Kimya proses endüstrisi, petrol & gaz ve baca gazı arıtma tesislerinde (FGD), standart paslanmaz çeliklerin (316L veya 304 gibi) saniyeler içinde eriyip gideceği ortamlar vardır. Kaynar hidroklorik asit, sıcak sülfürik asit veya yüksek klorürlü deniz suyu… İşte bu “cehennem” koşullarında mühendislerin güvendiği tek yapı Ni-Cr-Mo (Nikel-Krom-Molibden) alaşım sistemidir.
Peki, bu üç element bir araya geldiğinde korozyonu nasıl durdurur? Bu yazımızda, bu süper alaşımların pasifleşme mekanizmasını ve yerel korozyona (pitting) karşı gösterdikleri olağanüstü direnci inceliyoruz.
Elementlerin “Görev Dağılımı” ve Sinerji
Bu alaşımların başarısı, her bir elementin farklı bir cephede savaşmasından kaynaklanır. Korozyon mekanizmasını anlamak için önce oyuncuları tanımalıyız:
1. Nikel (Ni): Sağlam Temel
Alaşımın matrisini oluşturur. Nikel, kristal yapısı (Yüzey Merkezli Kübik – YMK) sayesinde yüksek oranda alaşım elementini (Krom ve Molibden) bünyesinde tutabilir. Ayrıca klorür stres korozyonu çatlamasına (SCC) karşı doğal bir bağışıklığı vardır.
2. Krom (Cr): Oksitleyici Ortam Kalkanı
Kromun birincil görevi, yüzeyde ince, yapışkan ve yoğun bir Krom Oksit (Cr2O3) tabakasının oluşmasını sağlamaktır. Bu tabaka, nitrik asit veya kromatlar gibi “oksitleyici” ortamlarda metalin çözünmesini engeller.
3. Molibden (Mo): Zayıf Noktaların Koruyucusu
İşte sihir burada gerçekleşir. Kromun oluşturduğu pasif tabaka, hidroklorik asit gibi “indirgeyici” asitler veya klorür iyonları (tuzlu su) karşısında zayıf kalabilir. Molibden, bu pasif tabakanın kararlılığını artırır ve tabaka delindiğinde (pitting başlangıcı) hızla onarılmasını sağlar.
Korozyon Direnci Mekanizması: Nasıl Çalışır?
Ni-Cr-Mo alaşımlarının korozyon direnci, yüzeylerinde kendiliğinden oluşan ve “Pasif Film” adı verilen bariyer tabakaya dayanır.
Pasifleşme (Passivation) Süreci
Alaşım korozif bir ortama maruz kaldığında, yüzeydeki krom atomları oksijenle reaksiyona girerek mikroskobik kalınlıkta bir oksit tabakası oluşturur. Bu tabaka, iyon geçişini durdurarak alttaki metalin asitle temasını keser.
Yerel Korozyon (Pitting & Crevice) ve Molibdenin Rolü
Standart paslanmaz çeliklerde, klorür iyonları bu pasif tabakayı delerek “Pitting” (Çukurcuk) korozyonunu başlatır. Ancak Ni-Cr-Mo alaşımlarında mekanizma farklı işler:
-
Bariyer Güçlendirme: Molibden, pasif filmin dış yüzeyinde değil, filme yakın metal yüzeyinde zenginleşir.
-
Repasivasyon (Yeniden Pasifleşme): Eğer bir noktada pasif tabaka bozulursa, molibden oksitleri (MoO4 iyonları) bölgeye göç ederek oluşan çukurcuğun içindeki asiditeyi nötralize eder ve krom oksit tabakasının tekrar oluşmasına (iyileşmesine) zaman kazandırır.
Bu nedenle, yüksek molibden içeren alaşımlar (Örn: C-276, %16 Mo içerir), klorür kaynaklı delinmelere karşı neredeyse bağışıklıktır.
PREN Değeri: Direncin Matematiği
Mühendisler, bir alaşımın yerel korozyona direncini ölçmek için PREN (Pitting Resistance Equivalent Number) formülünü kullanır.
Basitleştirilmiş Formül: PREN = %Krom + 3.3 x (%Molibden + 0.5 x %Tungsten) + …
Bu formülde Molibden’in katsayısının (3.3) olması, korozyon direncine Krom’dan 3 kat daha fazla katkı sağladığını gösterir. Ni-Cr-Mo alaşımları genellikle 40-50 üzeri PREN değerlerine sahiptir, bu da onları deniz suyu ortamında güvenli kılar.
Endüstriyel Uygulama Alanları
Bu mekanik ve kimyasal üstünlük, Ni-Cr-Mo alaşımlarını aşağıdaki alanlarda vazgeçilmez kılar:
-
Baca Gazı Kükürt Giderme (FGD): Termik santrallerin bacalarındaki sülfürik asit yoğuşmalarına karşı.
-
Petrol ve Doğalgaz: “Ekşi gaz” (H2S içeren) kuyularında ve açık deniz platformlarında.
-
İlaç ve Kimya: Çok amaçlı reaktörlerde, asit türü değişse bile (oksitleyiciden indirgeyiciye geçiş) korozyona uğramadan çalışabilmek için.
-
Atık Giderimi: Şehir çöplerinin yakıldığı tesislerde oluşan agresif klor gazlarına karşı.
Sonuç: Agresif Ortamların Sigortası
Ni-Cr-Mo alaşımları ucuz değildir, ancak “ömür boyu maliyet” (Life Cycle Cost) hesabı yapıldığında rakipsizdirler. Kromun oksidasyon direnci ile Molibdenin çukurcuk korozyonu direncini, Nikel matrisinde birleştiren bu malzemeler, endüstrinin en zorlu problemlerini çözen sessiz kahramanlardır.
Eğer prosesinizde klorürler, yüksek sıcaklık ve asitler bir aradaysa, çözüm periyodik tablonun bu üçlü ittifakında saklıdır.
