1. Neden Arıtılmış Su?
Saf su [H2O] renksiz, kokusuz ve tatsız bir sıvıdır. Günlük yaşamda büyük bir rol oynar: Dünya yüzeyinin %70’i okyanuslarla kaplıdır. Dünyanın geri kalanı göller, nehirler, su kanalları ve buzlar oluşturur.
Suyun insanlar, bitkiler ve hayvanlar için hayati önemimin yanında su, hayatın bir çok alanında kullanılmaktadır.Evsel alanda,endüstrinin bir çok prosesinde,tarımda ve içme suyunda kullanılmaktadır.. Mevcut su kaynakları veya doğa tarafından sağlanan su,hemen kullanım için uygun kalitede olmadığından, su arıtma ifadesinin resme girdiği yer burasıdır.
İçme suyu saf olmalı ve tercihen tadı güzel olmalı.Aynı zamanda günlük kullanımda sağlık sorunları yaratabilecek yabancı maddeler içermemelidir. Endüstride bir prosesin veya ürünün doğrudan ve önemli bir parçasını oluşturan su olan proses suyu, özel gereksinimlere tam olarak uygun bir kimyasal bileşime ve sıcaklığa sahip olmalıdır.
1.1.1 İçme Suyunun arıtılması
İçme suyuna baktığımızda, oldukça küçük çözünmemiş (askıdaki katı madde) parçacıkların mevcudiyeti, genellikle ona bulanık bir görünüm vererek, içme suyu gibi berrak bir görüntüye sahip değildir. Bu sorun neredeyse her zaman yüzey suyu alımında (örneğin nehirler) görülür. Suyun rengi, kokusu ve tadı da uygunluğu için çok önemlidir. Su ayrıca çok yüksek bir çözünmüş tuz içeriğine sahip olabilir. Örneğin, deniz suyunu direk içme suyu ve proses suyu olarak kullanamayız.
Su, giriş noktasından son kullanıcıya ulaşırken borular, bağlantı parçaları, tanklar vb. gibi çeşitli metal türleri ile temas halinde olduğundan, suyun bu bileşenleri aşındırıcı olmamalıdır.
Yukarıda belirtildiği gibi saf su renksiz, kokusuz ve tatsızdır. Tamamen saf su içimi hoş olmamakla birlikte güvenlidir.Su olması gerektiği gibi susuzluğu giderir. İçme suyunun iyi olması için sadece görünüşü, tadı ve kokusu değil, aynı zamanda sağlık açısından da bazı maddeleri içermesi gerekir. DSÖ, “iyi suda” bulunmasını önerdiği bu maddelerin bir listesini çıkarmıştır
Liste, bu maddelerin içme suyundaki konsantrasyonu için önerilen değerleri ve üst limitleri belirtir. Suyun mikroorganizma içeriği de dikkate alınır.
DSÖ’nün listesi, rutin olarak, suyu iyileştiren ve diğer açılardan sıradan pratik amaçlara uygun hale getiren maddeler için önerilen miktarları dahil ederek sağlık dışı faktörleri de dikkate alır. İçme suyundaki en önemli maddelerden bazıları için önerilen ve izin verilen maksimum konsantrasyonlar aşağıdaki tablo 1’de listelenmiştir. Bu liste, genel olarak DSÖ’nün tavsiyeleriyle aynıdır
Su arıtımı, bazen bu önemli maddelerin çoğunu ortadan kaldırsa da , arıtmanın bu maddelerden bazılarının yeniden eklenmesi (dozlanması) oldukça yaygındır. Bu, günlük beslenmede flor ve iyot gibi bazı hayati maddelerden yoksun olan proseslerde özellikle önemlidir.
İçme amaçlı tüm sular, içilmeden önce her zaman su arıtımına tabi tutulmazlar. Dünyanın içme suyu kaynaklarının büyük bir kısmı direk kaynaktan içilebilir durumda. İçme suyu kaynakları olan yağmur suyu havuzu ve buzul akarsuları gibi birçok kaynak vardır. Kuyulardan gelen su bile sıklıkla “iyi su” olarak adlandırılır.
1.1.2 Proses suyunun arıtılması;
Proses suyu söz konusu olduğunda, içme suyuna göre biraz daha basit görünür. Genel olarak sağlık, tat, koku ve görünüm için herhangi bir kriter zorunluluğu yoktur; ancak, çok özel kimyasal bileşim ve fiziksel durumla ilgili (sıcaklık ve basınç gibi ) bazı gereklilikler önemlidir.Proses suyu çok geniş bir kullanım aralığını kapsar . Örneğin bir uçta bira demlemek için saf, berrak su kullanılabildiği gibi , ilaç endüstrisinde ise içindeki çözünmüş maddelerin ve mikropların tamamen uzaklaştırılması gereken saf su kullanılmaktadır.
Proses suyunun diğer bir şekli ise soğutma, ısıtma, yıkama ve durulama gibi çeşitli proseslerde yardımcı kaynak olarak kullanılan sudur. Yıkama ve temizleme amaçlı suda, genellikle sadece suyun sertliği ayarlanır.
Not:İyonlar için ölçüm birimleri genellikle mg/l veya mval/l olarak verilir. 1 mval, doğal olarak eşdeğer ağırlık durumları kadar mg iyon içerir. Eşdeğer ağırlık, iyonun atom ağırlığının (molekül ağırlığı) yük sayısına bölümüdür .Örn: Kalsiyumun atom ağırlığı 40. 1 mval Kalsiyum/l bu nedenle: 40/2 = 20 mg/l’dir.
1.1.3 Su Arıtma Pompaları;
Tüm su arıtma proseslerinde suyu hareket ettirmek ve su basıncını önemli ölçüde yükseltmek gerekir. Bazı su arıtma yöntemleri, suyun yalnızca birkaç metrelik basınca sahip basit bir filtreden geçirilmesini gerektirirken, ters ozmoz gibi 70 bar’a (10.15 psi) kadar basınç gerektiren uygulamalar vardır. Suyun kimyasal bileşimleri ve sıcaklıkları, su arıtımı için çok çeşitli pompalar olması gerektiği anlamına gelir. Basınç gereksinimine ek olarak, agresif (yani aşındırıcı) su kullandığımı zaman, malzeme seçimine çok dikkat etmemiz gerekir.
Bu nedenle pompa seçiminde suyun kimyası ve korozyona neden olan parametreler hakkında bilgi sahibi olmamız, sistem dizaynı aşamasında çok önemlidir.
1.2 Suyun Kimyası;
Kimyasal formülü H2O olan su, her uygulamada istenen kaliteyi elde etmek için saflaştırmayı gerektirebilecek çeşitli maddeleri çözme konusunda olağanüstü bir yeteneğe sahiptir.
Belirli bir maddenin ne kadarının suda çözülebileceğinin her zaman bir sınırı vardır. Bir madde yüksek derecede çözünürse, kolayca çözünür olduğu söylenir (örneğin, yemek tuzu). Az çözünür maddeler (örneğin alçıtaşı) ve tamamen çözünmeyen maddeler (örneğin kum) vardır. Su arıtımı ile ilgili olarak en çok ilgilendiğimiz maddeler, genellikle yukarıda tablo 2’de gösterilen maddeler veya iyonlardır.
1.2.1 Suda Çözünen Gazlar;
Suda oksijen [O2], karbondioksit [CO2] ve bazı durumlarda metan [CH4] ve hidrojen sülfür [H2S] gibi çözünmüş gazlar da vardır.
Oksijen ve karbondioksitin varlığı suyu taze yapar. Hidrojen sülfür [H2S] suyun çürük yumurta gibi kokmasına neden olur.
1.2.2 Suyun İletkenliği;
İyon ne anlama gelir bir örnekle verelim.Kimyasal sembolü NaCl (sodyum klorür) yemek tuzu olarak geçer, sulu bir çözeltide iki yüklü “parçacık”tan, Na+ ve Cl- iyonlarından oluşur. Tuzun [NaCl] katı formu, çözelti aşırı doygun hale geldiğinde, (örn. buharlaşma yoluyla) tuz çöker. İyonlar birleşerek katı bir bileşik oluşturur ve dışa doğru elektriksel olarak nötr hale gelir. Pozitif yüklü iyonlara katyon, negatif yüklü iyonlara anyon denir.
Saf su molekülü elektrik geçirmez.Suyun iyon içeriğinin bir başka ölçüsü de suyun elektrik iletkenliğidir. İletkenlik S/m cinsinden ölçülür, Siemens metre başına (Siemens = mho = ohm-1). En yaygın olarak kullanılanlar mS/cm (milliSiemen/cm) veya µS/cm (micro-Siemen/cm)’dir. Genel olarak, sudaki iyon konsantrasyonu ile suyun iletkenliği arasında doğru orantı vardır. Bu nedenle, genellikle sadece suyun iletkenliği, sertlik derecesi, pH ve sıcaklığı ile verilen basitleştirilmiş bir su analizi görürüz. Hangi iyonların dahil olduğuna dair bir bilginiz veya bir izleniminiz varsa, sulu bir çözeltideki iyonların iletkenliğine ilişkin tablolar ve grafikler kullanılarak bir konsantrasyon tahmini yapılabilir.
Şekil 1: Farklı konsantrasyonlarda sudaki çeşitli iyonların iletkenliği
1.2.3 Suyun Sertliği;
İyonlar elektrik yüklü olduğundan birbirlerini etkilerler ve sulu bir çözeltide kimyasal denge durumuna girerler. Su kimyasında temel denge durumu, kalsiyum [Ca++] ve bikarbonat [HCO3–] içeren durumdur:
Kimyasal denge, Ca++ yerine Mg++ ile de yazılabilir. Kimyasal dengeyle ilgili ilginç olan şey, suyun sertliği (Ca++ iyonlarının miktarı) ve CO2 agresifliği, yani kireç tortusunu [CaCO3] çözme ve metal yüzeyleri aşındırma yeteneği hakkında bir şeyler ifade etmesidir. Dengenin hangi yöne kaydığına bağlı olarak, su sert (sola kayma) veya agresif/yumuşak (sağa kayma) olacaktır. CO2’nin uzaklaştırılmasıyla (örneğin ısıtma veya gaz giderme yoluyla) denge sağa kaydırılır, Ca++ ve HCO – biriken (kireçtaşı) CaCO3’ü oluşturur ve böylece sudaki sertlik azalır. Bu sertliğe karbonat sertliği veya geçici sertlik denir.
Sertlik ile en yaygın olarak anlaşılan şey, suyun toplam Ca++ ve Mg++ iyonları içeriğidir. Bu, toplam sertlik olarak adlandırılır. Yüksek bir kalsiyum ve magnezyum içeriği sert su verirken, düşük bir içerik yumuşak su verir.
Kalıcı sertlik arasındaki fark olarak tanımlanır. toplam ve geçici sertlik, sülfat [SO42-] ve klorüre [Cl-] karşılık gelen kalsiyum ve magnezyum miktarı olarak açıklanabilir. Kalıcı sertlik, kaynatma vb. ile giderilememesi ile karakterize edilir. Farklı sertlik özellikleri arasındaki korelasyon, toplam sertliğin, geçici sertlik artı kalıcı sertliği.
Sertlik birkaç şekilde belirtilebilir;
a) Alman sertlik derecesi, °dH, eşdeğer miktarda CaO/l’ye karşılık gelen sertlik olarak tanımlanır. 1°dH, 10 mg CaO/l’ye eşittir
b) Fransız sertlik derecesi, °F, eşdeğer miktarda CaCO3/l’ye karşılık gelen sertlik olarak tanımlanır. 1°F, 10 mg CaCO3/l’ye eşittir.
c)Su arıtma teknolojisi uzmanları tarafından kullanılan ve yaygın olarak kullanılan sertlik birimi, eşdeğer CaCO3 miktarına karşılık gelen ve doğrudan mg/l olarak ölçülen sertliktir.
Bu üç sertlik ölçme yöntemi arasındaki ilişki;
Suyun sertliğinin;suyun tadı, kokusu ve görünümü ya da sağlık üzerinde hiçbir etkisi yoktur, ancak borularda, kazanlarda ve sıhhi cihazlarda kireç oluşumuna (kireçli tortulara) neden olduğundan, sistemin verimini olumsuz yönde etki edebilir.
1.2.4 Suyun pH değeri (asitlik derecesi);
Suyun pH değeri, asitlik derecesini ifade eder ve yeraltı suyu için normal olarak geçici sertlik ve karbondioksit içeriği ile belirlenir. Suyun pH değeri 0-14 arasında değişmektedir.pH = 7 değeri, su nötr bir reaksiyona eşdeğerdir, pH >7 ise su alkalidir (bazik), pH <7 ise asidiktir. CO2 içerikli agresif ve sert su (suyun sertliği ile ilgili bölüme bakınız) pH değeri 7’nin altındadır ve asidik özelliği sebebi ile karbon çeliği, dökme demir, sıcak daldırma galvanizli çelik ve bakırı aşındırır.
1.2.5 Sudaki diğer iyonlar;
Çok fazla demir ve pas, suya ve sıhhi cihazların renginin bozulmasına neden olur. Çok fazla potasyum ve amonyum, nitrat ve fosfat varlığı genellikle organik olarak kirlenmiş suyun bir işaretidir. Çok az flor diş çürüklerine neden olur ve kahverengi dişlere sebebiyet verir. Çok fazla klorür ve kısmen de sülfat, tuzlu bir tat verir .Suyun bileşimi yukarıdaki “DSÖ ”listesi”ni karşılıyorsa bu rahatsızlıklar oluşmaz.
1.2.6 Sudaki organik ve inorganik maddelerin içeriği;
Organik madde: Hidrojene kimyasal olarak bağlı karbon içeren maddelerdir. Genellikle başka elementler (özellikle O, N, klor veya S gibi halojenler) içerirler. Organik maddelerin bir zamanlar sadece canlılar tarafından üretildiği düşünülüyordu. Artık herhangi bir organik maddenin laboratuvarda sentezlenebileceğini biliyoruz.Ancak bu pratikte son derece zordur.
İnorganik madde: Hidrojene kimyasal olarak bağlı karbon içermeyen bir maddedir. Karbonatlar, bikarbonatlar, karbürler,karbon oksitler ve karbon içermelerine rağmen inorganik madde olarak kabul edilir.
Organik maddelerin ölçülmesi: Organik maddeler içeren su için, örn. yüzey suyu, bunları ölçmek için özel yöntemler vardır.
a)Potasyum permanganat sayısı [KMnO4] gibi sudaki oksitlenebilir organik maddelerin içeriğini ifade eden ölçüm yöntemlerinden biri BOD (“Biyolojik Oksijen İhtiyacı”) olarak adlandırılır.
b)KOİ (“Kimyasal Oksijen İhtiyacı”) ölçüm yöntemi BOİ’ye biraz benzer, ancak hesaplamada tüm oksitlenebilir maddeleri içermesi bakımından farklılık gösterir.
İnorganik maddelerin ölçülmesi: Su, özellikle yüzey suyu, bitki artıklarını ve mikroorganizmaları barındırabilen kil gibi değişen miktarlarda asılı parçacıklar içerir. Ağırlık birimi, organik maddeler için mg/l’dir ve askıda katı maddeler olarak adlandırılır.
Organik ve inorganik maddeleri göstermenin çeşitli yolları vardır. Bunlardan biri, suda asılı, çözünmemiş maddelerin neden olduğu bulanıklığı ifade eden bulanıklığa benzeyebilen SDI’dir (Silt Yoğunluk İndeksi). Ölçüm birimlerine FTU (Formazin Bulanıklık Birimleri) veya NTU (Nefelometrik Bulanıklık Birimleri) adı verilir.
Suyun rengi değişmişse, bu da ölçülebilir. Birim mg Pt/l olarak adlandırılır ve sudaki renk değişikliği, bir su numunesinin bir platin bileşiğinin bilinen bazı çözeltileri ile karşılaştırılmasıyla ölçülür (Pt, platinin kimyasal sembolüdür).
Son olarak, kirli su ile bağlantılı olarak bakteri gibi mikroorganizmalar vardır. Burada ortak bir ölçüm, 100 ml sudaki sayıdır (mikroplar). DSÖ ayrıca içme suyundaki farklı mikroorganizmaların sayısı için sınırlar belirler. Tablo 1’e bakınız.
Suyun kimyasal bileşimi, pompanın üzerinde korozyon ve tortu oluşturarak pompa performansını olumsuz etkiler.
1.3 Korozyon;
Korozyon; genellikle bir metalin çevresiyle reaksiyona girmesi sonucu “bozulması” olarak tanımlanır. Metallerin çoğu doğal olarak oksit formunda bulunur .Kimyasal olarak da genellikle kararlıdır. Oksijene ve diğer oksitleyici etkenlere maruz kaldığında işlenmiş metal, doğal oksit durumuna geri dönmeye çalışacaktır. Demir durumunda ki oksitler, yaygın olarak pas olarak bilinen demir veya demir oksit biçiminde olacaktır. Metalik korozyon genellikle açıkta kalan bir yüzey üzerinde belirli bir yerde metal kaybını içerir. Korozyon, tüm yüzey üzerinde genel bir saldırıdan, şiddetli bir konsantre saldırıya kadar çeşitli şekillerde meydana gelir. Çoğu durumda, korozyon sürecini tamamen durdurmak mümkün değildir veya ekonomik olarak pratik değildir. Ancak, süreci kabul edilebilir seviyelerde kontrol etmek genellikle mümkündür.
1.3.1 Korozyon hücresi ;
Metalik korozyon, metal yüzeyin bir kısımdan diğerine doğru akmasından kaynaklanır. Bu doğru akım akışı, akımın ortama boşaldığı noktada (oksidasyon veya anodik reaksiyon) metal kaybına neden olur. Koruma, akımın metal yüzeye geri döndüğü noktada (indirgenme veya katodik reaksiyon) oluşur. Korozyon hızı, korozyon akımının büyüklüğü ile orantılıdır. Bir amperlik doğru akım, bir yılda yaklaşık on kilogram çeliği uzaklaştırır.
Korozyonun oluşması için dört koşulun karşılanması gerekir;
• Anot – oksidasyon reaksiyonu burada gerçekleşir. Elektron salınımı ve metal kaybı (korozyon) bu reaksiyonla ilişkilidir.
• Katot – indirgeme reaksiyonu burada gerçekleşir. Elektron tüketimi ve metal koruması bu reaksiyonla ilişkilidir.
• Elektrolit – hem katodun hem de anotun maruz kaldığı ortam. Elektrolit, iyonların akışı yoluyla (örneğin tuzlu su) elektrik akımı iletme kapasitesine sahip olmalıdır.
• Metalik yol – anot ve katot, elektron akışı boyunca elektrik akımı akışını ileten bir metalik bağlantı yoluyla bağlanmalıdır.
1.3.2 Korozyon sebebleri;
Korozyon doğal bir süreçtir. Korozyonun birincil itici gücü, demirin doğal durumundan çeliğe dönüşmesine dayanır. Demir cevherinin çeliğe rafine edilmesi, enerji eklenmesini gerektirir. Çelik esasen kararsız bir demir durumudur ve korozyon, demirin doğal durumuna geri dönme sürecidir. Rafinaj işleminde kullanılan enerji, korozyonun itici gücüdür.
Korozyon hücreleri, çeşitli nedenlerle yapılar üzerinde kurulur. Korozyonun bir nedeni, galvanik korozyon olarak bilinen bir etkidir. Tüm metallerin farklı elektrik potansiyelleri vardır ve farklı potansiyele sahip iki metalin ortak bir ortamda birbirine bağlandığı yerde akım akacak ve korozyon meydana gelecektir. Çeliğin bakır gibi farklı bir metale bağlanması bir korozyon devresinin oluşmasına neden olacaktır. Bakırın çeliğe doğrudan bağlanması, çeliğin normalden çok daha hızlı korozyona uğramasına neden olur. Bunun bir başka biçimi de paslı borunun yeni, temiz çeliğe bağlanmasıdır. Potansiyeldeki doğal fark, yeni çeliğin eski çeliğe göre daha hızlı korozyona uğramasına neden olur. korozyon hücrelerinin diğer nedenleri arasında farklı toprak tipleri, oksijen mevcudiyeti, tuz içeriği ve mikrobiyolojik büyüme ile temasın etkisi yer alır.
Pompa gibi mekanik bir yapıda, tek tek bileşenlerin galvanik korozyonunu önlemek için çok farklı olan malzemelerin birleştirilmesinden mümkün olduğunca kaçınılır.
Bu, metallerin korozyon eğilimine göre düzenlendiği galvanik elektrokimyasal seriyi içerir.
En sık kullanılan metaller şu şekilde düzenlenir;
1.3.3 Pompa Malzemelerin Korozyon Dayanımı;
Korozyonla ilgili bölüm, yalnızca Grundfos’un pompalar için kullandığı malzemeleriyle ilgili olan korozyon türleri ile ilgilidir. Sıradan su için, üretilen pompalar genellikle kompozit malzemeye haizdir. Proses suyunun kimyasal çözücüler vb. içerebildiği durumlarda, kompozit bileşenlere de saldırılabilir.
Pompalarda kullanılan malzeme yapıları;
• Dökme demir
• Bronz
• Paslanmaz çelik, AISI 304, AISI 316 ve 904 L tipleri.
• Titanyum
Not: Birkaç çeşit paslanmaz çelik kullanılır, ancak korozyon açısından yukarıdaki tipler gruplandırılmıştır.
Aşağıdaki parametreler, normal sudaki pompaların korozyonunu etkileyebilir:
• Agresif karbondioksit [CO2]
• Agresif iyonlar (özellikle klorür, [Cl-])
• Serbest klor [Cl2]
• Oksijen [O2]
• Asitlik [pH]
• Hidrojen sülfür [H2S]
•Sıcaklık
Dökme Demir:
Yukarıda sayılan malzemelerden en savunmasız olan dökme demir ile suyun pH değeri,korozyon direncini etkileyecektir. Normalde pH değeri 6,5’in altında olan akışkanlar için dökme demir kullanılmaması önerilir. Agresif karbondioksitin varlığı, dökme demir için sorunlara neden olurken, diğer pompa malzemeleri etkilenmeyecektir. pH değeri 5’e kadar düşük olan yeraltı sularında ve yağmur sularında tatmin edici sonuçlar veren dökme demir pompalar kullanılmaktadır. Bu durumlarda direnç, belirli uygulama için sıcaklık, su bileşimi ve çalışma koşulları tarafından belirlenecektir. Bununla birlikte, demir kontaminasyonundan kaynaklanan renk atması riski daha büyük olacaktır
Dökme demir, yeraltı sularındaki uygulamalar için çok yaygındır ve çoğu durumda uygundur. Bir dökme demir pompada korozyon meydana gelmesine rağmen, korozyon hızının uygun bir şekilde düşük bir seviyede kalması şartıyla, genel olarak kabul edilebilir. Genellikle 0,5 mm/yıl’dan daha az korozyon, birkaç milimetre malzeme kalınlığının dikkate alınması koşuluyla kabul edilebilir. Acı su ve deniz suyunda ise, dökme demirin korozyon direnci sınırlı olacaktır.
Dökme demirin ömrünü uzatmak için,yüzey kaplaması da yapılır.Korozyon ve aşınmaya karşı son zamanlarda diğer malzeme yapılarına göre daha ucuz maliyetli olmasından dolayı yaygın olarak karşımıza çıkmaktadır.
Bronz:
Bronz genellikle dayanım açısından dökme demirden daha iyi bir malzemedir.Yeraltı suyu, acı su ve tuzlu su için kullanılabilir. Ancak, dökme demirde olduğu gibi bronzda da su arıtma prosesinde çeşitli kimyasallarla yıkama yapıldığı için malzeme zarar görebilir. Özellikle asitlerle temizlik en kritik olanıdır.Bronzla, amonyak kimyasal olarak tepkimeye girerse, korozyon riski yükselir.
Yukarıda belirtilen nedenlerden dolayı, membran filtrasyon için dökme demir veya bronz pompaların kullanılması yasaktır, seçim genellikle paslanmaz çelik veya titanyum olacaktır.
Bu nedenle, su arıtımı için Grundfos tarafından sağlanan pompaların çoğu farklı kalitelerde paslanmaz çelik ve titanyum olacaktır.
Paslanmaz çelik:
Paslanmaz çelik terimi, öncelikle değişken bir krom, nikel ve molibden içeriğine sahip, aynı zamanda azot ve bakır vb. içeren çok çeşitli demir bazlı alaşımları kapsar. Bu, mekanik özellikler ve korozyon direnci açısından çok çeşitli malzemeler sağlar. Bununla birlikte paslanmaz çeliğin ortak bir özelliği, korozyon direncinin yüzeyde görünmez bir oksit film (pasif film) oluşumuna bağlı olarak yüksek korozyon direncidir. Bunu başarmak için krom içeriği en az %12 olmalıdır.
Bu pasif film lokal olarak bozulursa ve hemen yeniden oluşmazsa, lokal korozyon (oyuklanma) meydana gelebilir. Şekil 4a’ya bakınız. Benzer şekilde, pasif filmi korumak için yetersiz oksijenin bulunduğu yarıklarda ve tortuların altında lokal korozyon (yarık korozyonu) meydana gelebilir. Şekil 4b’ye bakınız. Lokalize korozyonun yayılması oldukça tahmin edilemez ve tek tip korozyonla aynı şekilde bir korozyon payı kullanılarak hesaplanamaz.
Ana alaşım elementleri (krom [Cr.], nikel [Ni] ve molibden [Mo]) ve azot [N] içeriği.
Sağdaki sütun, çeşitli paslanmaz çeliklerin “oyuklanma” (lokal korozyon) direncini sıralamak için kullanılan PRE değerini (Oyuklanma Direnci Eşdeğeri) verir.
PRE değeri şu formüle göre hesaplanır: Ağırlık % Cr + 3.3 x ağırlık %’si Mo +16 x ağırlık %’si N.
PRE değeri 40’ın üzerinde olan paslanmaz çeliğin 30°C’ye kadar deniz suyuna dayanıklı olduğu kabul edilir.
Ancak Grundfos, Tablo-4 ‘te görülen PRE değerinin 40’ın altında olmasına rağmen deniz suyunda kullanılmak üzere AISI 904 L’den pompalar üretmektedir. paslanmaz çeliğin deniz suyundaki korozyon direnci. Uzun çalışmama sürelerinden kaçınmak da dahil olmak üzere belirli prosedürlere uyulur ve tatlı su ile düzenli yıkama yapılırsa, AISI 904 L ayrıca orta sıcaklıklarda tuzlu suda kullanılır.
Grundfos, malzeme seçimi için Şekil 5’te ki diyagramı kullanılmaktadır.
Diyagramlar, sırasıyla yeraltı suyu, acı su ve deniz suyundaki çeşitli paslanmaz çeliklerle ilgili deneyimlere dayanmaktadır.
Temel kurallar şunlardır;
• 500 mg/l klorür, yeraltı suyu için maksimum limit olarak belirlenmiştir.
• 500 – 5000 mg/l klorür, acı su olarak belirlenmiştir.
• 5000 mg/l’den fazla klorür deniz suyu olarak belirlenmiştir.
Bununla birlikte, deniz suyu tipik olarak yaklaşık 20.000 – 30.000 mg/l klorür (yaklaşık 3.3 – %5 NaCl) içeriğine sahiptir.
Klorür içeriği ve % sodyum klorür [NaCl] arasındaki ilişki aşağıdaki gibidir:
NaCl % x 6100 = mg/l klorür [Cl-]
Şekil 5, belirli klorür içeriğine göre çeşitli paslanmaz çelik ve titanyum türleri için maksimum uygulama sıcaklıklarını gösterir;
Titanyum:
Paslanmaz çeliğin aksine titanyum, klorür içeren ortamlarda korozyona karşı çok dayanıklıdır.
Titanyum üzerindeki oksit film (pasif film), paslanmaz çelik üzerindeki oksit film gibi klorların saldırısına uğramaz ve titanyum 80°C’ye kadar deniz suyunda çukurlaşma riski olmadan kullanılabilir.
Bu nedenle, bu pompa malzemesinin gelecekte su arıtımında yaygın olarak kullanılması beklenmektedir. Grundfos ürün gamında bu malzemeden yapılmış dik milli pompa (CRT) bulunmaktadır.
1.3.4 Uygun Olmayan Çalışma Nokta larından kaynaklı Korozyon;
Aşınma (erozyon, türbülans), kavitasyon ve yorulma, uygun olmayan çalışma koşullarında pompalarda meydana gelebilecek kullanım kaynaklı hasar örnekleridir. Pompalanan sıvı da malzeme için agresif ise, korozyon güçlü bir hızlanma ile pompaya zarar verebilir.
Gerilme korozyonu çatlaması, mekanik stresin kullanım kaynaklı olduğu durumlarda artar.Fakat malzemedeki artık gerilme nedeniyle, gerilme korozyonu çatlaması (örneğin kaynaktan kaynaklanan) da meydana gelebilir.
Gerilim Korozyon Çatlaması:
Gerilim korozyon çatlaması, mekanik çekme gerilmeleri ve korozyonun eşzamanlı etkilerinin neden olduğu çatlama ile karakterize edilir. Bu tip korozyon sadece belirli metallerle oldukça spesifik ortamlarda meydana gelir: örneğin, AISI 304 ve AISI 316, klorür içeren ortamlarda, tipik olarak daha yüksek sıcaklıklarda stres korozyonu çatlamasına karşı hassastır.
Erozyon:
Erozyon, esas olarak yüksek akış hızlarında pompa malzemeleri olarak dökme demir ve bronz’da daha sık görülür. Genellikle lokal basıncın yüksek olduğu, santrifüj pompaların çarklarında görülür. Paslanmaz çelik ve titanyum, yüzeylerindeki aşınmaya dayanıklı oksit film sayesinde çok yüksek akış hızlarına dayanabilir ve bu malzemeler kullanıldığında erozyon nadiren görülür.
Şekil-6 Dökme demir malzemeli fanda erezyon korozyonu
Kavitasyon:
Statik basıncın buharlaşma basının altına düştüğü anda kavitasyon oluşmaya başlar.Pompa emişindeki basıncın düşük olması ardından akışkanın yüksek basınç bölgesi olan pompa fanına girdikten sonra, genleşme ve büzüşmeden dolayı ortaya çıkan boşlukları hızlı bir şekilde sıvı doldurararak baloncukların patlamasına sebebiyet verir. Bu patlamalar süreklilik kazandığı zaman malzeme yorulmasıyla birlikte malzemeden kopmalar başlar. Bkz. Şekil 6’da Pompaya yetersiz giriş basıncı, tipik bir kavitasyon nedenidir.Dökme demir ve bronz paslanmaz çeliklere göre kavitasyona karşı daha zayıftır.
Şekil-7 Bronz fanda kavitasyon
Yorulma:
Malzemenin çekme mukavemetinden daha düşük bir maksimum değere sahip tekrarlanan veya dalgalanan gerilmeler altında kırılmaya neden olan olguya yorulma denir. Korozyon, çatlak oranını artırarak yorulmayı hızlandırabilir.
Katodik Koruma:
Bir pompada korozyon yaşanırsa, genellikle korozyona daha dayanıklı bir malzeme seçerek bu sorun çözülebilir. Bir başka olasılık da katodik korumanın uygulanmasıdır. Bu yöntem, korozyonun istenmediği yapı üzerine kurban anotların monte edilmesini içerir. Kurban anotlar, yapının yapıldığı malzemeden daha kolay paslanan (yani daha az asil olan) metallerdir. Kurban anot, korunacak yapının üzerine veya yakınına ve onunla metalik temas halinde konumlandırılır. İki malzeme arasında bir galvanik akım geçerek reaktif metalin paslanmasına neden olur. Korunan yapı üzerindeki korozyon azalır veya tamamen durur.
Grundfos ayrıca çinkoyu kurban anot olarak kullanarak belirli pompa türleri için bu tür katodik koruma sağlar. Katodik koruma ile, kurban anotlar yavaş yavaş aşınır ve korozyon korumasını sürdürmek için düzenli olarak değiştirilmeleri gerekir.
KAYNAKÇA:
1)Pumps in water treatment-Grundfos A/S-2002 ,çeviri Demir ,Ahmet.
