KALİTE VE SU : KOROZYON

Genel anlamda korozyon, metallerin ve alaşımların birbirleri ile çevreleri ile etkileşmeye girerek fiziksel çözünmesi, kimyasal ve/veya elektro kimyasal değişmesi sonucu aşınması, bozunması olarak tanımlanır. Doğada bileşikler halinde bulunan metaller, kullanım amacına uygun olarak ya saf metal olarak veya alaşımı haline getirilerek kullanılır. Metaller korozyona uğradığında, doğada bulundukları bileşiklerin yapısına veya benzerlerine dönüşmektedir. Örneğin, doğada oksit bileşikleri yapısında bulunan demir, indirgeme yöntemiyle metalik demire dönüştürülerek kullanılır. Korozyona uğradığında ise pas dediğimiz demir oksit yapısına tekrar dönüşür. Bu olay, metallerin doğada bulundukları halin daha kararlı olması ile açıklanmaktadır. Buradan yola çıkarak korozyon olayını kabaca, metallerin doğada bulundukları bileşik yapılarına dönüşmeleri şeklinde tanımlayabiliriz. Korozyon bir maddenin, çevresi ile reaksiyona girerek özelliklerinin bozunmasıdır. Su ile ilgili endüstrilerde, bozunan madde bir metal boru ve teçhizat olabilir ve iç korozyon oluşumunda, ilgilendiğimiz çevre sudur.
Korozyon bir metalin, ortamdaki bazı okside edici ajanlarla oksidasyonu şeklinde açıklanabilir. Metal üzerinde okside olan alana anod denir, okside ajanın indirgendiği alana da katot denir. Bu alanlar birbirinden ayırt edilmiştir, fakat genelde birbirinden çok uzakta değildirler ve korozyon ilerlerken elektronlar metal yüzeyinde bu alanlar arasında akarlar. Sulu sistemlerde katyonlar katoda giderken, anyonlar da anoda doğru hareket ederler. Bu durum bir elektro kimyasal pil ya da kısa-devre bateriye benzer. Metal yüzeyindeki elektronlaran akışı korozyon akımıdır. Yüksek ölçüde çözünmüş katılar veya yüksek ısı gibi iletkenliği arttıran durumlar korozyon hızını da arttırır.
En sık karşılaşılan sorulardan biri "Hangi tür su korozyona sebep olur?" doğru cevap ise, "Her su çeşitli derecelerde korozyon yapıcıdır. Bir suyun korozif eğilimi. onun fiziksel ve Kimyasal özelliklerine bağlıdır. Ayrıca suyun temas halinde bulunduğu malzemenin özelliği de çok önemlidir.

KOROZYONU ETKİLEYEN SU PARAMETRELERİ
Fiziksel Özellikler
Akış Hızı: Akış hızının fazla olması korozyonu arttıran bir etmendir. Çünkü koruyucu film oluşturan materyaller yüksek hızda sürüklenir. Ayrıca yüksek hız, bakır borularda erozyon korozyonuna sebep olur. Akış hızının çok düşük olması da korozyona neden olabilir. Bu durumda biyolojik büyüme artacağı gibi pitting korozyon oluşma ihtimali de artacaktır.
Sıcaklık: Genelde bütün reaksiyon hızları, korozyon reaksiyonu da dahil sıcaklıkla birlikte artar. Bu yüzden sıcak su, soğuk sudan daha koroziftir. Ayrıca sıcaklık CaC03'ın çözünürlüğünü etkiler. Yüksek sıcaklıkta CaCO3 daha az çözünür ve çökerek korozyon önleyici bir film oluşturur. Öte yandan fazla CaCO3 çökmesi ise boruları tıkayabilir. Son olarak sıcaklık, korozyonun tipini değiştirebilir. Düşük sıcaklıkta pitting korozyonu olan bir yerde, yüksek sıcaklıkta genel korozyona dönüşebilir.
Kimyasal Özellikler : pH: Suyun içindeki H iyonlarının bir ölçümüdür. H iyonu, bir metal korozyona uğradığında verdiği elektronu kabul eden başlıca maddedir.
pH<5 ise hem bakır, hem de demir hızlı bir şekilde uniform korozyona uğrar.
pH>9 ise hem bakır hem de demir genelde korunur.
5Alkalinite: Suyun asitleri nötralize edebilme ölçüsüdür. İçilebilir suda, alkalinite çoğunlukla karbonat (CO3) ve bikarbonattan (HCO3) oluşur. Alkalinite, koruyucu CaC03 oluşumuna yardımcı olur. pH'ı ayarlar (buffer efect) ve korozyonu düşürür.
Çözünmüş oksijen (DO): 02 en yaygın ve en önemli korozyon yapıcılardandır.
02+2 H2O+4eg 4OH (Korozyon reaksiyonunun devam etmesini sağlar.) Eğer suda 02 varsa, pitting korozyonu oluşur. Eğer suyun hızı demir çökeltilerinin sürüklenmesi için yeterliyse kırmızı su oluşur.
Klor: Su ile reaksiyona girer ve hidroklorik asit ve Hipoklorik asit oluşumuna neden olur. Bu da suyun pH'ını düşürür.
C12+H20gHC1+HOC1
Klor varlığında, suyun alkanitesi düşükse, korozyon oluşumu artar.
Toplam Çözünmüş Katı (TDS): Yüksek TDS, suyun içinde yüksek iyon konsantrasyonu olduğunu gösterir. Bu yüksek iletkenlik, suyun korozyon reaksiyonunu tamamlama yeteneğini arttırır. Çözünmüş katılar, koruyucu filmin oluşumunu da etkiler.
Sertlik: Sertlik çoğunlukla kalsiyum ve magnezyum iyonlarıyla oluşur. Genelde sert sular, yumuşak sulardan daha az koroziftir. (Eğer koruyucu filmin oluşması için yeterli Ca iyonu ve alkalinite varsa).
C 1 ve S04: Bunlar çözeltideki metalle reaksiyona girerek pitting oluşmasına neden olur, böylece koruyucu metalik oksit filmlerin oluşumunu engeller.
H2S: Metalik iyonlarla reaksiyona girerek çözünmeyen sülfitler oluşmasına neden olur, bu da korozyonu hızlandırır.
Silikat ve fosfatlar: Bunlar koruyucu film tabakası oluşturarak korozyonu düşürür veya önler.
Doğal renk ve organik maddeler: Bazı doğal organikler metal yüzeyle reaksiyona girerek koruyucu film oluşturur ve korozyonu düşürürler. Bazıları ise korozyon ürünleri ile reaksiyona girerek korozyonu arttırır.
Biyolojik Özellikler: Hem aerobik hem de anaerobik bakteriler korozyonu hızlandırır. Demir yükseltici ve sülfat indirgeyici bakteriler en çok rastlanan korozif bakterilerdir.

KOROZYON TÜRLERİ
Bilindiği gibi su-buhar çevrimlerinde en çok demir alaşımları, çelik, daha az olarak bakır alaşımları, bunların dışında krom. nikel, alüminyum vb. metal alaşımı malzemeler kullanılmaktadır. Bu nedenle özellikle demirin ve bakırın korozyonu söz konusu olmaktadır.
Hasara neden olan ve yaygın olarak karşılaşılan korozyon türlerini ve olaylarını şöyle sıralayabiliriz:
l. Oksijenin neden olduğu karıncalanma türü korozyon
2.Yüksek pH ve yüksek sodyum hidroksit derişiminin neden olduğu kostik korozyonu, kostik çatlaması.
3. Düşük pH'ın neden olduğu tekdüze asit korozyonu
4. Hidrojenin neden olduğu hidrojen kırılması, çatlaması
5. Gerilim yarılma korozyonu (Stress cracking corrosion)
6. Dirseklerde ve kaynak yerlerinde karşılaşılan erozyon türü aşınma
Yapılan araştırmalar, yukarıda sayılan korozyon türlerini ve korozyona neden olan ve hızlandıran en önemli etmenlerden birinin su safsızlıklarından ve özellikle metal oksitlerden oluşan birikinti olduğunu ortaya çıkarmıştır.

KOROZYONDAN KAYNAKLANAN PROBLEMLER
l. Korozyon ürünlerinin boruları tıkaması sonucu pompalama maliyetinin artması.
2. Su ve su basıncı kaybına yol açan deliklerin oluşması.
3. Fazla korozyon nedeni ile su ısıtıcılarının sık sık değiştirilmesi ihtiyacı.
4. Renkli su, leke ve kötü tat gibi müşteri şikayetleri.
5. Sistemdeki korozyon ürünleri bakteri, mantar, maya ve diğer mikro organizmaların artması. Korozyon oluşmuş bölgelerde mikro organizmalar üreyebilir ve kötü koku, tat ve birikintilere (slime) neden olabilir.

KOROZYONUN KONTROLÜ
Korozyonu önlemenin en çok kullanılan yolları şunlardır:
- Boru yapım malzemesine karşı daha az korozif olacak şekilde suyun kalitesini iyileştirmek.
- Kullanılan su ile korozyona uğramayacak boru materyali ve sistem kullanmak.
- Korozyon inhibitörü kullanmak.
- Katodik koruma sağlamak.
- Korozyona karşı borularda kaplama ve boyalar kullanmak.
Korozyon inhibitörü olarak kullanılan kimyasallardan bazıları şunlardır: Kromatlar. ortofosfatlar, polifosfatlar, silikatlar, kalsiyum karbonat ve film yapıcı aminler. Bu inhibitörlerin hepsi metal yüzeyinde koruyucu film oluşturup metal ile suyun temasını keserek korozyonu önlerler.