Vida Bağlantılarındaki Gizli Korozyon

Korozyon, vidalar ve diğer çelik konstrüksiyon elemanları dahil olmak üzere çoğu inşaat mühendisliği yapılarının büyük düşmanıdır. NASA Kennedy Uzay Merkezi‘ndeki Korozyon Teknolojisi Laboratuvarı‘na göre, korozyonun ABD‘ye maliyeti yılda 276 milyar doları bulmaktadır. Bu dev maliyet korozyon ile ilgili doğrudan ve dolaylı giderleri içeriyor. Baskın görüş, korozyon maliyetlerinin yıllık brüt toplumsal ürünün yaklaşık %4-5‘ini oluşturduğu yönünde olup daha da büyüyeceği öngörülebilir. Bu kötümser bakış açısı, dünyadaki çevresel duruma dair istatistiklere dayanmaktadır. Her gün 250.000 ton sülfürik asit, Kuzey Yarımküre‘ye asit yağmuru olarak düşmektedir. Her dakika atmosfere 12.000 ton karbondioksit ekliyoruz ve uluslararası nakliye yılda 1000 milyon ton CO2 üretiyor. Dünyada korozyonun saniyede yaklaşık 5 ton çelik “yediği” tahmin ediliyor. Bütün bunlar, konuyu dile getirmenin nedenlerini yeterince oluşturuyor.


 
Bazı uygulamalardan örnekler
 
Standartlaştırılmış (Tablo No 1) ve genellikle yayınlanmış çeşitli korozyon türleri vardır.
 
Ne olursa olsun en tehlikelisi olan çıplak gözle görülemeyen korozyon olup bu yazının konusunu teşkil etmektedir.
 
Uygun önlemler alınırken, korozyon için evrensel bir çare olmadığı varsayımı üzerinde durmak gerekiyor. Her korozyon türü spesifik ölçüm gerektirir. Şekil 1, paslanmaz A2 (Cr-Ni) çelik cıvatanın bir korozyon örneğini gösteriyor. Bir yüzme havuzunda, tavan, paslanmaz çelik A2-70 cıvatalarıyla tutturlmuştu.
 
Tasarımcı hesaplamayı doğru yapmıştı (mukavemet sınıfı, boyut, vida sayısı) ve hiçbir şey olmazmış gibi görünüyordu. Yanlış! Ağır tavan zamanla çöktü. Niye? Cevap, Şekil 1’de verilmiştir. 


 
Bunun nedeni, klorlu kireçli su buharı ve Cr-Ni paslanmaz çeliğin bunlara dayanmamasıdır. Bu buharlar çatı ve tavan arasındaki boşluğa girer ve vidanın yüzeyini kaplarlar. Reaksiyona göre, negatif yüklü Klor Cl-  iyonları elektrolitin asitliliğini arttırır:
 
FeCl2 + 2H2O = Fe(OH)2 + 2HCl
 
Şekil 1‘deki tavanın üstündeki ile altındaki boşluklar arasındaki fark kayda değerdir. Tavan altındaki alan yeterli temiz hava ile iyi havalandırılırdığından vida başının iyi durumda olması her şeyin yolunda gittiği gibi bir yanlış izlenim yaratıyor. Ama tavanın üst kısmında neler olduğuna bakarsak ilk bakışta, sanki başka bir dünyaymış gibi, su buharı ve maruz kaldığı klorin Cl- karışımının etkisine dayanamayan civata gövdeleri görüyoruz. Agresif ortam ve çekme yükünün kombine etkisi 
 
F=W/Vida Sayısı
 
vidanın enkesitini azaltarak tüm tavanın nihai çöküşüne neden oldu. Bu olumsuzluk önlenemedi çünkü tavanın üstündeki alan görsel olarak erişilebilir değildi. Ne yazık ki, fotoğraf belgelerini yayınlamak mümkün değil, ancak sonuçları trajikti.
 
Bu örnek, paslanmaz çeliğin bile hatalı uygulama nedeniyle korozyonu engellemediğini göstermektedir. Diğer önemli dersler: Vidalı bağlantılar, özellikle de destekleyici olanlar, havalandırma ya da paslı vidaların yenileriyle değiştirilmesi kaynaklı ortamı değiştirmeye uygun önlemleri zamanında almak için görsel olarak erişilebilir olmalıdır.
 
Gizli korozyonun bir başka örneği de hidrojen kırılganlığıdır (Şekil 2 ve 3). Bu çok tehlikeli bir tiptir, çünkü ilk durumun aksine, çelik sıyırma kristal örgü içerisinde gerçekleşir. Asit veya galvanik işlemde hidrojen atomik olarak çelik yapıya nüfuz eder ve metal örgünün tutunumunu zayıflatır. Hidrojen nüfuzu da, Şekil 2’de gösterilen pompanın durumu gibi, işlem sırasında meydana gelir.

 
 
Deneyimler, 1000 N/mm2 gücünde çeliğin hidrojen kırılganlığına duyarlı olduğunu göstermektedir. Hidrojen kırılganlığı açısından, vidalar, millerin ve delikler veya dişli cıvataların üzerindeki elastik rondelalar (DIN 127) ve emniyet halkaları 10.9 ve 12.9 kritik mukavemettedir.
 
Hidrojen kırılganlığı çok tehlikeli bir korozyon türüdür, çünkü aniden, habersiz gelir. Bunu önlemek için tek rasyonel seçenek, bağlantı elemanlarının hidrojen kaynağı ile temasını ortadan kaldırmaktır. İyi koruma, ISO 10683: 2014 “Bağlantı Elemanları - Elektrolitik olmayan çinko kaplamalar” uyarınca çinko pul kaplamasıdır.
 
Görsel olarak erişilemeyen korozyonun başka belirtileri vardır. Bunlardan biri stres korozyon çatlamasıdır (SCC). SCC, çekme gerilimi ile korozif ortamın kombine etkisinden kaynaklanan çatlamadır. Genel olarak, yatak yüzeyinin cıvatanın eksenine dik olmadığı durumlarda oluşur (Şekil 4). Ortaya çıkan çatlak daha sonra trans-kristalin veya inter-kristalin olarak yayılabilir.


 
Ölçümlerin montaj yüzeyini telafi etmesi çok kolaydır. Montaj yüzeylerinin dikeyliğini kontrol etmek için, renklendirmenin yoğunluğundaki değişim nedeniyle eşit olmayan basınçta tepki veren özel folyolar bulunmaktadır. Yatak yüzeylerinin dikliğini kontrol etmek için basit, ucuz ve güvenilir bir yöntemdir.
 
Vidalardaki gizli korozyonunun bir başka örneği daha belirtilmelidir. C.O. Bauer‘ın “Handbuch der Verbindungstechnik” adlı kitabında yazdığı gibi (Hanser Verlag München, 1991) “koruyucu kapaklar” özellikle tehlikeli olabilir (Şekil 5).


 
Bu kapaklar, kamyon trafiğinde genellikle tekerlek somunlarını korozyona karşı koruduğu yönünde bir yanlış algıyla kullanılır. Gerçek şu ki, bu kapaklar asla tam olarak sızdırmaz ve kılcal kuvvetlerin etkisiyle nemi emerek kapakların içinde agresif bir mikroklima yaratır. Dahası, plastik kapaklar zamanla eskiyip çatlamakta, böylece durum daha da kötüleşmektedir. Kapaksız ve korumasız tekerlek somunları korozyona daha az eğilimlidir ve komple vida bağlantısı özellikle çıplak gözle görülebilir. Şekil 1‘dekine benzer durum.
 
Sonuç
 
Her türlü düşmana karşı, onu tanıyorsan etkili bir şekilde savaşabilirsin. Bu yazıda gösterildiği gibi, bu, vida bağlantılarının gizli korozyonunda da geçerli. Küçük bir abartma ile korozyonun kanser gibi olduğu söylenebilir. Zamanında görülürse tedavi edilebilir. İhmal edildiği zaman, „kırılan testiye ağlamak“ için çok geç olacaktır.
 
Görüldüğü takdirde, gerekli önlemlerin zamanında alınabileceği birçok pratik korozyon örneği gösterildi. Günümüzde bilim, korozyonun niteliği ve önlenmesi olasılıkları konusunda yeterince iyi fikirler vermektedir, ancak henüz, çıplak gözle görmeden zamanında tanı koymak için güvenilir bir yöntem icat edilmiş değildir. Bu yüzden sorumluluğun büyük kısmı, onu öngörme kapasitesi olması gereken tasarımcıya aittir. Bu yazıyla da küçük bir yardım sağlanmaktadır. 

Tarih : 25.09.2018