SUDA METAL KOROZYONU
Enis Burkut
Makine Yüksek Mühendisi
enis@burkut.com.tr
"Suda Metal Korozyonu" her işletmede yaşanan çok genel bir sorundur. Korozyon çok karmaşık bir Elekto-Kimyasal olaydır, suya değen metallerin bazı şartlar altında formül değiştirmesine veya çözünerek yer değiştirmesine "Korozyon" denir.
Ege'de bulunan bir sanayi kuruluşu, su soğutma sistemindeki boruların delindiğinden şikayetçiydi. İşletmenin teknik müdürü bizi işletmeye davet etti ve sorunlarını anlattı. Su soğutma kulesi ile soğutulacak sistem arasında bulunan su devridaim boruları delik - deşik olmuş. Önce boru fabrikasına müracaat edip boruların kalitesinden şikayet etmişler. Boru fabrikası yetkilileri borudan örnek almışlar ve üniversite laboratuarlarında testler yapılmış. Test sonuçlarında demir boruların standartlara uygun olarak imal edildiğine ait üniversite rapor vermiş. Daha sonra, su kimyasalları satan bir şirkete müracaat etmişler. İyi bir kimyasal şirketine denk gelmemişler ki, soğutma suyuna katılan bir çok kimyasala rağmen boruların delinmeleri devam etmiş. Sonunda bu işletme bizi de davet etti ve ziyarete gittik. İşletme teknik müdürü ve yardımcıları hararetle dertlerini ve o güne kadar başlarına gelenleri anlattıktan sonra biz kendilerine şu soruyu sorduk: "Soğutma suyunuzun iletkenliği nedir?"
İşletme yetkilileri bu soruyu ilk kez duymuşlardı. Maalesef, bizden önce bu sorunu çözmeye gelenler bu soruyu hiç sormamışlar. Bu sebeple sorumuza cevap alamadık. Derhal gidip soğutma suyundan bir örnek aldık, işletmecilerin gözü önünde suyun iletkenliğini ölçtük. İletkenliğin 18.000 mikroS/cm olduğunu hayretle gördük. İnanamadık, bir daha ölçtük: 18.000 mikroS/cm. İşletmenin teknik yetkililerine önce iletkenliğin anlamını anlattık, 18.000 mikroS/cm değerinin soğutma suyu için neden yüksek olduğunu ve "elektro-korozyon"un, diğer adı ile "galvanik korozyon" un nasıl oluştuğunu anlattık. Soğutma suyunun iletkenliğinin düşük değerlerde (maks. 3000 microS/cm) tutulması ile elektro-korozyonun oluşmayacağı konusunda işleticileri ikna ettik.
İletkenlik birimini hatırlatalım: İletkenlik suyun elektrik iletme yeteneğidir; ölçü birimi mikroSiemens /cm (veya kısaltılmış olarak mikroS/cm veya mS/cm). İletkenlik miktarını daha iyi anlayabilmek için şu örneği verebiliriz: 1000 kg çok saf su içinde 0,1 kg Sofra Tuzu (NaCl ) koyup çözünmesini sağlarsak, bu suda çözünmüş madde miktarı 100 mg/litre olur ve bu suyun iletkenlik değeri 212 mS/cm olur. Baraj sularının iletkenliği 500 – 1000 mS/cm gibi düşük değerlerdeyken, Akdeniz suyunun iletkenliği yaklaşık 58.000 mS/cm'dir.
Diğer bir korozyon örneğine değinelim. Ege'de deniz kenarına kurulmuş olan bir turistik tesis, işletmenin gerektirdiği su miktarını kuyulardan temin edemeyince, deniz suyundan iyi su üreten bir ters ozmoz cihazı satın almış. Bu cihaz ile elde edilen su turistik tesis için yeterli kalitedeymiş. Tesiste ters ozmoz suyu kullanılmaya başladıktan bir süre sonra musluklardan sarı renkte sular akmaya başlamış. Bize müracaat eden tesiste yaptığımız incelemede musluklardan akan suyun içinde demir pası bulunduğunu gözlemledik. İletkenliği 500 - 600 mS/cm civarında ve sertliği çok düşük olan bu iyi su galvanizli boruların galvaniz kaplamalarını çözmüş ve şimdi de galvaniz kaplama altındaki demir boruyu çözüyordu, yani, halk dili ile boruyu yiyordu.
Bu turistik tesisin teknik sorumluları bu sorunun çözümü için bizi davet ettiklerinde çok geç kalınmıştı. İşletmede kullanılan Ters Ozmoz suyunun iletkenlik ve pH değerleri normal olmasına rağmen, su sertliğinin 2 Fransız civarında olması nedeni ile su "DOYMAMIŞ" veya "aç" tabir edilen durumdaydı. Bu nedenle "aç" su metalleri çözüyordu (eritiyordu).
Bu turistik işletmeye iki çözüm önerdik:
- Demir boruların tamamını sentetik borular ile değiştirmek.
- Ters Ozmoz suyu içine kimyasallar vererek suyun korozif olmasını önlemek.
Çapraşık bir şekilde ve ayni anda birçok sebep ile meydana gelen METAL KOROZYON'unun dört şekilde oluştuğunu anlatmak mümkün:
- METAL OKSİDASYONU: Suda bulunan çözünmüş Oksijen gazı bazı şartlar oluştuğunda metali okside eder. Bu olayı "metalin tabiatta bulunduğu şekle dönüşmesi" şeklinde yorumlayanlar da vardır. Örneğin, demir borular oksitlenip PAS meydana getirirler ve bu pas, demirin tabiatta bulunduğu demir oksit şekilleridir, yani FeO, Fe2O3 ve Fe3O4.
- ASİT KOROZYONU: suyun pH derecesi nötr olan 7,0 değerinin altında ise, su "asit" özelliği taşır ve metalleri çözer. pH derecesi ne kadar düşük ise korozyon o derece hızlı olur.
- "AÇ SU"YUN KOROZYONU: Tabiatı gereği SU bazı maddelere açtır ve bu maddelere doyasıya kadar metalleri çözer. Su kimyası ile ilgilenenler "Doymuş Su" veya "Doymamış Su" olarak suyun Kalsiyum Karbonat'a (CaCO3) doyumundan söz ederler. Bazı kitaplarda "doymuş" kelimesi yerine ithal kelime olan "satüre" ve doyum kelimesi yerine "satürasyon" kelimesine rastlayabilirsiniz. Su örneğinin analizi laboratuarda yapılıp suyun pH değeri, alkalinite değeri ve suyun sertliği saptandıktan sonra suyun korozif olup olmadığı anlaşılır. Bu iş için hazırlanmış olan bir çizelge sayesinde suyun özel bir değeri olan "Doyum noktasındaki pH değeri" (Satürasyon pH değeri), yani "pHs" bulunur. Bu değer bulunduktan sonra suyun hangi sıcaklıklarda korozif olduğu anlaşılır. Bu konudaki geniş yazımız Su ve Çevre Dergisinin Eylül 2007 sayısında yayınlandı: "Su Ne Zaman Korozif, Ne Zaman Kireç Yapıcıdır?"
- YÜKSEK ÇÖZÜNMÜŞ MADDE KOROZYONU (Galvanik Korozyon): Lise kimya derslerini hatırlayalım. Kimya derslerinde öğrendiğimiz gibi, bir kap içine konan bakır ve kalay çubuklarına kablo ve ampul bağladığımızda, su içinde bulunan birbirinden farklı iki metal arasında bir elektrik akımı oluşur ve ampulü yakar. Su içinde bulunan, H2O molekülü dışındaki çözünmüş maddeler suyun elektrik iletkenliğini arttırırlar ve iletkenlik değeri yükseldikçe Galvanik Korozyon miktarı da yükselir. Örneğin, bir su tesisatında bulunan sarı (pirinç) vanalar ile galvanizli boru arasında elektrik akımı oluşur. Suyun iletkenliği yüksekse kısa zamanda borularda Galvanik Korozyon başlar. Su iletkenliğinin çok yüksek olduğu durumlarda, yalnızca demir borular ile yapılmış su sisteminde, boruların değişik noktaları arasında dahi Galvanik Korozyon oluşur. Bu yazının başında anlattığımız korozyon olayı da Galvanik Korozyon için güzel bir örnektir.
- KOROZYONU ARTTIRICI DİĞER UNSURLAR:
- Suyun sıcaklığı Korozyonu arttırır. Bilindiği gibi su sıcaklığı arttıkça kimyasal reaksiyon hızları artar. Korozyon olayı da biraz kimyasal bir olay olduğundan su sıcaklığının her 8°C artışı için korozyon hızı iki katına çıkar.
- Klorür (Cl ) ve Sülfat (SO4) iyonlarının çok olması korozyonu çok etkiler. Su içinde bulunan çözünmüş maddelerin hepsi iletkenliği arttırır, fakat (Cl) ve (SO4) iyonlarının korozyonu arttırıcı ayrı bir özelliği vardır. Özellikle (Cl) iyonunun miktarının yüksek olması sonucunda, sıcak sularda 316 kalitede paslanmaz çelikte dahi korozyon oluşur.
- Suda Çözünmüş Karbondioksit (CO2) suyun pH derecesini düşürür. Örneğin, buhar kondens borularının korozyonuna sebep kondens içine karışan ve kondens suyunun pH derecesini düşüren CO2 gazıdır. Buhar kazanı besi suyunda Alkalinite (HCO3¯ iyonu) miktarı yüksekse, bunun kazan içinde oluşturduğu CO2 gazı buhar ile beraber hareket eder. Kondens oluştuğunda CO2 gazı kondens içinde çözünür ve oluşan düşük pH derecesi sonucunda kondens boruları delinir.
Korozyon her işletmenin az veya çok yaşadığı bir olaydır. İşletmelerde bulunan ve SU konuları ile ilgilenen teknik kişilerin, bizim yazılarımız ile yetinmeyip METAL KOROZYONU konularında kendilerini eğitmelerini öneririz. Bizim yararlandığımız kitapların üçüne ait bilgiler aşağıdadır. Küçük ve orta boy işletmelerde bizlerin ve su kimyasalı satan kuruluşların ele aldığı KOROZYON konusu, petro-kimya ve gemi inşa gibi sektörlerde "Korozyon Mühendisleri" tarafından incelenir ve çözümlenir. Korozyon konusu özel bir mühendislik dalını destekleyecek kadar derin bir konudur.
Korozyon ile mücadele: Kullanılan suyun özellikleri, pH, alkalinite, sertlik, iletkenlik gibi çok önemli değerler; suyun kullanım yeri, suyun temas ettiği yüzeylerin sıcaklıkları ve suyun sıcaklığı, suyun hava ile temas etme durumu, suyun basıncı gibi bir çok değişkenler Metal Korozyonu mücadelesinde etkendir. Bu nedenle, işleticilerin işletme şartlarını çok iyi tetkik etmeleri, kendi araştırmaları ve kendi yaptıkları bazı tecrübeler sonucunda en uygun korozyon mücadele yöntemine ulaşmaları doğru olur.
Referanslar:
* The NALCO Water Handbook
* Water Treatment Fundamentals, WQA (www.wqa.org)
* Basic Chemistry for Water and Wastewater Operators - AWWA yayını(www.awwa.org).
