondan kaybolan malzeme miktarı, korozyon akımı ile doğru orantılıdır. Korozyon akımı, hücre voltajı ile doğru orantılı ve hücrenin direnci ile ters orantılıdır.
Görsel: Typical example of a crevice corossion cell
Bu devrenin direncini artıran herhangi bir şey, korozyon oranını azaltacaktır. Öte yandan, direncin azalması veya anot ile katot arasındaki voltaj farkının artması korozyonu artıracaktır. Direnç ne kadar düşük veya voltaj ne kadar yüksekse, o kadar fazla akım vardır; ne kadar fazla akım olursa, o kadar fazla malzeme kaybı meydana gelir. Ne kadar çok elektron akarsa, korozyon o kadar hızlı gerçekleşir.
Havuz endüstrisindeki yaygın bir örnek, kalsiyum karbonat birikintileri nedeniyle bir ısı eşanjörü çekirdeğinin arızalanmasıdır.
Havuz kimyası korunmazsa ve aşırı kireçlenirse (Pozitif Langelier indeksi), ısı eşanjörü iç çapı boyunca kaplanma tehlikesiyle karşı karşıyadır. Bu kaplama tamamlanmadığında, ısı eşanjör borusunun bazı noktaları, çözünmüş oksijen içeren havuz suyuna diğerlerinden daha fazla maruz kalır. Maruziyetteki bu fark nedeniyle, tortunun hemen altındaki kısım anodik olurken, tortunun hemen dışındaki kısım katot olacaktır.
Bu örnekte, katot ve anot aynı bakır parçası üzerindedir ve birbirine yakındır, dolayısıyla elektrik direnci çok küçüktür. Bu koşullar altında, hızlı bölgesel korozyon meydana gelebilir.
Havuz ve spa ortamlarında meydana gelen farklı korozyon türleri
Düzgün korozyon
Bu tür bir korozyonun meydana gelmesi için, elektrolitin tüm yüzeye erişmesi ve malzemenin bileşiminde üniform olması gerekir. Üniform korozyonun en yaygın örneği, çelik veya demir parçalara atmosferik saldırıdır.
Havuz ve kaplıca endüstrisinde, gaz veya propan vanaları için kullanılan siyah demir boruda veya yağmur suyu veya fıskiye suyunun toplanabileceği ısıtıcı küvetlerin üstünde tekdüze korozyon görebiliriz. Kontrol sistemlerini ve elektrik bağlantılarını depolamak için kullanılan kutular veya paneller gibi toz kaplamalı metal bileşenlerde de bulunabilir. Boya hasar görebilir veya başka bir şekilde pul pul dökülerek tek tip bir saldırı davet edebilir.
Galvanik korozyon
İki farklı metal elektriksel temasa geçtiğinde ve aynı elektrolitle temas ettiğinde, bu tür korozyon meydana gelebilir.
Metallerin her birinin temel bir elektrik potansiyeli veya belirli bir voltajı olacaktır. Bu şekilde temasa geçtiklerinde, daha pozitif yüklü metal anot haline gelecek, elektronları teslim edecek ve tüketilecektir. Bir örnek, paslanmaz çelik bir aydınlatma armatüründeki pirinç bir vida olabilir.
Ne zaman temas halinde iki farklı metaliniz varsa, bu riski üstlenirsiniz. Ancak bu dinamik, havuz ve spa ısıtıcılarında sıklıkla kullanılan kurban anotlar gibi bir hafifletme tekniği de sağlar. Burada alüminyum, magnezyum veya çinko, korumak istediğiniz parçalara elektriksel olarak bağlıdır. Ve önce alüminyum, magnezyum ve çinko paslanarak havuz ekipmanını koruyacaktır.
Bu teknik, neredeyse her bağlantı elemanının ve işaret direğinin çinko kaplı olduğu zincir bağlantı çitlerinde de bulunabilir. Bu kaplama, alt tabakayı aşındırdığı ve koruduğu için fedakar bir bariyer sağlar. Yani galvanik korozyon kötü bir şey olsa da, bu fiziği kendi avantajınıza kullanabilirsiniz. Bu bir silah veya kalkan olabilir.
Çatlak korozyonu
Çatlak korozyonu, birbirine yakın iki parça bir yarık oluşturduğunda ve az miktarda elektroliti, elektrolitin geri kalanıyla eşitlenemeyecek şekilde tuttuğunda meydana gelebilir. Buna, çözünmüş oksijenin eşitlenmesini önleyen “kısıtlayıcı geometri” denir. Oksijen yarıkta katodik olarak tüketilir ve konsantrasyon farkı oluşur. Kısıtlı geometrideki metal daha sonra anodik hale gelir ve elektron kaybeder.
Metal iyonlarının sayısı arttıkça, su termodinamik olarak kararsız hale gelir ve hidrojen ve hidroksite ayrılır. Metal iyonları hidroksit ile birleşir ve katı korozyon ürünleri haline gelir. Ek olarak, aşırı hidrojen protonları yerel pH’ı düşürür – suyu daha asidik hale getirir, kalan metali daha da dengesizleştirir ve her türlü koruyucu tabakayı yener. Ayrıca, güçlü pozitif polarizasyon, klorür iyonlarını aktif olarak kısıtlayıcı geometriye çekerek katmanı daha da dengesizleştirir.
Çatlak veya kısıtlayıcı geometrinin kaynağının, hem sıkı oturan parçaların montajından hem de bir ısı eşanjöründeki kaynak veya kimyasal birikintilerden kaynaklanabileceğine dikkat edilmelidir.
Çukur korozyonu
Çukur korozyonu, korozyona dayanıklı bir yüzey üzerinde lokalize, üniform olmayan bir korozyon saldırısının sonucudur.
Paslanmaz çelik, titanyum ve bazı durumlarda bakır gibi birçok malzeme, metal yüzeyi korozyon saldırısından korumak amacıyla dayanıklı bir oksit tabakasına sahiptir. Koruyucu film mükemmel değildir, bu nedenle zayıf noktalar olabilir. Koruyucu tabaka yenildiğinde, korozyon akımı koruyucu tabakanın kırıldığı yüzeydeki çok küçük alanlara odaklanır. Bu, küçük ama nispeten derin çukurlarla sonuçlanır.
Çukurlar geliştikten sonra, bir çatlak korozyon olayında gördüğümüzle aynı dinamik meydana gelir: Bölgedeki oksijen konsantrasyonu, elektrolitin geri kalanına göre bozunur ve çukurun dibini anodik olarak daha fazla polarize eder. Çukurun dibi giderek daha asidik hale gelir. Ayrıca, güçlü pozitif yük, yerel klorür iyonlarını çukura çekerek koruyucu filmi daha da dengesizleştirir. Bu süreç, yerel korozyon oranını hızlandırmaya devam eder ve genellikle malzemenin tüm kalınlığı boyunca bir iğne deliği ile sonuçlanır.
Paslanmaz çelik için oyuklaşma korozyonunun ana nedeni sudaki klorürlerdir. Tuz konsantrasyonlarının aşırı olmasına izin vermemek önemlidir. Dezenfektanın aşırı kullanımı da oyuk korozyonuna neden olabilir.
Çevre kaynaklı çatlama
Havuz ve spa ortamlarında iki tür çevresel kaynaklı çatlama bulunur: Gerilimli korozyon çatlaması (SCC) ve genellikle hidrojen kırılganlığı olarak adlandırılan hidrojen kaynaklı çatlama (HIC). Bu korozyon mekanizmalarında, çevresel maruziyet normalde bükülebilir metalin kırılgan bir şekilde bozulmasına neden olur.
SCC’de, stres ve oyuk korozyonunun birleşik etkileri, malzemenin çatlamasına neden olur. Bu bazen şekillendirilmiş paslanmaz çelik hafif kabukların ve nişlerin başarısızlığı olarak gözlemlenir.
Hidrojenin neden olduğu çatlama veya hidrojen kırılganlığı daha çok sertleştirilmiş bir parça üzerindeki kaplama kusurlarının sonucudur. Bir havuz uygulamasında hidrojen gevrekleşmesine en olası örnek, kaplanmış ve sonradan doğru şekilde pişirilmemiş bir bağlantı elemanı olacaktır.
Taneler arası aşınma
Taneler arası aşınma, genellikle ısının, alaşım elementlerinin ayrılmasına neden olmasıyla meydana gelir.
Bir havuz ortamında bu aşınmanın en sık görüldüğü yer, kaynaklı östenitik paslanmaz çelik olacaktır. Östenitik paslanmaz çelik, 800 ila 1.500 F sıcaklıkta ısıtılırsa, krom ve karbon, tanelerde bir krom konsantrasyon gradyanı ile sonuçlanan intermetalik bir bileşik oluşturur. Bu noktada mikroskobik galvanik korozyon hücreleri oluşur. Çatlamış paslanmaz parçaları kaynak yapmaya çalışmayın.
Dağıtma
Dağıtma, daha hassas elementlerin çözüldüğü ve kalan, daha dirençli elementlerin gözenekli bir yapıda bırakıldığı seçici bir korozyon saldırısıdır.
Sarı pirincin çinkosuzlaştırılması yaygın bir örnektir. Pirinç, bakır ve çinko alaşımıdır. Üstelik çok aktiftir ve seçici olarak saldırıya uğrar ve arkasında gözenekli bir bakır yapı bırakır. Çinkosuzlaşma, pirinç klorlu suya maruz kaldığında bir risktir ve havuz ekipmanlarında yaygındır.
Erozyon korozyonu/aşınma
Korozyonun ve sıvı hareketinin veya birbirine göre hareket eden bağlı parçaların birleşik etkileridir. Bu korozyon, göreli hareketin koruyucu tabakayı aşındırmasıyla meydana gelir. Bir tüp veya borudaki aşırı su hızı, sudaki aşındırıcılar veya gevşek bir cıvata bağlantısı bu aşınmayı kolaylaştıracaktır.
Yerel kaynama anlamına gelen kavitasyon, erozyon korozyonunun güzel bir örneği… Hepimiz suyun 212 derece F’de kaynadığını biliyoruz, ancak teknik olarak bu yalnızca atmosferik basınçta geçerlidir. Yerel basınç, suyun bir akış kısıtlaması yoluyla azalırsa, kaynama sıcaklığı düşer. Kısıtlı akışlı kanallarda suyu daha düşük sıcaklıklarda kaynatmak mümkündür. Basınç düzeldiğinde, buhar kabarcıkları çöker ve yerel yüzeye zarar verecek ve korozyon oranını artıracak önemli miktarda enerji açığa çıkarır.
Başıboş korozyon
Burada, kaçak voltaj genellikle bir bağın arızalanmasından veya dış kaynaklardan kaynaklanır. Daha pozitif polarize olan kısım paslanacaktır. Bir havuzda paslanan ışıklar görürseniz, bu durum başıboş korozyonun bir sonucudur.
Havuz üreticileri ve servis teknisyenleri korozyonu nasıl kontrol edebilir?
Korozyon kontrolünün bir yöntemi, korozyon hücresi direncini artırarak korozyon akımını azaltmaktır. Daha önce de belirtildiği gibi, korozyon hızı hücredeki korozyon akımı ile doğru orantılıdır.
Korozyonu yönetmenin bir başka yolu da kurban anot olarak çinko, magnezyum veya alüminyum gibi çok aktif bir metal kullanmaktır. Bu yöntem korozyonun oluşmasını engellemeyecek, ancak önemli unsurların korozyondan korunmasını sağlayacaktır. Bu yöntem, zincir bağlantı çitlerinden çoğu bağlantı elemanına, gemilerde, köprülerde, boru hatlarında kullanılan ve havuz ekipmanı şirketleri tarafından satılan koruyucu anotlara kadar her şeyde yaygın olarak kullanılmaktadır.
Anot çok düşük dirençli bir elektrik bağlantısına sahip olmalı ve aynı elektrolite maruz kalmalıdır. Referans potansiyelleri sıcaklıkla değiştiğinden, yüksek sıcaklıklar kurban anot tasarımını da karmaşık hale getirir. Yüksek sıcaklıklarda, demir çinkonun anodu olur.
Bununla birlikte, bir havuz operatörünün korozyon hasarını azaltmak için yapabileceği en önemli şey, havuz suyunun kimyasını uygun şekilde korumaktır. Aşırı klor tüm metallere zarar verir. Zamanla, paslanmaz çelik, titanyum ve bakır gibi birçok metal, yüzey direncini artıran ve korozyon akımını ve hızını sınırlayan koruyucu, dayanıklı bir oksit tabakası geliştirir. Bu metallerin bu kadar değerli olmasının nedeni budur. Klor içeren bileşikler bu koruyucu bariyeri yener veya zayıflatarak oyuk korozyonuna neden olur. Sağlıklı ve güvenli bir havuz için gerekli olsa da, klor metal bileşenlere çok fazla zarar verir.
Dezenfektanı tavsiye edilen miktarda tutmak çok önemlidir. Buna tuz da dahildir. Yukarıda açıklanan sorunlara ek olarak, aşırı tuz konsantrasyonu suyun iletkenliğini artırır. İletkenlikteki herhangi bir artış, korozyon akımını ve hızını artıracaktır.
Diğer bir önemli su faktörü ise Langelier Doygunluk İndeksi…
Dr. Wilfered Langelier, demir ve karbon çeliğinden yapılmış belediye su dağıtım borularındaki korozyonu kontrol etme çabasıyla 1930’larda endeksi oluşturdu. İndeks, gerçek sistem pH’ı ile kalsiyum karbonatın sudaki süspansiyondan düşeceği pH eşiği arasındaki farkı belirler. İndekste pozitif bir değer, suyun kireçlenerek kalsiyum karbonat bırakacağı anlamına gelir. Negatif bir değer, bazı metalik ürünlerde bulunan koruyucu tabakayı yenerek kalsiyum karbonatı çözecektir.
Dr. Langelier, bir demir veya çelik boru kalsiyum karbonatla kaplandığında, metal ile elektrolit arasında çok etkili bir bariyer oluşturduğunu ve bunun da korozyonun meydana gelme hızını büyük ölçüde azalttığını keşfetti.
Sıcaklık arttıkça kalsiyum karbonat çözünürlüğünün azalması, havuzlar için büyük bir sorun. Çoğu ısıtıcının suyu ısıtması ve istenen sıcaklığı oluşturmak için toplu akışla yeniden birleştirmesi sonucunda ısı eşanjöründeki doyma indeksi, havuzda ölçülenden daha büyük olacaktır. Dengeli bir havuz bile ısı eşanjöründe kireçlenecektir. Bu garip davranış, havuz ısı eşanjörü ve konut su ısıtıcısı arızalarının önde gelen nedenidir.
Isıtıcıdaki sorun, sıcaklıktaki değişikliklerin kalsiyum karbonat filmi mekanik olarak zorlaması ve bunun sonucunda pul pul dökülmelere ve düzensiz kaplamaya neden olmasıdır. Bu düzensiz kaplama, daha sonra çatlak korozyonuna neden olur. Bu da kalınlık boyunca oyuklaşma ve ısı eşanjör arızası ile sonuçlanır. Bu tuhaf anormallik, tüm ısı eşanjörlerinin sonunda arızalanacağını garanti etse de, doğru bir Langelier doygunluk indeksini koruyarak bu bileşenin ömrünü en üst düzeye çıkarabilirsiniz. Bu, aşırı kireçlenme ve aşındırıcı su için en iyi tavizdir.
Uygun yapıştırma
Oldukça sık görülen ikinci bir korozyon sorunu, metal muhafaza ışıklarının yapıştırılmamasıdır. Aynı su kütlesindeki iki metalik nesne arasında bir şekilde küçük bir elektrik potansiyeli üretilirse, nispeten pozitif kısım bir anot haline gelecek ve paslanacaktır. Tüm metal elektriksel olarak bağlı olduğundan, bağın aynı zamanda bir galvanik hücre oluşturacaktır. Bu nedenle Bağlama ve topraklama devrelerinin düzgün yapıldığından ve iyi durumda olduğundan daima emin olun.
Farkında olunması gereken başka bir şey de, batık bir parça ile havadaki bir parça arasındaki arayüzün çok aşındırıcı olmasıdır. Metal bir parça suya kısmen daldırıldığında veya kaplandığında, hava-su arayüzünün noktası çok aşındırıcı hale gelir. Kısmen batık su özelliklerini tasarlarken bunu aklınızda bulundurun.
Durgun suyun ısıtıcı gibi yatay metal nesneler üzerinde birikmesine izin verilirse de sorun olabilir. Bu gibi durumlarda, hava-su arayüzünde, yüzey, arayüzün hemen altındaki sudan biraz daha yüksek çözünmüş oksijen içeriğine sahip olacaktır. Bu oksijen konsantrasyonu gradyanı, son sütunda tanımlanan çatlak ve oyuk korozyonunda açıklananla aynı anot-katot ilişkisini oluşturur.
Suyun yüzeylerde birikmesini önlemeye çalışın. Ayrıca ısıtıcıları ve diğer metal nesneleri her zaman fıskiyenin çarpacağı yerlere koymayın.
Bir cevap yazın