316L çeliğinin Cl¯ içeren ortamlardaki aralık korozyonunun SO4¯ ¯ ve NO3¯ ile önlenmesi
Crevice corrosion inhibition of 316L by SO4¯ ¯ and NO3¯ in Cl¯ containing environments
Yazar: KAMİL DOĞAN AKTÜRK
Danışman: DOÇ. DR. AHMET YILMAZ
Yalova Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya ve Süreç Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Nükleer, petrokimya, gaz ve boyama endüstrilerinde sıklıkla kullanılan AISI 316L paslanmaz çeliği yüzeyindeki ince krom oksit (Cr2O3) film sayesinde birçok farklı ortamda genel korozyona karşı dirençlidir. Ancak, çelik lokalize korozyon çeşidi olan aralık korozyonuna yatkındır. Aralık korozyonunun yayılma şekli aralık oluşturucu malzemenin türüne, üzerindeki tork değerine ve yüzey pürüzlülüğüne bağlı olarak değişir. Metalin çözülmesi, görünmeyen ve tespit edilemeyen bölgelerde devam ettiği için aralık korozyonu çok düşük bir yük veya kesme kuvveti etkisinde dahi yıkıcı sonuçlara; malzeme, zaman ve iş gücü kayıplarına sebep olabilir. Korozyondan korunmak için alınacak önlemler hem ortamın korozif etkisini azaltıcı hem de metal malzemenin korozyon direncini arttırıcı şekilde olabilir. İnhibitörler kullanılarak çözelti fonksiyonlarını fazlaca etkilemeden genel ve lokal korozyon önlenebilir. İnhibitörler dört farklı mekanizmayla korozyonu önlerler. Bunlar sırası ile metal yüzeyine adsorplanarak yüzeyde birkaç molekül kalınlığında film oluşturma, yüzeyde çökelek oluşturarak yüzeyi kaplama, metalle reaksiyona girerek oluşturulan korozyon ürünleriyle yüzeyde pasiflik sağlama, aşındırıcı iyonların etkisini ortadan kaldırma veya aşındırıcı iyonları ortamdan uzaklaştırmadır. İnhibitörler mekanizmalarına ve bileşimlerine göre anodik inhibitörler, katodik inhibitörler, adsorpsiyon inhibitörleri, korozif tüketiciler, karma inhibitörler, buhar fazı inhibitörleri ve yağda çözünen inhibitörler şeklinde sınıflandırılır.
Bu çalışmada, belirlenmiş bir tork değeri altında aralık oluşturucular ile birleştirilen AISI 316L paslanmaz çelik malzemeden dizayn edilmiş parçaların aralık korozyonu ve buna bağlı gelişen korozyon yorulmasının önlenmesi için iki inorganik tuzun inhibisyonu test edildi. Klor iyonlarının paslanmaz çelik malzeme üzerindeki pasif filmi bozucu etkisi bilindiğinden, bu anyonun miktarı kademeli olarak azaltılırken yerine aynı miktarda inhibitör eklendi. İnhibitör olarak anyonik tuzlar olan Na2SO4 ve NaNO3 tercih edildi. Belirlenen çeşitli derişimlerde ki Na2SO4 – NaCl ve NaNO3 – NaCl kombinasyonlarıyla hazırlanan test çözeltilerinin içindeki 316L paslanmaz çeliğinin açık devre potansiyeli (OCP), lineer polarizasyon (LP) ve potansiyodinamik cyclic polarizasyon (CP) testleri  havası alınmış 75 °C'lik bir ortamda ASTM G5 standart test prosedürlerine göre yapıldı.
AISI 316L'nin bazı test çözeltileri içindeki potansiyodinamik-galvanostatik cyclic polarizasyon testleri yeterli miktarlarda kullanılan her iki inhibitörün de aralık korozyonunu bir dereceye kadar önleyebildiğini gösterdi. Deneysel bulgu ve sonuçlar tablolar ve grafikler halinde rapor edildi. Elde edilen sonuçların karşılaştırmalı değerlendirmeleri yapıldı. Buradan, aralık korozyonunu en çok  önleyici olan inhibitörlü çözelti tipleri ve derişimleri belirlendi.

Anahtar sözcükler: inhibitör, 316L paslanmaz çelik, potansiyodinamik-galvanostatik cyclic polarizasyon testi.

Abstract:
AISI 316L stainless steel commonly used in nuclear, petrochemical, gas and dyeing industries is resistant to general corrosion in many different environments due to the chromium oxide (Cr2O3) passive film on its surface. However, 316L stainless steel is susceptible to crevicing, a localized corrosion type. Spreading of crevice corrosion on metal surfacevaries depending on the crevice forming material, its surface roughness and the torque holding it on the sample. Since metals dissolution proceeds in the areas unseen and undetectable even a very low load or a shear force can cause devastating consequences; a huge loss of time, materials and labor. Measures for corrosion protection can be taken in both ways, reducing the corrosiveness of the environment and increasing the corrosion resistance of the metal. Inhibitor use in small amounts can prevent general and localized corrosion without altering solution functions so much. Inhibitors prevent corrosion by four different mechanisms. These can be applied to the surface of the metal as much as to have a thickness of a souple moleculs the surface precipitate forming surface coatings, metals react to form is caused by corrosion, creating a passive film on the surface of the resulting corrosion products, corrosive ions effect removal (away) from eliminating or corrosive ions environment. Inhibitors are classified according to the mechanism of the anodic compounds and inhibitors, cathodic inhibitors, adsorption inhibitors, corrosion consumers, mixed inhibitors, vapor phase inhibitör and fat souble inhibitors. Inhibitors prevent corrosion by four different mechanisms. They are, in an order, adsorption to metal surfaces to form film of a couple molecule thick, reaction with surface to form a precipitate coat, reaction with the surface to form a passive film, and elimination of dissolving ions by some chemical reactions. Depending on inhibition mechanisms and chemical content inhibitors can be divided into groups such as cathodic, anodic, adsorbtion type, mixed type, scavenger, vapor phase, and oil-soluble inhibitors
In this study, crevice corrosion susceptibility of AISI 316L in aqueous solutions of two different inorganic salts was tested by designed crevice formers held on the samples under a predetermined torque value. Since the detrimental effect of chlorine on the passive films is known, chlorine was reduced gradually as replaced with inhibitor. Na2SO4 ve NaNO3 inorganic salts were used as the inhibitors. Open circuit potential (OCP), lineer polarization (LP) and potentiodynamic cyclic polarization (CP) tests of 316L stainless steel were carried out in deaerated mixed compounds such as Na2SO4 – NaCl and NaNO3 – NaCl of various concentrations held at 75 °C, according to the ASTM G5 standard test procedures.
The potentiodynamic–galvanostatic cyclic polarization tests done in some test solutions revealed a good degree of  inhibition on the crevice corrosion of AISI 316L with both of the inhibitors of sufficient amounts. Experimental results and findings were reported in tables and graphics. The results of all tests were evaluated together. Then, the contents and concentrations of the most efficient mixed compounds on the crevice corrosion inhibition of the steel was determined.

Key words: inhibitor, 316L stainless steel, potentiodynamic cyclic polarization (CP).