Investigation of pittting corrosion morphology of St 37 material in different corrosive environments

Abstract

Terminolojiye göre korozyon `bir malzeme ile genellikle bir metal ile çevresi arasında gerçekleşen, madde ve özelliklerinde bozulmaya neden olan kimyasal ya da elektrokimyasal bir reaksiyon` olarak tanımlanır. Korozyon takviye çelik yüzeyinde çukur ve delikler oluşmasına sebep olur. Oluşan bu çukurlar çeliğin mukavemetini azaltır. Eğer korozyon kontrol altında tutulmazsa yapının bütünlüğünü etkileyebilir. Beton içindeki çelik pasif durumlarda genellikle aşınmaz. Ancak çelik takviyeli betonlar genellikle deniz suyu veya buz çözücü tuzlar gibi ağır ortamlarda kullanılır. Klorür beton içine taşındığında, koruyucu pasif tabakayı bozar ve pas ve çukura neden olur. Çukur korozyonu metallerde en önemli elektrokimyasal korozyonlardan biridir. Metalin korunmadığı çukurlaşma yerinde çukur tekrar pasif hale getirilmezse korozyon gelişecektir. Takviyeli betonlarda kullanılan donatılarda genellikle St 37 olarak bilinen çelik malzeme tercih edilmektedir ve tuzlu suda kullanılması nedeniyle çukur korozyonuna maruz kalmaktadır. Bu çalışmada St 37 malzemenin farklı sodyum klorür çözeltisi derişimlerindeki (yüzde 1.8 ve yüzde 3.5) çukur morfolojisi incelenmiştir. Aynı zamanda çeliğin mikro yapıları ve çukur ilişkileri de çalışmanın bir parçası olarak araştırılmıştır. Bu tezin temel amacı, çukur morfolojisi ve çukur büyümesini gözlemlemek ayrıca korozyonun St 37 çeliğinin mekanik özelliklerine etkisini gözlemlemektir.Yüzde 1.8 sodyum klorür çözeltisine daldırılan numuneler, beklenmedik bir şekilde yüzde 3.5 sodyum klorür çözeltisine konan örneklerden daha düşük bir mukavemet gösterdi, ancak yüzde uzama değerlerinde anlamlı bir değişikliğe neden olmadı. Korozyon sonucu meydana gelen kütle kaybı göz ardı edilecek kadar düşüktür. Hazırlanan çözeltilerde korozyondan önce ve korozyondan sonra yapılan pH ölçümlerinde önemli bir değişiklik olmamıştır, bunun sebebinin kısa periyotlarda alınan pH değerleri olduğu düşünülmektedir.

According to the terminology, corrosion is defined as `the chemical or electrochemical reaction between a material, usually a metal, and its environment that produces a deterioration of material and its properties.` Corrosion also produces pits or holes in the surface of reinforcing steel. These pits reduce the strength of the steel. If corrosion is not controlled, it can affect the integrity of the structure. Steel in concrete is generally not worn in passive conditions. However, steel- reinforced concrete is often used in severe environments where sea water or deicing salts are present. When chloride moves into the concrete, it disrupts the passive layer protecting the steel, causing it to rust and pit. Pitting corrosion of metals is one of the most important electrochemical corrosion phenomena. At the site of the pitting, where the metal is unprotected, corrosion will develop if the pit does not re-passivate. Generally steel material known as St 37, is preferred in reinforced concrete and St 37 steel is exposed to pitting corrosion due to using in steel salt water. In this study, pitting morphology of St 37 material was investigated at different sodium chloride solution concentrations (1.8 percent and 3.5 percent). At the same time, the microstructures of the steel and the pit associations were also investigated as part of the study. The main objective of this thesis is to observe pit morphology and pit growth and also to observe the effect of corrosion to the mechanical properties of St 37 steel.The specimens immersed to the 1.8 percent sodium chloride solution showed lower strength than the specimens put to the 3.5 percent sodium chloride solution as unexpected, but did not cause any significant change in elongation values. The value of mass loss formed by the corrosion result is too low. In the prepared solution there was no significant change in the pH measurements before and after corrosion which are shown that the reason is based on the pH value in short period.