Plakalı eşanjörlerde gerilmeli korozyon çatlamasının incelenmesi ve bunun için test düzeneğinin hazırlanması
A study on stress corrosion cracking of plate-like heat exchangers and preparation of a test stand to investigate it
Yazar: HALUK ERDEMİR
Danışman: PROF. DR. KAZIM ÖNEL
Dokuz Eylül Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Gerilmeli korozyon çatlaması = Stress corrosion cracking ; Isı eşanjörü =   ; Paslanmaz çelik = Stainless steel ; Çukur korozyonu = Pitting corrosion

Özet:
Bu çalışmada kombi kullanım suyunun ısıtılmasını sağlayan sistemlerde plakalı eşanjör malzemesi olarak kullanılan 316L paslanmaz çeliğinin ve bunun yerine kullanılabilirliğinin test edildiği daha ekonomik olan 304L paslanmaz çeliğinin çalışma ortamında karşılaşacağı korozyon türleri olan oyuklaşma korozyonu ve gerilmeli korozyon çatlağına karşı performansları değerlendirilmiştir. Kombi sistemlerinde kullanılan 316L paslanmaz çelik plakalı eşanjör malzemesinin ömrü, kombinin optimum kullanım süresinden daha yüksek değerlerdedir. Bu nedenle çalışmada paslanmaz çeliklerin oyuklaşma korozyonu ve gerilmeli korozyon davranışları test edilmiş ve karşılaştırılmıştır.

     Oyuklaşma korozyonu davranışlarının belirlenmesi için her iki çelik de önceden belirlenen farklı klorür konsantrasyonlarında (250 ppm, 500 ppm ve 1000 ppm) ve 65 derece sıcaklıkta potansiyodinamik polarizasyon testlerine tabi tutulmuştur ve oyuklaşma potansiyelleri belirlenerek oyuklaşma dirençleri karşılaştırılmıştır. Daha sonra oyuklaşma potansiyelleri referans alınarak 30, 60 ve 90 dakikalık potansiyostatik polarizasyon testlerine tabi tutulmuştur ve optik mikroskop ile oyukların yapıları incelenmiştir. Potansiyostatik deneyler sonucunda zamana bağlı oyuk derinliklerindeki değişim belirlenmiş ve oyuk derinliği-zaman grafikleri kullanılarak klorür konsantrasyonundaki artışa bağlı olarak oyuklaşma hızları karşılaştırılmıştır.

     Gerilmeli korozyon performanslarının değerlendirilmesinde ise 304L ve 316L paslanmaz çelikleri çekme numunesi olarak elde edilmiş ve SSRT yöntemi seçilerek üniversal çekme testi cihazı deneyin gerçekleştirilmesi amacı ile yapılandırılmıştır. Standarda uygun olarak seçilen çekme hızlarında çekme deneyleri öncelikle atmosfer koşullarında ve daha sonra korozyon ortamında test edilmiştir. 
     
     Kontrollü ortamda elde edilen mukavemet, uzama ve kesit daralması değerleri korozyon ortamında elde edilen değerlere oranlanarak gerilmeli korozyon hassasiyetleri karşılaştırılmıştır. Yapılan deneyler sonucunda 304L ve 316L paslanmaz çeliklerinin gerilme korozyon dirençleri yüksek bulunmuş fakat korozyon ortamının saldırganlığı arttıkça uzama, çekme mukavemeti ve kesit daralması değerlerinde azalma meydana gelmiştir. Çelikler kendi aralarında değerlendirildiği zaman 304L paslanmaz çeliğinin daha iyi gerilmeli korozyon direncine sahip olduğu belirlenmiştir.

Abstract:
In this study, the performance of 316L stainless steel, which is used as plate heat exchanger in the systems that provide heating use water for combi and more economical 304L stainless steel were evaluated against the types of corrosion which are encountered in the working environment, pitting corrosion and stress corrosion cracking. It has been determined that the life of the plate heat exchanger material used in combies is higher than the optimum using life of the combi. For this reason, the pitting corrosion and stress corrosion cracking behavior of stainless steels were tested and compared.

     To determine behaviors of pitting corrosion, both steels were subjected to potentiodynamic polarization tests in predefined chloride concentrations (250ppm, 500ppm and 1000ppm) and at 65 centigrade degrees and pitting resistance values were compared by determining of pitting potentials. It was subjected to 30, 60 and 90 minutes potentiostatic polarization tests and determined structures of the pits by optical miroscope. As a result of potentiostatic experiments, it was determined to change in depth of the pits and compared to rates of pit depends on increase in chloride concentration by using the pit depth-time graphs. 

     In evaluating the stress corrosion performance, the universal tensile testing device was configured with the purpose of performing experiment by selecting SSRT method. At selected extension speeds in accordance with the standard, tensile tests were firstly made in atmospheric conditions and then in corrosion environment. For determine of stress corrosion sensitivities, it was recorded elongation, reduction of area and tensile strength values and rated in both medium. As a result of experiments, 304L and 316L stainless steels have found low susceptiblty, so high resistance to stress corrosion cracking. When both steels evaluated between each other, 304L stainless steel has been found that better resistance of stress corrosion cracking.