Çelik yapıların, atmosferik korozyona karşı korunmasında epoksi bazlı boya ve kaplamaların kullanımı ve performansı
Usage and performance of epoxy based paints in the protection of steel constructions against atmosferic corrosion
Yazar: AHMET KEREM PAKSOY
Danışman: PROF. DR. AHMET TOPUZ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2008
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Boyalar = Paints ; Epoksi = Epoxy ; Korozyon = Corrosion

Özet:
Çeliği korozyona karşı korumak üzere pek çok araştırma yapılmıştır. Tezin teorik bölümünde, korozyon çeşitleri, atmosferik korozyon, atmosferik korozyondan korunma yöntemleri, korozyon hızı ölçümleri, atmosferik korozyona karşı boya uygulamaları, uygulanan boyaların saha ve laboratuar testleri ile ilgili literatüre ve standartlara dayalı olarak bilgi verilmiştir. Bu araştırmalar arasında en çok öne çıkan yöntem, çeliği atmosferik korozyona karşı epoksi bazlı astar ve alifatik poliüretan esaslı son kat boya ile korumaktır. Deneysel çalışmalarda, özgün formülasyonlu, çeliklerin atmosferik korozyona karşı korunması için tasarlanmış sekiz değişik boya sisteminin saha ve laboratuar testleri ile performansları değerlendirilmiş, optimum özelliklere sahip olan sistemler belirlenmiştir. Tüm denemeler literatürden alınan bilgiler ışığında ve TS EN ISO standartlarına uyguna olarak yapılmıştır. Hem SA 2 ½ sınıfında kumlama, hem de St 2 sınıfında mekanik temizlik yapılarak hazırlanan numuneler, yaklaşık 13 aylık saha testinin paralelinde, tuz püskürtme, SO2 ve UV laboratuar testleri yapılmış, saha ile laboratuar testleri arasında bağlantı kurulmaya çalışılmıştır.Denen boya sistemleri şunlardır: Sistem 1 shop primer; Sistem 2, Sistem 1 + epoksi ara kat ve poliüretan son kat boya; Sistem 3 çinkoca zengin epoksi astar, epoksi ara kat ve poliüretan son kat boya; Sistem 4 yüzey toleranslı epoksi astar, epoksi ara kat ve poliüretan son kat boya; Sistem 5 mikamsı cam içeren yüzey toleranslı astar; Sistem 6, Sistem 5 + poliüretan son kat boya, Sistem 7 yüksek dolgulu yüzey toleranslı epoksi astar ve poliüretan son kat boya ve en son olarak da Sistem 8 poliüretan astar, epoksi ara kat ve poliüretan son kat boyadan oluşmaktadır.Saha testleri, Kalamış, Gebze ve Dilovası'nda yapılmıştır. Bölgelerin korozyon hızları tespit edilmiştir. ISO 7253 standardına göre tuz testi 480, 720 ve 960 saat olarak yapılmıştır. ASTM G 87 ? 02 standardına göre SO2 testi 21 gün sürmüştür ve çeşitli aralıklarda numuneler kontrol edilmiştir. ASTM G 154 standardına göre UV testi UVB 313 lambasıyla yapılmıştır ve 360 saat sürmüştür. Testlerin sonunda yine TS EN ISO standartlarına uygun olarak tüm numuneler değerlendirilmiştir. Sistemlerin ekonomik ömürleri de tespit edilmiştir.Tüm testlerde, Sistem 3 en başarılı sonucu vermiştir. Sistem 3'ü takiben, Sistem 4 ile Sistem 7 gelmektedir. Sistem 6'nın performansı bu sistemin gerisindedir. Sistem 8'de zaman zaman delaminasyon problemleri görülmüştür. Sistem 5, sadece Sistem 6'nın astarına sahiptir. Sistem 5'in test edilmesi sayesinde, UV dayanımsız epoksilerin UV'ye maruz kaldıklarındaki durumları incelenmiştir. Sistem 1 ve 2'nin pratikte süregelen uygulama şeklinin ne derece doğru olduğu belirlenmiştir.Sistemlerin ekonomik ömürleri karşılaştırıldığında, korozyon etkisinin yüksek olmadığı bölgelerde Sistem 3 pahalı kalsa da, uzun vadeli çözümün gerektiği durumlarda bu sistem kendini amorti etmektedir. Kısa vadeli çözümler için Sistem 4 ve 7 daha ekonomik alternatiflerdir.Saha ve laboratuar testlerinde sistemler benzer performans göstermişlerdir. Tüm testlerde aynı sistemler başarılı olmuştur. Tuz püskürtme ve UV testleri, saha testine göre numuneleri çok daha fazla yıpratmış, SO2 testi ise saha testine göre daha az yıpratıcı sonuç vermiştir.

Abstract:
Much research is done on corrosion protection of steel. In the theoretical part of the thesis, information about corrosion types, atmospheric corrosion, protection against atmospheric corrosion, corrosion rates, paint applications against corrosion and field and laboratory tests of these paints was given. The most common method for corrosion protection of steel is application of epoxy based primers and aliphatic polyurethane based top coats. Eight paint systems with unique formulations against steel corrosion were tested on the field and in laboratory. Performance of these systems was evaluated and the best ones were determined. With the help of the information obtained from literature and TS EN ISO standards, eight systems consisting of epoxy and polyurethane based primers and polyurethane based top coat were tested. Both SA 2½ sand blasting and St 2 mechanical surface preparation methods were used. Parallel to the approximately 13 month long field tests, salt spray, SO2 and UV laboratory tests were also conducted and a correlation between field and lab tests were tried to be established.Following paint systems were tested: System 1 consists of shop primer, System 2 consists of System 1 + epoxy based intermediate coat and polyurethane based top coat, System 3 consists of zinc rich epoxy primer, epoxy based intermediate coat and polyurethane based top coat, System 4 consists of surface tolerant epoxy primer, epoxy based intermediate coat and polyurethane based top coat, System 5 consists of glass flake containing surface tolerant epoxy primer, System 6 consists of System 5 + polyurethane based top coat, System 7 consists of high built surface tolerant epoxy primer epoxy based intermediate coat and polyurethane based top coat, and finally System 8 consists of polyurethane based primer, epoxy based intermediate coat and polyurethane based top coat.Kalamis, Gebze and Dilovasi were chosen as field test locations. Corrosion rate of these locations were also calculated. 480 hours, 720 hours and 960 hours of salt spray tests were conducted according to ISO 7253. SO2 test took 21 days and samples were checked periodically according to ASTM G 87 - 02. 360 hours UV test was conducted with UVB 313 lamb according G 154. All results were evaluated according to TS EN ISO. Economical life of systems was also calculated.In all of the tests, best results were obtained from System 3. System 4 and System 7 follow System 3. System 6?s performance is behind the mentioned systems?. Delamination was observed on System 8. System 5 has only the primer of System 6. The necessity of UV resistant top coat paints were confirmed by testing System 5. Practical way of application of System 1 and 2 was also evaluated.When systems are compared economically, System 3 is expensive for areas where corrosion rate is low. When corrosion rate increases, System 3 pays itself off. For short term corrosion solutions, System 4 and 7 can be economical alternatives to System 3.Field and lab tests gave similar results. Same systems were successful in all systems. However, salt spray and UV tests ruined samples much more in comparison to field tests, but SO2 in contrary much less.