Galvanik Reaksiyon

1980'lerde yapılan bir bakım kontrolü sırasında, işçiler Özgürlük Anıtı'nın ciddi bir yapısal sorunu olduğunu keşfettiler: heykelin iç ferforje destek sistemi paslandı çünkü demir ve bakır arasındaki gomalak tabakası başarısız oldu ve galvanik korozyona izin verdi meydana gelir. Bu, yapısal felaket için kesin bir tarif olmasa da, Lady Liberty’nin yapısal bütünlüğünün zamana dayanmak için daha iyi hazırlanmasını sağlamak için milyonlarca dolar ve ay süren ciddi bir yapısal sorundu.

Atmosferik ve çatlak korozyonu, yapısal bileşenlerde metal bozulmasının en yaygın nedenlerinden bazıları olsa da, metal bozulmasının bir başka yaygın suçlusu olan galvanik korozyon da yaygındır. Bununla birlikte, bu zararlı kimyasal reaksiyon genellikle inşaat endüstrisinin birçok üyesi tarafından yanlış anlaşılmaktadır.

Dış metallerle çalışan bir tasarımcı, inşaatçı, mühendis veya mimar olarak, galvanik korozyon (bimetalik korozyon olarak da bilinir) terimini duymuş olabilirsiniz veya belki de en azından galvanizli metaller kavramına aşina olabilirsiniz - böyle paslanmayı önlemek için ince bir çinko tabakası ile kaplanmış çelik olarak - korozyona dayanıklı özelliklerine ulaşmak için “kontrollü” bir galvanik korozyon formu kullanır.

Çoğu insan galvanik korozyonun tehlikeli olduğunu bilirken, birçoğu nasıl çalıştığını, gerçek dünyasının yapısal güvenlik açısından nasıl sonuçlandığını ve bundan kaçınmak için neler yapılabileceğini bilmiyor.

Bu makale galvanik korozyon ve ilgili güvenlik hususları hakkında önemli bilgiler vermektedir.

Galvanik korozyon nedir?

Basitçe söylemek gerekirse, galvanik korozyon, elektrokimyasal reaksiyon nedeniyle farklı metaller arasında oluşan metalin hasar görmesi veya bozulmasıdır. Spesifik olarak, iki farklı metal birbiriyle temas ettiğinde ve bir elektrolit ile daldırıldığında veya nemlendirildiğinde, korozyon iki metalin buluştuğu nokta etrafında gerçekleşir. Ek olarak, bu reaksiyon, tuz gibi suyun iletkenliğini artıran maddeler tarafından katalize edilebilir ve bu nedenle korozyon oranı, reaksiyonun meydana geldiği ortama bağlı olarak değişebilir.

Galvanik korozyon, her metalin kendi elektriksel iletkenlik potansiyeline sahip olması nedeniyle oluşur. Elektrot potansiyelindeki bu fark sırayla, pozitif yüklü metal (anot) üzerinde aşındırıcı bir saldırıya neden olur ve bu da elektrolite dönüşmeye zorlar.

En yaygın olarak, galvanik korozyon, bir bakır borunun doğrudan bir çelik veya demir boruya bağlandığı tesisat sistemlerinde görülebilir. Temas halinde her iki metal, metal çiftinin anot ve katodunda meydana gelen elektrik veya galvanik akım nedeniyle galvanik korozyona uğrayabilir.

Çevresel tuzluluğa ek olarak, iki metal temas ettiğinde oluşan galvanik korozyonun şiddeti, aşağıdakiler de dahil olmak üzere diğer bazı faktörlere de bağlıdır:

Katılan iki metalin farklılığı ve her birinin elektrot potansiyelleri arasındaki fark.

Metalin her birinin yüzeyi ve koruyucu bir filmi olup olmadığı.

Akış hızı, hacim, sıcaklık, iyonik türler, iletkenlik ve pH dahil elektrolitin özellikleri.

Sodyum asetat ile kapatılmış yakındaki betonun varlığı.

Yerel ortamın nemi, nemi, güneşe maruziyeti, sıcaklık değişimi vb.

Yüzey alanı, temas noktası ve metaller arasındaki mesafe gibi geometrik ve fiziksel faktörler.

Alaşım karışımı, mekanik bozulma ve ısıl işlem gibi metalurjik özellikler.

Tersinir elektrot potansiyelleri, kimyasal reaksiyonlar ve mikrobiyolojik katkıda bulunanlar gibi diğer faktörler.

Galvanik korozyon örnekleri

Bu makalenin başında anılan Özgürlük Anıtı'nı içeren örneğe ek olarak, bir yapının bütünlüğünü etkileyen galvanik korozyonun diğer yüksek profilli örnekleri de vardır.

Bu ünlü örneklerden bir diğeri, 1964 yılında benzersiz bir metal tasarımla inşa edilen önemli bir Katolik kilisesi olan Tokyo'daki St. Mary's Katedrali'ni içeriyor. 2002 yılında, paslanmaz çelik çatısını gösteren binanın bir fotoğrafı çıkarıldı ve kirliyken tamamen korozyona uğramadı. Ancak, sadece birkaç yıl sonra, fırtına sırasında binanın çatısı soyuldu. Bu nasıl oldu? Aradan geçen yıllarda, metal çatı ve metal yapı arasındaki metal olmayan ayırıcı önemli ölçüde bozuldu. Bu inert ayırıcı kaybolduğunda, galvanik korozyon karbon çelik destek sisteminin bozulmasına neden oldu. Ne yazık ki, bu önemli örneklerin birçoğu arasında ortak bir tema: tasarımcılar genellikle bir kaplama veya çatı sistemi binanın ömrü boyunca dayanacak şekilde tasarlandıysa, aynı zamanda yapısal destek için de geçerli olduğunu fark etmezler.

Şimdi elbette hepimiz Japonya'da ultra modern metal kiliseleri içeren işler yapmıyoruz, bu yüzden ortalama bir mimarın veya tasarımcının karşılaşabileceği galvanik korozyonun güvenlikle ilgili etkilerinin gerçek dünyadaki örnekleri nelerdir? Örneğin, vidalarla tutturulmuş paslanmaz çelik bir cephe inşa etmek istediğinizi varsayalım. Şimdi, çinko ile kaplı vidaları tercih ederseniz, paslanmaz çelik çinkoyu agresif bir şekilde paslayacaktır, çünkü çinko ile kaplanan bağlantı elemanları bu farklı metal tarafından her yönden saldırıya uğrar. Açıkçası bu iyi değil: vidalar ve ankrajlar yapısal bütünlük için hayati öneme sahiptir ve vidaların aşınması yapısal bozulmaya yol açabilir. Metallerin aşınmasıyla binanın derisini akacak çirkin pas izleri ve beyaz korozyondan bahsetmiyoruz.

Bu nedenle, metaliniz de çinko ile aynı veya benzer asalete sahipse, metal üzerine çinko ile kaplanmış bağlantı elemanlarını seçmek iyi bir fikirdir. Başka bir deyişle, galvanik serideki çinkoya çok daha yakın olduğu için (farklı metallerin moleküler benzerliğinin bir sıralaması) ve dolayısıyla daha az farklı olan alüminyum ile kullanım için çinko kaplı bağlantı elemanları seçebilirsiniz. çok fazla korozyon. Bununla birlikte, eşleşen metal ankrajları seçerek galvanik korozyonu tamamen önleyebilirsiniz. Böylece, örneğin, paslanmaz çelik sac fiyatları gibi çinko üzerinde çinko seçilmesi en düşük korozyon riskine sahip olacaktır.

Galvanik korozyon nasıl önlenir

Bina bileşenlerini seçerken metal yapı malzemelerinin reaktivitesini ve asaletini göz önünde bulundururken, galvanik etkileşimden kaynaklanan korozyonu önlemenin bir yolu olsa da, tek yol bu değildir. Uygun yapı malzemeleri ve bileşenleri de seçilerek metal yapılarda ve malzemelerde galvanik reaksiyonu önlemek mümkündür. İşte bazı örnekler:

Elektrik bağlantılarının önlenmesi: İki farklı metalin birleştirilmesi gereken durumlarda, bunları borulardaki dielektrik bağlantı parçaları gibi iletken olmayan herhangi bir bileşenle ayırmak en iyisidir.

Korozyona dayanıklı konektörlerden yararlanma: Bakırın demir borularla kullanıldığı durumlarda olduğu gibi iki farklı metali birleştirirken, birincisi dişli veya mekanik yerine lehimli veya lehimli bir bağlantı kullanmak daha iyidir, çünkü birincisi ikincisi.

Birleştirilen metallerin doğru boyutunu veya alanını seçme: İki farklı metali birleştirmek söz konusu olduğunda, yüksek asal metal daha küçük bir alana sahip olmalı ve daha az asal metal daha geniş bir alana sahip olmalıdır.

Antioksidanlar kullanın: bakır veya alüminyum ile çalışırken antioksidan macunlar kullanın.

Elektrolit temasını önleyin: metalleri gres gibi hidrofobik maddelerle kaplama, elektrolit temasını önleyerek olası korozyonu yavaşlatır.

Koruyucu kaplamaların doğru şekilde kullanılması: Korozyon önleyici boya veya kaplama kullanıyorsanız, her iki metalin de bir yerine kaplandığından emin olun.

Kurban anot kullanma: Bazı durumlarda, bileşeni “kurban anot” görevi gören bir malzeme ile de kaplayabilirsiniz. Böylece korozyon meydana geldiğinde, sadece kurban anodu parçalayacak ve kurban anotun tamamı paslanana kadar bileşene zarar vermeyecektir (kurban anot olarak ince bir çinko tabakası kullanan galvanizli demir veya çelikte olduğu gibi) paslanmayı önlemek için).

Galvanik korozyon daima zararlı mıdır?

Galvanik korozyon genellikle her ne pahasına olursa olsun kaçınılması gereken bir şey olsa da, bazı endüstrilerde varlığın ömrünü uzatmak için kontrollü bir galvanik reaksiyon kullanılabilir. Bir metalin galvanik seride daha yüksek bir metalle birleştirilmesi, anotun risk altında olabilecek katotlarını korurken anodun korozyonunu teşvik edebilir. Bu teknik katodik koruma olarak bilinir ve pahalı olsa da, gömülü boru hatları veya gemi gövdeleri gibi ulaşılması zor alanlar için popüler bir seçimdir.

Sonuç

Galvanik korozyon, sadece çirkin pas lekeleri ve metal yüzeylerle sonuçlanabilecek pahalı bir konudur, aynı zamanda kontrolsüz bırakıldığında felaket ve ölümcül yapısal arızaya yol açabilecek ciddi bir güvenlik konusudur. Ancak, birkaç önlem alarak, binalarınızın galvanik korozyona karşı güvende kalmasını sağlamak mümkündür. Galvanik reaksiyonu önlemek ve kontrol altına almak ve binanızın güvenliğini ve uzun ömürlülüğünü sağlamak için bu faktörleri göz önünde bulundurmayı unutmayın.