Atmosferik Korozyona Dayanıklı Çelikler ve Atmosferik Korozyon Tasarımı

Ayrışan Çeliğin Ne Olduğu ve Ne Olmadığı

Ayrışan çelik, bilinçli olarak alaşımlandırılmış düşük alaşımlı çelik olarak

Ayrışan çelik, tek bir kalite sınıfı değildir ve boyanmadan bırakılmış sıradan yapı çeliğinden de ibaret değildir. Atmosferik korozyonun gelişme biçimini değiştirmek amacıyla kimyasal bileşimleri ayarlanmış, düşük karbonlu ve düşük alaşımlı çeliklerden oluşan bir ailedir. Bakır, krom, nikel, fosfor, silisyum ve mangan geleneksel ilaveler arasındadır. Molibden de kullanılabilir; araştırmalarda tungsten, titanyum, alüminyum ve nadir toprak elementi ilaveleri de incelenmiştir. Federal Highway Administration’ın 2009 tarihli incelemesinde Mn, Si, Cr, Ni, Cu, Mo ve P tarihsel alaşımlandırma odağı olarak belirtilmiştir.

Atmosferik korozyona dayanıklı çelik, korozyona tamamen dayanıklı hâle gelmek yerine koşula bağlı atmosferik korozyon direnci geliştirir. Strong evidence

Elektrokimyasal korozyonElektrokimyasal korozyon Bir elektrolit filmi üzerinden eşleşmiş anodik metal çözünmesi ve katodik tepkimelerin neden olduğu korozyon.

Bu ilaveler elektrokimyasal korozyonu durdurmaz. Maruz kalma sırasında oluşan pas tabakasının bileşimini, yapısını, aderansını ve geçirgenliğini değiştirir. Çelik ıslandığında, anodik bölgeler bir elektrolit içine demir bırakırken katodik bölgeler oksijen indirgenmesi reaksiyonlarını destekler. Bunun sonucunda oluşan korozyon ürünleri nispeten yoğun ve yüzeye iyi tutunan bir yapı kazanabilir; böylece suyun ve oksijenin daha ileri düzeyde ulaşması yavaşlar. Ancak reaksiyonlar devam eder. “Ayrışma”, bağışıklığı değil, bir korozyon davranışını ifade eder.

Yaygın gösterimler arasında yüksek dayanımlı düşük alaşımlı yapı çeliği için ASTM A242/A242M; atmosferik korozyon direnci iyileştirilmiş yüksek dayanımlı düşük alaşımlı yapı çeliği için ASTM A588/A588M; malzeme standardı ve proje dokümanlarında belirtildiği durumlarda Grade 50W ve Grade HPS 50W gibi ayrışan çelik kalitelerini içeren ASTM A709/A709M köprü çelikleri bulunur. Avrupa’da atmosferik korozyona dayanıklı yapı çelikleri, S355J0WP, S355J2WP, S355J0W ve S355J2W dâhil olmak üzere EN 10025-5 kapsamında gösterilir. Ek ve kalite sınıfı önemlidir: her ürün “ayrışan çelik” olarak adlandırılıyor diye kimyasal sınırlar, mekanik özellikler, kaynaklanabilirlik hükümleri ve teslimat koşulları birbirinin yerine kullanılamaz.[1][1] Improved Corrosion-Resistant Steel for Highway Bridges. Federal Highway Administration. Federal Highway Administration research publication, 2011.

ASTM G101 bileşim temelli korozyon indeksleri, ön değerlendirme veya karşılaştırma araçlarıdır; sahaya özgü maruziyet ve detaylandırma değerlendirmesinin yerine geçemez. Limited evidence

[2][2] ASTM G101-04(2010), Standard Guide for Estimating Atmospheric Corrosion Data. ASTM International. ASTM International standard, 2010.

Dolayısıyla alaşım, tasarım kararının yalnızca bir bölümüdür. ASTM G101-04(2010), daha kısa süreli maruz kalma verilerinden uzun vadeli atmosferik korozyon kayıplarını tahmin etmek ve düşük alaşımlı bir çeliğin kimyasal bileşiminden bağıl atmosferik korozyon direncini tahmin etmek için yöntemler sunar. Böyle bir endeks, bir ön değerlendirme aracıdır; saha uygunluk belgesi değildir. FHWA tarafından 2011’de yayımlanan araştırmada, ayrışan çeliklerin çoğunun ASTM G101 korozyon endeksi değerlerinin 6 ile 7 arasında olduğu bildirilmiştir; söz konusu çalışmada klorür içeren atmosferlerde önemli ölçüde iyileştirilmiş direnç için 9,5’e yakın veya bu değerin üzerinde değerlere ulaşılması amaçlanmıştır. Bileşime dayalı bir sayı, ıslak kalıntıları tutan bir köprü çıkıntısını veya tuz püskürmesiyle yıkanan bir cepheyi tam olarak hesaba katamaz.

Patina oluşumu ile fabrikada uygulanan kaplama arasındaki fark

Ayrışan çeliğin patinası, imalat ve montaj sonrasında yüzeyde oluşur. Boya, galvaniz, termal püskürtme veya sabit kalınlıkta ve garantili kaplama alanına sahip, atölyede uygulanmış bir film değildir. Nem bulunduğunda ilk yüzey genellikle görece hızlı korozyona uğrar. Tekrarlanan maruz kalmalarla korozyon ürünlerinin bileşimi ve düzenlenişi değişir; pas tabakasının bir bölümü yüzeye daha iyi tutunur ve daha az geçirgen hâle gelir. Renk turuncu, kızıl-kahverengi, koyu kahverengi ve siyaha yakın tonlardan geçebilir; ancak tek başına renk, stabilizasyonun gerçekleştiğini kanıtlamaz.

National Steel Bridge Alliance, 2010 tarihli temel bilgilendirme metninde koruyucu patinanın gelişmesi için tekrarlanan ıslanma ve kuruma gerektiğini belirtmiştir. Bu gereklilik temel önemdedir. Kurumayı izleyen yağmur, sürekli yoğuşma, birikmiş su veya hiç boşalmayan bir aralıkta oluşan pas tabakasından farklı bir pas tabakasının gelişmesini sağlayabilir. Yağmurdan korunan bir yüzey, istenen döngüyü geliştirmek yerine kirli ve nemli kalabilir. Buna karşılık, yağmurla sık sık yıkanmak da tortular klorürleri veya asidik kirleticileri tutuyorsa korumayı garanti etmez.

Patina oluşumu da zaman alır ve bu süre iklime, yönlenmeye, çeliğin kimyasına, yüzey durumuna ve kirletici yüküne göre değişir. Hadde tufalı, imalat kalıntıları, kaynak sıçrantıları ve yağlar, ıslanma ve korozyonda yerel farklılıklar oluşturabilir. Bitişik beton, taş veya kaplanmış çelik üzerindeki pas lekeleri ayrı bir tasarım sorunudur: metal kaybı sınırlı olsa bile akış, kalıcı görsel hasara yol açabilir. Fabrikada uygulanan bir kaplamanın sürekliliği denetlenebilir, kuru film kalınlığı belirtilerek şart koşulabilir ve tanımlanmış kusurlar onarılabilir. Patina aynı varsayımlarla kabul edilemez. Patina düzensiz biçimde gelişir, her birleşimden ve drenaj noktasından etkilenir; temizlik, aşınma veya sonraki onarımlar nedeniyle bozulabilir.

[3][3] Guidance Note 1.07: Weather Resistant Steel. Steel Construction Institute. SCI Guidance Note 1.07, 2015.

Tasarımcılar ayrıca kararlı durumdaki açıkta kalan bir yüzey ile bir aralık arasındaki farkı gözetmelidir. Cıvatalı bindirmeler, dar rijitleştirici aralıkları, kutu kesitli detaylar, ek levhaları, mesnet oturma yüzeyleri ve alt taraftaki cepler suyu ve kalıntıları tutabilir. Steel Construction Institute tarafından 2015’te yayımlanan SCI Guidance Note 1.07, sürekli ıslak veya nemli ortamları, yüksek klorür ya da tuz püskürmesi maruziyetini, yoğun endüstriyel gazları ve gömülü koşulları kaplamasız ayrışan çelik için uygun olmayan veya kısıtlı uygulamalar olarak tanımlar. Bu koşullar, yüzeyin daha düşük korozyon düzeyine ulaşmasını engelleyebilir veya genel renk çekici olsa bile ciddi yerel korozyona neden olabilir.

Atmosferik korozyon direnci ile korozyona bağışıklık arasındaki fark[4][4] ISO 9223:2012 Corrosivity of Atmospheres. International Organization for Standardization. International Standard, 2012.

“İyileştirilmiş atmosferik korozyon direnci”, koşula bağlı bir performans iddiasıdır. Bu ifade, çeliğin her türlü dış ortam maruziyeti için uygun olduğu veya kalınlık kaybının ihmal edilebilir düzeye indiği anlamına gelmez. ISO 9223:2012, atmosferik korozifliği standart numunelerin ilk yıl korozyon hızlarını kullanarak sınıflandırır ve sıcaklık-nem etkisini, kükürt dioksit kirliliğini ve havadaki tuzluluğu temel faktörler olarak tanımlar. Sınıflandırma atmosferi tanımlar; ayrışan çeliğin bir kalite sınıfını her yerde güvenli bir malzemeye dönüştürmez.[5][5] Uncoated Weathering Steel in Bridges. Federal Highway Administration. Federal Highway Administration guidance, 2003.

Aynı ayrım proje seçimi için de geçerlidir. FHWA’nın 2003 tarihli kılavuzu, kaplamasız ayrışan çelik seçilmeden önce ıslak kalma süresinin, klorür maruziyetinin, endüstriyel kirleticilerin, drenajın, geometrinin ve bakımın sahaya özgü olarak değerlendirilmesini zorunlu kılar. Serbest drenaja sahip kuru bir iç bölge sahası, amaçlanan korozyon davranışını destekleyebilir. Tuz yüklü püskürmeye maruz kalan bir kıyı yapısı, üzerine buz çözücü tuzlu su püskürtülen bir karayolu veya yoğun gazların bulunduğu bir endüstriyel saha bunu sağlayamayabilir. Patinanın gelişmesi için tekrarlanan ıslanma gereklidir; ancak klorür içeren ıslanma ve sürekli nemlilik korozyonu aktif tutabilir ve çukurcuklanmayı teşvik edebilir.

Çukurcuklu korozyon, atıfta bulunulan AASHTO yaklaşımında, kaplamasız atmosferik korozyona dayanıklı çeliğin esas metaline, karşılaştırılabilir atmosferik korozyona dayanıklı olmayan çeliğe göre bir alt yorulma kategorisi atanmasıyla dikkate alınır. Strong evidence

[6][6] Steel Bridge Design Handbook: Design for Fatigue. Federal Highway Administration. Federal Highway Administration handbook, 2016.

Çukurcuklanma yalnızca estetik açıdan değil, yapısal açıdan da önemlidir. FHWA’nın yorulma kılavuzu, ayrışan çeliğin patinasını dönüşümlü ıslanma ve kuruma döngüleriyle oluşturduğunu açıklarken, AASHTO’nun düz kaplamasız ayrışan çelik ana malzemesine, ayrışmayan karşılaştırılabilir çeliğe kıyasla bir alt yorulma kategorisi atadığını da bildirir; bunun nedeni çukurcuklanmadır. Bu yaklaşım, ortalama kesit kaybı sınırlı görünse bile yerel korozyonun gerilme yığılmalarına yol açabileceğini kabul eder. Bu nedenle yorulma kontrolleri, kaynak detayları, denetim erişimi ve korozyon payları yapısal tasarımın bir parçası olmaya devam etmelidir.

Doğru tanım basittir: kaplamasız ayrışan çelik yüzeyi, yönetilen bir korozyon sistemidir. Alaşım kimyası, uygun atmosferik maruziyet koşullarında daha koruyucu bir pas tabakasının oluşmasını teşvik edebilir; ancak bu potansiyelin gerçekleşip gerçekleşmeyeceğini drenaj, havalandırma, birleşim geometrisi, kirleticiler, klorür kontrolü, denetim ve bakım belirler. Bu çelik, korozyona dayanıklı çeliktir; korozyona karşı kusursuz koruma sağlayan çelik değildir ve fabrikadan kalıcı bir kaplamayla teslim edilen çelik de değildir.

Atmosferik Korozyon Ortamı

Atmosfere dayanıklı çelik, atmosferik korozyona karşı bağışıklık göstermez. Bu çelik, korozyon ürünlerinin tekrar tekrar yıkanıp uzaklaştırılmadan veya sürekli ıslak tutulmadan oluşmasına, kurumasına ve yeniden düzenlenmesine olanak tanıyan maruziyet koşullarında, nispeten yoğun ve yüzeye iyi yapışan bir pas tabakası geliştirecek şekilde formüle edilmiş düşük karbonlu, düşük alaşımlı bir çeliktir. Bakır, krom, nikel, fosfor, silisyum ve diğer alaşım ilaveleri elektrokimyasal reaksiyonları ve pasın yapısını değiştirir; ancak kimyasal bileşim her maruziyet koşulunu telafi edemez.

ISO 9223:2012, atmosferik korozifliği tanımlamak için temel çerçeveyi sunar. Standart numunelerde ölçülen ilk yıl korozyon hızlarını kullanarak ortamları sınıflandırır ve üç belirleyici etkiyi tanımlar: sıcaklık-nem rejimi, kükürt dioksit kirliliği ve havadaki tuzluluk. Bu faktörler çelik yüzeyiyle etkileşir. Bu nedenle aynı nominal kalite; iç kesimlerdeki kırsal bir ortamda, gelgit etkisindeki bir haliç kıyısında, bir sanayi emisyon bulutunun altında veya korunaklı bir köprü detayının içinde farklı korozyon hızları, pas renkleri, çukur derinlikleri ve patina gelişimi gösterebilir.

Bu ayrım tasarım sırasında önem taşır. Temiz havada bulunan, suyu serbestçe tahliye edilen ve düzenli olarak kuruyan atmosfere dayanıklı çelik bir kiriş, kararlı ve koruyucu bir tabaka geliştirebilir. Buna karşılık, sızıntı yapan bir tabliye birleşiminin altında bulunan nominal olarak aynı kirişte, açıkta kalan yüzeyler olgunlaşmış görünürken yarık bölgesinde aktif korozyon devam edebilir. Atmosferik sınıflandırma bir başlangıç noktasıdır; gerçek sahanın ve nem tutulmasını belirleyecek geometrinin incelenmesinin yerine geçmez.

Islaklık süresi ve tekrarlanan ıslanma-kuruma döngüleri

Islaklık süresiIslaklık süresi Bir metal yüzeyinin atmosferik korozyonu desteklemeye yetecek iletkenlikteki nem filmiyle kaplı kaldığı süre.

Elektrokimyasal korozyon bir elektrolit gerektirir. Yağmur, sis, çiy, yoğuşma ve yüzeyde biriken tuzlar çelik yüzeyinde bu elektroliti sağlar. Yeterli iletkenliğe sahip bir yüzey filminin kaldığı süre, yaygın olarak ıslaklık süresi olarak tanımlanır. Daha uzun ıslaklık süreleri genellikle daha fazla anodik metal çözünmesine ve katodik oksijen indirgenmesine olanak tanır; ancak ilişki basitçe zamana bağlı değildir: tuz derişimi, sıcaklık, oksijen beslemesi, yüzey kirlenmesi ve pas tabakasının geçirgenliği de maruziyet sırasında değişir.

Tekrarlanan ıslanma ve kuruma, koruyucu patinanın gelişmesi için gerekli bir çevresel koşuldur. Strong evidence

Kuruma, korozyona yalnızca ara verilmesi anlamına gelmez. Atmosfere dayanıklı çelikte dönüşümlü ıslak ve kuru dönemler, başlangıçta gevşek olan korozyon ürünlerinin yüzeye daha iyi yapışan ve daha az geçirgen bir patinaya dönüşmesine yardımcı olur. 2010 yılında yayımlanan National Steel Bridge Alliance bilgi notunda, koruyucu patina gelişimi için tekrarlanan ıslanma ve kuruma gerektiği belirtilmektedir. Islanma sırasında demir çözünür ve korozyon ürünleri çökelir; kuruma sırasında ise pas tabakası büzülür, daha fazla oksitlenir ve daha kompakt hâle gelebilir. Tekrarlanan döngüler, su ve oksijenin çeliğe ulaşma hızını kademeli olarak azaltabilir.

Su hapsolduğunda bu süreç başarısız olur. Yatay bir çıkıntı, dar bir bindirme, tıkanmış bir drenaj, rijitlik levhası ucu, bulon yuvası veya sızdırmaz bir yarık, çevredeki yüzeyler kuruduktan sonra da ıslak kalabilir. Bunun sonucunda oluşan farklı havalanma hücresi yerel korozyona yol açabilir; klorür birikintileri ise elektrolitin iletkenliğini artırır. Akış suyu demir bakımından zengin suyu beton, kaplamalar veya mimari yüzeyler üzerine de taşıyabilir ve kesit kaybının orta düzeyde olduğu durumlarda bile lekelenmeye neden olabilir.

Bu nedenle maruziyet geçmişi, tek başına yıllık yağış miktarından daha önemlidir. Ardından kuruma gelen kısa ve sık yağış olayları patina oluşumunu destekleyebilir. Uzun süreli nemlilik ise aktif korozyonu sürdürebilir. Tuz birikmesi ve buharlaşmanın döngüsel olması özellikle zararlı olabilir; çünkü buharlaşma klorürleri yüzeyde yoğunlaştırır ve sonraki nemli dönem, yoğunlaşmış elektroliti yeniden etkinleştirir.

2003 yılında yayımlanan FHWA kılavuzu, kaplamasız atmosfere dayanıklı çelik seçilmeden önce ıslaklık süresi, klorür maruziyeti, endüstriyel kirleticiler, drenaj, geometri ve bakım konularının sahaya özgü olarak değerlendirilmesini öngörür. Bu gereklilik bürokratik değil, pratiktir. Kuru bir iç kesim iklimindeki bir köprü, sürekli nemli mikroortamlar içerebilirken, yağışlı bir kıyı yapısında açıkta kalan yüzeyler hızla kuruyabilir, ancak korunaklı birleşimler kurumayabilir.

Sıcaklık, nem ve yoğuşma

Bağıl nem, bir yüzey filminin kalıcı olup olamayacağını etkiler. Hava çiğlenme noktasına doğru soğudukça, yağmur yağmamış olsa bile çelik üzerinde su yoğuşur. Gece soğuması, gölgede kalan yüzeyler, kapalı kutu kesitleri ve sıcak, nemli havanın altındaki soğuk metal, yaygın nedenler arasındadır. Bu nedenle bir yüzey, ölçülebilir yağışın az olduğu bir yerde bile saatlerce ıslak kalabilir.

Sıcaklık, hem reaksiyon hızlarını hem de suyun buharlaşmasını değiştirir. Daha yüksek sıcaklıklar çoğu zaman elektrokimyasal reaksiyonları hızlandırır; ancak buharlaşmayı artırarak ıslaklık süresini de kısaltabilir. Çiğlenme noktası yakınında meydana gelen küçük bir sıcaklık değişimi yoğuşmaya yol açabilir ve elektrolit süresini uzatabilir. Sıcaklık ayrıca oksijen çözünürlüğünü, tuz kristalleşmesini, pas dönüşümlerini ve yüzey filmlerinin viskozitesini veya hareketliliğini değiştirir. ISO 9223:2012, nemi korozyon hızının bağımsız bir göstergesi olarak ele almak yerine bu etkileri sıcaklık-nem etkisi kapsamında gruplandırır.

Çözünür kirleticiler mevcut olduğunda nemin önemi artar. Higroskopik tuzlar, temiz çeliğin kuru kalacağı bağıl nem düzeylerinin altında bile havadan su çekebilir. Bu nedenle sodyum klorür, magnezyum klorür veya kalsiyum klorür taşıyan bir yüzey, tekrarlanan nemli dönemler boyunca elektrolitik olarak etkin kalabilir. Toz ve endüstriyel birikintiler de benzer bir etki yaratabilir; özellikle yatay veya korunaklı yüzeylerde biriktiklerinde.

Patina gelişimi bu dengeye bağlıdır. Pas tabakasını oluşturan korozyon reaksiyonlarının başlaması ve sürdürülmesi için bir miktar nem gereklidir. Aşırı veya sürekli nem, tabakanın kurumasını engeller ve gözenekler ile çatlakların elektrokimyasal olarak etkin kalmasına neden olabilir. Yetersiz havalandırma, buharlaşmayı yavaşlatarak durumu kötüleştirir. Steel Construction Institute tarafından 2015 yılında yayımlanan SCI Guidance Note 1.07, sürekli ıslak veya nemli ortamları; yüksek klorür ya da tuz püskürtüsü maruziyeti, yoğun endüstriyel dumanlar ve gömülü koşullarla birlikte, kaplamasız atmosfer koşullarına dayanıklı çelik için uygun olmayan veya kullanımı kısıtlı uygulamalar olarak tanımlar.

Alaşım kimyası yine de önemlidir. Atmosfere dayanıklı çeliklerde tarihsel olarak manganez, silisyum, krom, nikel, bakır, molibden ve fosfor; korozyon ürünlerini ve bu ürünlerin yüzeye yapışmasını etkilemek amacıyla kullanılmıştır. 2009 yılında yayımlanan FHWA araştırmasında tungsten, titanyum, alüminyum ve nadir toprak elementlerinin ilaveleri de incelenmiştir. Bununla birlikte hiçbir alaşım ilavesi kutu kesitteki yoğuşmayı ortadan kaldıramaz veya su kapanını boşaltamaz. Ortam ile detaylandırma arasındaki ilişki devam eder.

Kükürt dioksit, klorürler ve havadaki tuzluluk

Kükürt dioksit önemlidir; çünkü yüzey neminde çözünür ve sülfüroz asit ile oksidasyon sonrasında sülfürik asit türlerini oluşturur. Bu asidik filmler iletkenliği artırabilir ve pas tabakasının kararlı hâle gelmesini bozabilir. Geçmişte endüstriyel yanma kaynakları şiddetli kükürt dioksit ortamları oluşturmuştur; ancak emisyonlar bölgeye ve kaynağa göre büyük ölçüde değişir. Bir rafineri, izabe tesisi, elektrik santrali veya yoğun trafik koridorunun yakınındaki çelik yüzeyi, yakındaki kırsal bir istasyonda ölçülenden farklı bir kirletici yüküne maruz kalabilir.

Klorürler çoğu zaman daha kalıcı ve yerel olarak daha şiddetlidir. Deniz spreyi, kırılan dalgalar, rüzgârla taşınan deniz aerosolleri, buz çözücü tuzlar ve kirlenmiş akış suları klorür iyonlarını çelik üzerine bırakır. Klorürler pastaki gözeneklere ve kusurlara nüfuz eder, yerel anodik çözünmeyi teşvik eder ve higroskopik kalıntıların nemi yeniden emmesi nedeniyle kurumanın koruyucu etkisini azaltır. Rüzgâr yönü, yükseklik, kıyıya uzaklık, sıçrama maruziyeti ve yağmurla yıkanma, birikmeyi etkiler. “Kıyı bölgesi” yeterli bir maruziyet tanımı değildir; tuz toplayan korunaklı bir detay, denizden daha uzakta bulunan tamamen açık bir yüzeyden daha korozif bir ortama sahip olabilir.

ISO 9223:2012, havadaki tuzluluğu temel koroziflik faktörlerinden biri olarak ele alır ve saha değerlendirmesinde hem birikme hem de tutulma dikkate alınmalıdır. FHWA tarafından 2011 yılında yayımlanan iyileştirilmiş korozyona dayanıklı çelik araştırması, çoğu atmosfere dayanıklı çeliğin ASTM G101 korozyon indeksi değerlerinin 6 ile 7 arasında olduğunu; araştırmanın ise klorür içeren atmosferlerde önemli ölçüde iyileştirilmiş direnç için 9,5 civarında veya üzerinde değerleri hedeflediğini bildirmiştir. ASTM G101-04(2010), kısa süreli maruziyet verilerinden uzun vadeli atmosferik korozyon kayıplarını tahmin etmek ve düşük alaşımlı çeliğin kimyasal bileşiminden bağıl atmosferik korozyon direncini tahmin etmek için yöntemler sunar; ancak bileşim indeksini bağışıklığa dönüştürmez.

Kirleticiler ve tuzlar yapısal sonuçları da etkiler. Çukurlaşma gerilme yığılmalarına neden olur ve FHWA yorulma kılavuzu, çukurlaşma nedeniyle AASHTO’nun düz, kaplamasız atmosfere dayanıklı çelik ana metaline, karşılaştırılabilir atmosfere dayanıklı olmayan çeliğe kıyasla bir alt yorulma kategorisi verdiğini açıklar. Bu nedenle atmosferik korozyon tasarımı; ISO 9223 maruziyetini, ASTM G101 bileşim temelli tahminlerini, drenajı ve inceleme erişimini yorulma detaylarıyla ilişkilendirmelidir. Nominal olarak aynı çelik, tek bir atmosfere maruz kalmaz. Gerçek korozyon ortamı, yapının her bir metrekaresindeki iklim, birikintiler, ıslanma geçmişi ve geometrinin birleşimidir.

Ayrışma Çeliği Patinasının Gelişimi

Ayrışma çeliği, korozyona karşı dayanıklı bir yüzeyle birlikte gelmez. Atmosferik direnci maruziyetten sonra gelişir ve sonuç; çeliğin kimyasına, çevredeki havaya ve suyun yüzeye ulaşma ve yüzeyden uzaklaşma biçimine bağlıdır. ASTM A588 gibi kaliteler ile ASTM A709 kapsamında belirtilen ayrışma çeliği kaliteleri, korozyon ürünlerinin oluşumunu değiştiren, bilinçli olarak eklenmiş elementler içeren düşük karbonlu, düşük alaşımlı çeliklerdir. Geleneksel bileşimlerde Mn, Si, Cr, Ni, Cu, Mo ve P öne çıkar; Federal Highway Administration araştırmalarında ayrıca W, Ti, Al ve nadir toprak elementlerinin ilaveleri de incelenmiştir.

Bu elementler, atmosferik korozyonu oluşturan anodik ve katodik reaksiyonları durdurmaz. Bunun yerine, uygun maruziyet koşullarında hangi oksitlerin ve oksihidroksitlerin oluşacağını, pas tabakasının ne kadar yoğun gelişeceğini ve alt tabakaya ne ölçüde bağlı kalacağını etkiler. Dolayısıyla patina, uygulanan bir kaplama veya kalıcı koruma garantisi değil, gelişimini sürdüren bir korozyon ürünüdür.

İlk Korozyon ve Pas Tabakasının Dönüşümü

Yeni imal edilmiş bir yüzeyde genellikle tufal, atölye kirleticileri, termal kesimden kaynaklanan oksitler veya elleçleme ve montajdan kalan kalıntılar bulunur. Nem, açıkta bulunan çelik üzerinde sürekli ya da yarı sürekli bir elektrolit oluşturduğunda, yerel anodik bölgeler demir iyonları açığa çıkarır:

$$\mathrm{Fe}\to {\mathrm{Fe}}^{2+}+2{\mathrm{e}}^{-}$$

Katodik reaksiyonlar oksijen ve suyu tüketerek hidroksit iyonları üretir. İlk ürünler arasında düşük düzeyde düzenlenmiş demir oksihidroksitleri ve hidratlı oksitler bulunur. Bunların görünümü parlak turuncu veya sarı-kahverengiden daha koyu kırmızı-kahverengiye ve bazı maruziyetlerde neredeyse siyah bölgelere dönüşebilir. Renk, koruma düzeyinin güvenilir bir göstergesi değildir. Koyu renkli bir yüzey, birikintilerin altında hâlen aktif çukurcuklanmayı sürdürebilir; daha açık renkli bir tabaka ise alt tabakaya nispeten iyi yapışmış bölgeler içerebilir.

Maruziyet sürdükçe ilk oluşan pas tekrar tekrar çözünür, yeniden çökelir, suyunu kaybeder ve yeniden düzenlenir. Yaygın korozyon ürünleri arasında genellikle γ-FeOOH olarak yazılan lepidokrokit, α-FeOOH olan götit ve Fe₃O₄ olan manyetit bulunur. Oranlar ve fiziksel düzenleniş; ıslanma süresine, oksijen erişimine, kirleticilere, sıcaklığa ve çeliğin alaşım içeriğine göre değişir. Ayrışma çeliğine yapılan ilaveler, sıradan yapı karbon çeliğinde oluşan tabakaya kıyasla daha ince ve daha kompakt bir korozyon tabakasının oluşmasını teşvik edebilir; ancak her sahada aynı mineral yapının oluşmasını sağlayamaz.

Patina kararlılığıPatina kararlılığı Pas tabakası ile ortamın, belirli bir dönem boyunca görece tutarlı ve genellikle daha düşük bir korozyon hızı oluşturduğu durum; korozyonun sona erdiği anlamına gelmez.

Bu ayrım çelik yüzeyinde önem taşır. Gevşek, çatlamış veya yüzeye zayıf bağlanmış bir tabaka, su ve oksijenin taze metale tekrar tekrar ulaşmasına izin verir. Daha yoğun bir tabaka ise taşınımı sınırlar ve kolayca erişilebilen metal yüzeyinin alanını azaltır; böylece korozyon hızı düşebilir. Bu, reaksiyon koşullarında meydana gelen bir değişikliktir; yüzeyin geçirimsiz bir bariyere dönüşmesi değildir. Çatlaklar, darbe hasarı, kesilmiş kenarlar, aralıklar ve birikmiş kalıntıların altındaki bölgeler, bitişik geniş yüzeyler olgunlaşmış görünse bile korozyona devam edebilir.

ASTM G101-04(2010), kısa süreli maruziyet verilerinden uzun vadeli atmosferik korozyon kayıplarını tahmin etmek ve düşük alaşımlı çeliğin kimyasal bileşiminden bağıl atmosferik korozyon direncini değerlendirmek için yöntemler sağlayarak zamana bağlı bu davranışı yansıtır. Bu standardın kullanılması, maruziyete özgü değerlendirme gereksinimini ortadan kaldırmaz. Kimyasal bileşim bir eğilime işaret edebilir; ancak tek başına sızdıran bir birleşimi, klorür birikintisini veya sürekli nemli kalan bir alt yüzeyi hesaba katamaz.

Değişken Islak ve Kuru Maruziyet

Patina tekrarlanan döngüler yoluyla gelişir. Islak dönemde yağmur, yoğuşma, püskürtü veya birikmiş nem bir elektrolit oluşturur. İyon hareketi ve oksijen indirgenmesi korozyonu desteklerken, çözünür demir bileşikleri ıslak tabaka içinde taşınabilir. Kuruma sırasında buharlaşma, geride kalan tuzların derişimini artırır ve oksijen erişimini değiştirir. Bazı ürünler gözenekler ve kusurlar içinde çökelirken, diğerleri yıkanarak uzaklaşır. Bu tekrarlanan çözünme ve çökelme, maruziyet koşulları uygun olduğunda başlangıçta gevşek olan pas birikintisinin daha düzenli bir tabakaya dönüşmesine yardımcı olur.

“Değişken” sözcüğü önemlidir. Sürekli ıslak kalan bir yüzey, korozyon tabakasının pekişmesine yardımcı olan aynı kuruma aşamalarını yaşamaz. SteelConstruction Institute Guidance Note 1.07; sürekli ıslak veya nemli koşulları, yüksek klorür ya da tuz püskürtüsü maruziyetini, yoğun endüstriyel gazları ve gömülü koşulları, kaplamasız ayrışma çeliği için uygun olmayan veya kısıtlı uygulamalar olarak tanımlar. National Steel Bridge Alliance da koruyucu patinanın gelişmesi için tekrarlanan ıslanma ve kuruma gerektiğini belirtir.

Kuruma, korozyonun kalıcı olarak durduğu anlamına gelmez. Bir yüzey kuru görünse bile gözeneklerde, birleşimlerde ve pürüzlü bölgelerde ince nem filmleri kalabilir. Klorürler nem çekebilir ve ıslaklık süresini uzatabilir; böylece korozyon, temiz bir yüzeyde gerçekleşecek olandan daha düşük bağıl nemde yeniden başlayabilir. Kükürt dioksit ve diğer endüstriyel kirleticiler, yüzey nemini asitleştirebilir veya korozyon reaksiyonlarını değiştiren birikintiler oluşturabilir. ISO 9223:2012, atmosferik korozifliği standart numunelerin ilk yıl korozyon hızlarını kullanarak sınıflandırır ve sıcaklık-nem etkilerini, kükürt dioksit kirliliğini ve havadaki tuzluluğu başlıca çevresel faktörler olarak tanımlar. Bu değişkenler, aynı sınıflandırmaya sahip çelikten yapılmış iki yapının neden gözle görülür biçimde farklı pas tabakaları geliştirebileceğini açıklamaya yardımcı olur.

Geometri, iklim kadar ıslanma-kuruma döngüsünü de kontrol eder. Yatay çıkıntılar, ek plakaları, rijitleştirici aralıkları, bulon detayları ve kısmen sızdırmaz boşluklar su ve tortu tutabilir. Korunaklı bir yüzey yavaş kuruyabilirken, rüzgâra açık bir yüzey kısa süreli yağışlara ve hızlı buharlaşmaya maruz kalabilir. Bir çelik yüzeyden akan su, demir bakımından zengin suyu başka bir yüzeye taşıyarak lekelenmeye neden olabilir; ancak bu durum mutlaka eşdeğer bir koruma oluşturmaz. Betondan, galvanizli bileşenlerden veya kirlenmiş yüzeylerden gelen akış da yerel korozyonu değiştiren maddeler taşıyabilir.

Bu nedenle FHWA kılavuzu, kaplamasız ayrışma çeliği seçilmeden önce ıslaklık süresinin, klorür maruziyetinin, endüstriyel kirleticilerin, drenajın, geometrinin ve bakımın değerlendirilmesini gerektirir. İyi drene edilen bir köprü kirişinde oluşan patinanın, sızdıran bir tabliye birleşiminin altında veya kalıntılarla dolu bir bağlantının içinde aynı şekilde oluşacağı varsayılamaz.

Patinanın Stabilizasyonu ve Kararlı Durum Korozyonu

“Stabilize olmuş” ifadesi, korozyonun sona erdiği anlamına gelmez. Bu ifade, pas tabakası ile çevrenin belirli bir dönem boyunca nispeten tutarlı ve genellikle daha düşük bir korozyon hızı oluşturduğu durumu tanımlar. Ortalama metal kaybı kararlı durum eğilimine yaklaşırken tabaka kalınlaşmaya, çatlamaya, sıkışmaya ve mineral biçimini değiştirmeye devam edebilir. Stabilizasyon süresi evrensel bir sayı değildir. Alaşım kimyasına, yüzey hazırlığına, yönelime, yağışa, neme, kirliliğe, tuzluluğa, sıcaklığa, drenaja ve ıslanma-kuruma sıklığına göre değişir.

Atmosferik korozyon incelemeleri, stabilizasyon süreleri ile kararlı durum korozyon hızlarının birbirinden ayrılmasına özellikle önem verir. Kısa süreli maruziyetler, pas tabakası yeniden düzenlenmeden önceki agresif başlangıç aşamasını yansıtabilir. Ayrıca olağandışı derecede yağışlı bir mevsime veya geçici bir kirletici olayına denk gelebilir. Bu nedenle uzun vadeli tahmin modelleri geçici korozyonu sonraki hızdan ayırmalı ve tahminin dayandığı maruziyet koşullarını belirtmelidir. ASTM G101-04(2010) tahmin yöntemleri sağlar; ancak kaybın olduğundan düşük tahmin edilmesinin ciddi sonuçlar doğurabileceği durumlarda saha incelemesi yine gereklidir.

Alaşımın bileşimi, ulaşılabilecek performansın üst sınırının bir bölümünü belirler. FHWA’nın 2011 tarihli geliştirilmiş korozyona dayanıklı çelik araştırması, çoğu ayrışma çeliğinin ASTM G101 korozyon indeksi değerlerinin 6 ile 7 arasında olduğunu; araştırmanın ise klorür içeren atmosferlerde önemli ölçüde iyileştirilmiş direnç için 9,5’e yakın veya üzerindeki değerleri hedeflediğini bildirir. Bu sonuç, sahadan bağımsız bir hizmet ömrü ortaya koymaz; bileşime dayalı indekslerin ve klorüre özgü testlerin neden önemli olduğunu gösterir.

Olgun görünümlü bir patina da yapısal tasarım yükümlülüklerini ortadan kaldırmaz. Çukurcuklanma, yerel kesit kaybına ve gerilme yığılmalarına neden olur. FHWA yorulma kılavuzu, çukurcuklanma nedeniyle AASHTO’nun düz, kaplamasız ayrışma çeliği ana metaline, karşılaştırılabilir ayrışmayan çeliğe göre bir alt yorulma kategorisi atadığını belirtir. Bu nedenle inceleme; su tutan bölgeleri, aralıkları, kenarları, bağlantı elemanı bölgelerini ve pas tufalının ya da kalıntıların çeliği gizlediği alanları kapsamalıdır. Islanma sürekli kalır, klorürler birikir veya drenaj başarısız olursa, beklenen daha düşük kararlı durum korozyon hızı hiçbir zaman gelişmeyebilir. Patina, otomatik ve kalıcı bir kaplama olarak değil; uyumlu kimya, maruziyet ve detaylandırmanın koşullu bir sonucu olarak koruyucudur.

Alaşım Kimyası ve Korozyon Mekanizmaları

Atmosferik korozyona dayanıklı çelik, atmosferik performansı maruz kalma sonrasında gelişen pas tabakasına bağlı olan düşük karbonlu, düşük alaşımlı bir çeliktir. Bu tabaka fabrikada uygulanan bir kaplama değildir ve ana metali korozyona karşı bağışıklı hâle getirmez. Uygun koşullarda korozyon ürünleri, sıradan karbon çeliğinde oluşan gevşek pasa kıyasla daha yoğun, daha iyi yapışan ve geçirgenliği daha düşük bir hâle gelir. Bunun sonucu sıfır korozyon değil, uzun vadeli korozyon hızının azalmasıdır.

Alaşım kimyası bu pas tabakasının bileşimini, yapısını ve aderansını etkiler; ancak kimya, maruz kalma koşullarından ayrı değerlendirilemez. ISO 9223:2012, atmosferik aşındırıcılığı standart numunelerin ilk yıl korozyon hızlarını kullanarak sınıflandırır ve sıcaklık-nem koşullarını, kükürt dioksit kirliliğini ve havadaki tuzluluğu başlıca etkiler olarak tanımlar. Kırsal bir atmosferde kararlı hâle gelen bir çelik, denizel sıçrama bölgesinde, döküntülerin altında veya sürekli ıslak kalan bir birleşim içinde kesit kaybetmeye devam edebilir.

Geleneksel Alaşım Elementleri: Mn, Si, Cr, Ni, Cu, Mo ve P

Geleneksel atmosferik korozyona dayanıklı çelik yaklaşımı, tek bir elemente güvenmek yerine birkaç ölçülü alaşım ilavesini bir araya getirir. FHWA araştırmaları, geleneksel yaklaşımın mangan (Mn), silisyum (Si), krom (Cr), nikel (Ni), bakır (Cu), molibden (Mo) ve fosfora (P) odaklandığını belirtir. Bu elementlerin etkileri; çeliğin temizliği, segregasyon, faz oluşumu ve korozyon ürünlerinin kimyası üzerinden örtüşür.

Mangan genellikle dayanım ve işleme amacıyla bulunur ve kükürdü mangan sülfür inklüzyonları şeklinde bağlar. Bu inklüzyonlar, özellikle şekilleri ve dağılımları elverişsiz olduğunda, yerel elektrokimyasal aktiviteyi ve çukurcuklanmayı etkileyebilir. Silisyum esas olarak deoksidasyon amacıyla kullanılır ve dayanım sağlar; ayrıca silika içeren bileşenleri ve korozyon ürünlerinin kompaktlığını etkileyebilir. Bununla birlikte, bu elementlerin hiçbiri tek başına bir köprü kirişinin kararlı bir patina oluşturup oluşturmayacağını öngöremez.

Krom, daha kompakt ve daha az çözünebilen korozyon ürünleriyle ilişkilidir ve çelik-pas ara yüzünde koruyucu oksit veya oksihidroksit fazlarının zenginleşmesini teşvik edebilir. Etkisi, derişime ve maruz kalma koşullarına bağlıdır. Nikel, birçok atmosferik korozyona dayanıklı çelik bileşiminde özellikle önemlidir; çünkü diğer bazı alaşım elementlerinin aşırı ilavelerine eşlik edebilecek olumsuz kaynaklanabilirlik veya gevrekleşme sorunlarının aynısını oluşturmadan atmosferik dayanımı artırabilir. Klorür içeren koşullarda nikel içeren çelikler, yerel saldırının şiddetini azaltma ve pas tabakasının bileşimini değiştirme yetenekleri bakımından incelenmiştir.

Bakır, atmosferik korozyona dayanıklı çeliklerde karakteristik bir alaşım ilavesidir. Korozyon ilerledikçe metal-pas sınırına yakın bölgede zenginleşme eğilimi gösterir ve daha iyi yapışan, geçirgenliği daha düşük bir tabakanın oluşmasını teşvik edebilir. Bakır, oksidasyonun ilk aşamasını önlemez; nem yine de demirin anodik çözünmesini başlatır. Bakırın katkısı, korozyon ürünleri biriktikçe ve tekrarlanan ıslanma-kuruma süreçleri bunların yapısını değiştirdikçe önem kazanır.

Molibden, demir oksihidroksitlerini ve çukurcukların kimyasını etkileyerek klorür kaynaklı saldırı da dâhil olmak üzere yerel korozyona karşı dayanımı artırabilir. Tuz birikintilerinin ıslak kalmaya devam ettiği yerlerde çukurcuklanmaya karşı garanti sağlamaz. Fosfor, atmosferik korozyon dayanımını artırabildiği ve kompakt bir pas tabakasının oluşumuna yardımcı olabildiği için geçmişte bazı atmosferik korozyona dayanıklı çeliklerde kullanılmıştır. Bununla birlikte yüksek fosfor içeriği tokluğu, kaynaklanabilirliği veya kırılma performansını olumsuz etkileyebilir; bu nedenle izin verilen miktar çelik standardı ve tasarım gereklilikleriyle sınırlandırılır.

Dolayısıyla mekanizma ardışık bir süreçtir. Islanma sırasında bir elektrolit filmi demirin çözünmesine ve katodik oksijen indirgenmesine olanak tanır. Kuruma sırasında çözünmüş iyonlar derişir, korozyon ürünleri dönüşür ve pas daha az iletken ve daha az geçirgen hâle gelebilir. Alaşım elementleri bu tepkimelerin hızını ve ürünlerini değiştirir. Tekrarlanan döngüler temel öneme sahiptir: National Steel Bridge Alliance, koruyucu patinanın gelişmesi için ıslanma ve kurumanın gerekli olduğunu belirtir; sürekli nemli çelik ise pasın stabilizasyon için gerekli kuruma aşamasını hiç yaşamaması nedeniyle aktif olarak korozyona uğramaya devam edebilir.

Bu ayrım yorulmayı da etkiler. Ortalama korozyon kaybı sınırlı olsa bile çukurcuklar gerilme yığılmalarına neden olur. FHWA yorulma kılavuzu, AASHTO’nun düz, kaplamasız atmosferik korozyona dayanıklı çelik ana metale, çukurcuklanma nedeniyle benzer atmosferik korozyona dayanıklı olmayan çeliğe kıyasla bir alt yorulma kategorisi atadığını bildirir. Alaşım kimyası korozyon hasarını azaltabilir; ancak yorulma ayrıntılarının kontrol edilmesi, çukurcukların incelenmesi ve kaynaklarda, birleşimlerde ve flanş kenarlarında suyun kontrol edilmesi gereğini ortadan kaldırmaz.

W, Ti, Al ve Nadir Toprak Elementi İlavelere İlişkin Yeni Araştırmalar

Araştırmalar, pas tabakasının çekirdeklenmesini, iyon taşınımını ve çukurcuk oluşumunu değiştirmek amacıyla tungsten (W), titanyum (Ti), alüminyum (Al) ve nadir toprak elementi ilavelerini incelemiştir. Bu çalışmalar, geleneksel atmosferik korozyona dayanıklı çelik kimyasının evrensel bir ikamesini ortaya koymamaktadır. Her bir ilave, korozyonun yanı sıra inklüzyonları, çökelmeyi, kaynak davranışını, tokluğu ve üretim uygulamalarını etkileyebilir.

Tungsten, özellikle klorür maruziyeti altında daha yoğun ve kimyasal olarak daha kararlı bir pas tabakasına olası katkısı bakımından incelenmiştir. Titanyum tane incelmesi sağlayabilir ve kararlı karbür, nitrür veya karbonitrür parçacıkları oluşturabilir; bu incelme korozyonun daha uniform olmasını etkileyebilir, ancak kontrolsüz inklüzyonlar yerel elektrokimyasal hücreler oluşturabilir. Alüminyum, deoksidasyon ürünlerini ve oksit kimyasını değiştirebilir. Nadir toprak elementleri inklüzyonların şeklini ve dağılımını değiştirebilir, çeliğin temizliğini iyileştirebilir veya korozyon ürünlerinin yüzeye tutunmasını ve morfolojisini değiştirebilir. Etkileri, kullanılan elemente, derişime ve işleme yöntemine büyük ölçüde bağlıdır.

Geliştirilmiş korozyon dayanımına sahip çelik konusundaki FHWA programı, pratik ayrımı açıkça ortaya koyar. Geleneksel atmosferik korozyona dayanıklı çelik Mn, Si, Cr, Ni, Cu, Mo ve P etrafında geliştirilmişken, daha sonraki araştırmalarda klorür içeren atmosferlerde performansı iyileştirmek amacıyla W, Ti, Al ve nadir toprak elementi ilaveleri incelenmiştir. FHWA, 2011 yılında çoğu atmosferik korozyona dayanıklı çeliğin ASTM G101 korozyon indeksi değerlerinin 6 ile 7 arasında olduğunu, araştırmanın ise 9,5 civarında veya üzerinde değerleri hedeflediğini bildirmiştir. Bu hedef, klorür dayanımında önemli bir iyileşmeye yönelik araştırma ölçütünü ifade eder; kaplamasız bir elemanın her kıyı bölgesinde veya buz çözücü tuz kullanılan sahada uygun olduğunu kanıtlayan genel bir eşik değildir.

Bu ayrım önemlidir; çünkü geleneksel atmosferik korozyona dayanıklı çelik kimyası ile geliştirilmiş korozyon dayanımlı çelik araştırmaları farklı maruz kalma sınırlarını ele alır. FHWA saha seçimi kılavuzu, ıslaklık süresinin, klorür maruziyetinin, endüstriyel kirleticilerin, drenajın, geometrinin ve bakımın değerlendirilmesini gerektirir. 2015 yılında yayımlanan SCI Guidance Note 1.07, sürekli ıslak veya nemli ortamları, yüksek klorür ya da tuz püskürmesi maruziyetini, yoğun endüstriyel dumanları ve gömülü koşulları kaplamasız atmosferik korozyona dayanıklı çelik için uygun olmayan veya kısıtlı uygulamalar olarak tanımlar. Hiçbir alaşım ilavesi, suyu ve yol tuzunu süresiz olarak hapseden bir detayın etkisini telafi edemez.

ASTM G101 Kapsamında Bileşime Dayalı Korozyon İndeksleri

ASTM G101-04(2010), iki ayrı kullanım amacı bulunan bir tahmin çerçevesi sağlar: kısa süreli maruz kalma verilerinden uzun vadeli atmosferik korozyon kayıplarını tahmin etmek ve düşük alaşımlı çeliğin kimyasal bileşiminden göreli atmosferik korozyon dayanımını tahmin etmek. Bileşime dayalı korozyon indeksi, belirtilen alaşım içeriklerini çelikler arasında karşılaştırma amacı taşıyan ampirik bir ölçüte dönüştürür. Bu değer, bir köprü elemanının hizmet ömrünün doğrudan hesaplanması değildir.

İndeks, kimya ile ölçülebilir bir beklenti arasında bağlantı kurması bakımından kullanışlıdır. Daha yüksek bir değer, genel olarak, ilişkinin geliştirildiği aralık ve koşullar içinde daha yüksek atmosferik korozyon dayanımına işaret eder. FHWA değerleri — mevcut atmosferik korozyona dayanıklı çeliklerin çoğu için yaklaşık 6 ila 7 ve incelenen klorür dayanımlı bileşimler için yaklaşık 9,5 veya üzeri — indeksin alaşım geliştirmesine nasıl yön verebileceğini gösterir. Bu değerler, 9,5’in üzerindeki her çeliğin tuz yüklü bir aralıkta kararlı bir patina oluşturacağı veya 9,5’in altındaki her çeliğin kuru bir iç bölgede hasar göreceği anlamına gelmez.

ASTM G101, girdilerinin niteliğinden kaynaklanan sınırlamalara da sahiptir. Kimyasal bileşim; akış yollarını, aralık geometrisini, birikintileri, kuruma süresini, kükürt dioksit derişimini, sıçrama maruziyetini veya bakımı açıklamaz. Sızdıran bir genleşme derzi nedeniyle sürekli ıslak kalan bir flanşın alt yüzünü temsil edemez. ISO 9223:2012 atmosferik aşındırıcılık çerçevesini, FHWA kılavuzu ise saha ve detaylandırma konularını sağlar; hiçbir standart kimyanın maruz kalma değerlendirmesinin yerine geçmesine izin vermez.

Köprü yapımında kullanılan çelikler açısından malzeme standardı önemini korur. ASTM A709/A709M, atmosferik korozyona dayanıklı çelik kaliteleri de dâhil olmak üzere köprüler için yapısal çeliği kapsar; tasarım kontrolleri ise kesit kaybını, birleşimleri, kaynakları, kırılma tokluğunu ve yorulmayı ele almalıdır. ASTM G101’den çıkarılabilecek doğru sonuç sınırlı olmakla birlikte yararlıdır: Alaşım kimyası, pas tabakasının stabilizasyon olasılığını artırabilir veya azaltabilir ve aday bileşimler arasında karşılaştırmayı destekleyebilir. Patinanın oluşması için yine uygun ıslanma ve kuruma koşulları gerekir; patina sürekli kirlenmeden korunmalı ve muayene yoluyla doğrulanmalıdır.

ASTM G101 ve Bileşime Dayalı Tahminin Sınırları

ASTM G101-04(2010), birbiriyle ilişkili ancak farklı iki görevi ele alır. Kısa süreli maruziyet verilerinden uzun vadeli atmosferik korozyon kayıplarını tahmin etmek için yöntemler ve düşük alaşımlı bir çeliğin kimyasal bileşiminden bağıl atmosferik korozyon direncini tahmin etmek için bir yöntem sunar. Bu yöntemlerin hiçbiri, bir çelik tanımını garanti edilmiş bir hizmet ömrü değerine dönüştürmez.

Bu ayrım, ASTM A588 gibi atmosferik korozyona dayanıklı çelikler ve ASTM A709 kapsamındaki atmosferik korozyona dayanıklı çelik sınıfları açısından önemlidir. Bu çeliklerin direnci, nispeten yoğun ve yüzeye iyi yapışan bir pas tabakasının oluşmasına ve korunmasına bağlıdır. Alaşım korozyona karşı bağışıklık kazanmaz ve patina, her türlü maruziyet altında koruyucu kalıcı bir kaplama değildir. ASTM G101, mühendislik değerlendirmesini destekleyebilir; ancak saha karakterizasyonunun, detay incelemesinin, maruziyet deneylerinin veya denetim planlamasının yerini tutamaz.

Kısa süreli maruziyetten uzun vadeli kaybın tahmin edilmesi

Kısa süreli bir maruziyet, daha uzun bir korozyon kaydını tahmin etmek için başlangıç noktası sağlayabilir; ancak tahmin, maruziyetin hem ortamı hem de modellenen korozyon aşamasını temsil edip etmediğine bağlıdır. Yüzeyin tekrar tekrar ıslandığı, kuruduğu, paslandığı ve gevşek ürünleri döktüğü erken korozyon dönemi görece hızlı olabilir. Daha kararlı bir pas tabakası geliştikçe sonraki korozyon hızı azalabilir. Bu geçiş ne anidir ne de her saha için aynıdır.

Bu nedenle ASTM G101, uzun vadeli kaybı aydan on yıllara yapılan sabit bir dönüşüm olarak değil, maruziyet verilerine ve korozyon davranışına dayalı bir tahmin problemi olarak ele alır. Açıkta maruz bırakılmış bir panelden elde edilen kısa süreli kütle kaybı ölçümü, sızdıran bir derzin altında nemli kalan bir köprü ek plakası hakkında çok az bilgi verebilir. Hava hareketinin iyi olduğu bir deney rafı da kuş pislikleri, yol kiri veya birikmiş tuzlarla kaplanmış bir kiriş başlığından farklı bir sonuç üretebilir.

Maruziyet süresi önemli mevsimsel koşulları içermediğinde belirsizlik daha da artar. Kışın buz çözücü tuzlar, yazın yoğuşma, deniz aerosolleri ve endüstriyel emisyonlar, kısa süreli bir kampanyanın gözden kaçırabileceği korozyon olaylarına yol açabilir. Buna karşılık, yoğun kirlenmenin yaşandığı bir inşaat dönemi, kirleticinin normal işletmeyi temsil etmemesi durumunda uzun vadeli ortalamayı olduğundan yüksek gösterebilir.

ISO 9223:2012, atmosferik koroziflik için daha geniş kapsamlı çerçeveyi sağlar. Standart numunelerin birinci yıl korozyon hızlarını kullanarak korozifliği sınıflandırır ve sıcaklık-nem etkisini, kükürt dioksit kirliliğini ve havadaki tuzluluğu temel faktörler olarak tanımlar. Kategorileri belirli bir atmosferi tanımlar; belirli bir atmosferik korozyona dayanıklı çelik bileşeninin kesin kaybını değil. Saha sınıfı malzeme seçimine yardımcı olabilir; ancak yerel aralıklar, çıkıntılar ve drenaj yolları, nominal sınıflandırmanın gösterdiğinden daha şiddetli mikro ortamlar oluşturabilir.

Bu nedenle uzun vadeli tahminlerde, mümkün olduğunda maruziyet kayıtları, karşılaştırılabilir korozyon verileri ve gerçek bileşen geometrisi kullanılmalıdır. Özellikle alışılmadık endüstriyel, kıyısal veya buz çözücü tuz ortamlarında kupon deneyleri güveni artırabilir. Ancak bu durumda bile ölçülen kesit kaybı, tasarım sorusunun yalnızca bir bölümüdür. Ortalama kalınlık kaybı büyük bir değere ulaşmadan önce çukurlar, laminasyonun açığa çıkması, cıvata deliğinin genişlemesi ve yorulmaya duyarlı çentikler belirleyici olabilir.

Kimyasal bileşimden bağıl korozyon direncinin tahmin edilmesi

ASTM G101’deki bileşim yöntemi, belirli alaşım elementlerinden bir korozyon indeksi hesaplar. Bu indeks karşılaştırma amaçlıdır. Bir düşük alaşımlı çeliğin atmosferik maruziyet altında başka bir düşük alaşımlı çeliğe göre nasıl performans gösterebileceğine ilişkin bir fikir verir; ancak sahaya özgü bir modelin hassasiyetiyle projenin korozyon hızını milimetre/yıl cinsinden tahmin etmez.

Geleneksel atmosferik korozyona dayanıklı çelik kimyası; mangan, silisyum, krom, nikel, bakır, molibden ve fosfora odaklanır. Bu elementler pas tabakasını, elektrokimyasal tepkimeleri ve korozyon ürünlerinin daha az gözenekli ve yüzeye daha iyi yapışan bir yapı kazanma eğilimini etkiler. Federal Highway Administration’ın 2009 tarihli korozyona dayanıklı çelik araştırması ayrıca tungsten, titanyum, alüminyum ve nadir toprak elementlerinin ilavelerini de incelemiştir. Bu araştırma önemli bir noktayı ortaya koyar: Direnci artırmak için bileşim mühendislikle düzenlenebilir; ancak indeks, ortaya çıkan korozyon mekanizmasının yalnızca dolaylı bir göstergesidir.

Federal Highway Administration, 2011 yılında çoğu atmosferik korozyona dayanıklı çeliğin ASTM G101 korozyon indeksi değerlerinin 6 ile 7 arasında olduğunu, araştırmasının ise klorür içeren atmosferlerde belirgin biçimde iyileştirilmiş direnç için yaklaşık 9,5 veya üzerindeki değerleri hedeflediğini bildirmiştir. Bu değerler, aday kimyasal bileşimlerin karşılaştırılması açısından yararlıdır. Ancak 9,5 indeksinin tuzlanan bir yolun yanında kaplamasız kullanım için kabul edilebilir performansı garanti ettiği veya indeksi 6 olan bir çeliğin her iç kesim sahasında başarısız olacağı anlamına gelmez.

Daha yüksek bir indeks, daha elverişli bir alaşım dengesine işaret edebilir; ancak bileşim, yüzey kirlenmesini, kaynak bölgelerini, hadde tufalının durumunu, akışı veya yüzeyin ıslak kaldığı süreyi tanımlamaz. Ayrıca alaşım elementleri ile atmosfer arasındaki tüm etkileşimleri de kapsamaz. Aynı sınıf sınırlarını karşılayan iki farklı ergitme ürünü; küçük bileşim farklılıkları, işleme geçmişi, yüzey hazırlığı ve maruziyet yönelimi nedeniyle pas tabakası gelişimi açısından farklı sonuçlar gösterebilir.

İndeks ayrıca sınıf tanımından ayrı tutulmalıdır. ASTM A588, tanımlanmış kimyasal ve mekanik gerekliliklere sahip bir atmosferik korozyona dayanıklı çelik ürününü belirtir; tüm ortamlar için tek bir korozyon kaybı eğrisi taahhüt etmez. ASTM A709, köprü çeliği sınıflarını ve bunlarla ilişkili gereklilikleri kapsar; ancak uygun bir sınıfın seçilmesi, maruziyetin ve detayların değerlendirilmesi gereğini ortadan kaldırmaz. Malzeme uygunluğu, belirtilen çelik için gerekli bir koşuldur; korozyon tasarımının yerine geçmez.

Maruziyet koşulları sonucu neden hâlâ belirler?

Atmosferik korozyona dayanıklı çeliğin koruyucu patinasını geliştirebilmesi için dönüşümlü ıslanma ve kuruma gerekir. Bir yüzey sürekli olarak nemli kalırsa korozyon ürünleri stabilize olmak yerine gözenekli ve aktif kalabilir. SCI Guidance Note 1.07; sürekli ıslak veya nemli ortamları, yüksek klorür veya tuz püskürtüsü maruziyetini, yoğun endüstriyel dumanları ve gömülü koşulları, kaplamasız hava koşullarına dayanıklı çelik için uygun olmayan veya kısıtlı uygulamalar olarak tanımlar. Bu koşullar, elverişli bir bileşim indeksinin işaret ettiği faydayı aşındırabilir.

Klorür özellikle zararlıdır; çünkü birikintiler içinde yoğunlaşabilir ve koruyucu pas tabakalarını bozabilir. Deniz püskürtüsü, araçlarla taşınan buz çözücü tuz, sızdıran döşeme derzleri ve kirlenmiş akış suları, genel atmosfer ılımlı görünse bile şiddetli yerel maruziyet oluşturabilir. Kükürt dioksit ve diğer endüstriyel kirleticiler, elektrolit asitliğini artırabilir veya pas kimyasını değiştirebilir. Korunaklı yüzeyler, yağmurla daha az yıkandıkları ve daha yavaş kurudukları için açıkta kalan yüzeylerden daha hızlı korozyona uğrayabilir.

Drenaj ve geometri, patinanın stabilize olup olamayacağını çoğu zaman belirler. Ek plakalarındaki, rijitleştirici uçlarındaki, sızdırmazlığı sağlanmamış bindirmelerdeki ve yatay çıkıntılardaki su kapanları, tekrarlanan veya sürekli ıslanmaya neden olur. Birikintiler nemi ve klorürü tutar. Döşemelerin altındaki veya kutu kesitlerin içindeki yetersiz havalandırma da aynı etkiyi yaratır. Detaylar, suyun hassas bir birleşim üzerinden akmasına ve aşağıda birikmesine izin vermek yerine suyu çelikten uzaklaştırmalıdır.

Tasarım sonucu, ortalama atmosferik kaybın ötesine uzanır. Çukurcuklanma gerilme yığılmalarına neden olur ve FHWA yorulma kılavuzu, AASHTO’nun düz kaplamasız atmosferik korozyona dayanıklı çelik ana metaline, karşılaştırılabilir atmosferik korozyona dayanıklı olmayan çeliğe kıyasla bir alt yorulma kategorisi verdiğini bildirir; bunun nedeni çukurcuklanmadır. Bu nedenle, hesaplanan genel korozyon kaybı sınırlı görünse bile bir yapının yorulma açısından değerlendirilmesi gerekebilir.

ASTM G101, sonucu bir garanti olarak değil, kanıt olarak okunduğunda değerlidir. Güvenilir bir karar; bileşim indeksini ISO 9223 atmosfer bilgileri, klorür ve kirletici değerlendirmesi, ıslanma süresi, drenaj incelemesi, geometri, bakım erişimi ve denetim hükümleriyle birlikte ele alır. Bu koşulların tekrarlanan kurumayı ve kararlı pas tabakası gelişimini destekleyemediği durumlarda, çeliğin hesaplanan indeksinden bağımsız olarak boyama, hava koşullarına karşı koruma veya başka bir korozyon kontrol önlemi gerekebilir.

Tasarım Kararlarında ISO 9223 Korozivite Sınıfları

ISO 9223:2012, atmosferik korozivite için ortak bir dil sağlar; ancak kaplamasız atmosferik koşullara dayanıklı çelik için bir onay sertifikası değildir. Standart, bir atmosferi standart numunelerin ilk yıl korozyon hızını kullanarak sınıflandırır ve bu sonucu çevresel parametrelerle, özellikle sıcaklık ve bağıl nem, kükürt dioksit kirliliği ve havadaki tuzluluk ile ilişkilendirir. Bu girdiler, atmosferin referans metallere karşı ne kadar agresif olduğunu tanımlar. Ancak bunlar tek başına bir yapıdaki her alaşımın, bağlantının, aralığın, kaynağın veya drenaj detayının durumunu öngöremez.

Standart numunelerin ilk yıl korozyon hızları

İlk yıl üst korozyon hızı (μm/yıl)

Sıradan karbon çeliğinden yapılmış standart numuneler için ISO 9223:2012 aşağıdaki ilk yıl korozyon hızı aralıklarını belirler:

Bu değerler sınıflandırma sınırlarıdır; kullanım ömrü boyunca yapı çeliğinde meydana gelecek kalınlık kayıplarını garanti etmez. İlk yıl da özel bir dönemdir. Çıplak çelik, maruziyetin başlangıcında genellikle daha hızlı korozyona uğrar; bu sırada bir pas tabakası gelişir ve oksijenin, suyun ve kirleticilerin metal yüzeyine erişimini değiştirir. Atmosferik koşullara dayanıklı çelik, nispeten yoğun ve yüzeye iyi yapışan bir korozyon tabakası oluşturacak şekilde tasarlanır; bu nedenle sonraki korozyon hızı, sade karbon çeliğinden yapılmış referans numunesinin hızından önemli ölçüde farklı olabilir.

Bu fark, ISO sınıfını ilgisiz hâle getirmez. Sınıf, çevresel başlangıç koşulunu ortaya koyar. Örneğin C3 atmosferi, atmosferik koşullara dayanıklı çelik için otomatik olarak uygunsuz değildir; ancak C2 sınıfındaki bir iç bölge atmosferinden farklı bir değerlendirme gerektirir. Benzer şekilde CX sınıflandırması; klorür birikiminin, denizel aerosolün, sürekli nemin veya agresif endüstriyel kirlenmenin korozyon tabakasının kararlı hâle gelmesini engelleyebileceği koşullara işaret eder.

ISO 9223, çevresel ölçümler ve tahminlerle birlikte standartlaştırılmış numune davranışını kullanır. Uygulamada bir saha, sıcaklık-nem koşulları ile kirlilik verilerine dayanarak başlangıçta bir sınıf alabilir; ardından yerel maruziyet özellikleri dikkate alınarak daha yüksek veya daha düşük bir pratik şiddet sınıfına atanabilir. Korunaklı yüzeyler, alt yüzey detayları ve yollara yakın konumlar, açıkta bulunan bir test rafına kıyasla daha zararlı bir mikroçevreye maruz kalabilir. Klorür yüklü sıçrama bölgesi, geniş bölgesel sınıflandırma orta düzeyde görünse bile agresif kalabilir.

Bu nedenle standarttaki hızlar atmosferik bir referans noktası olarak okunmalıdır. Bunlar birikimin ölçülmesinin, benzer yapıların incelenmesinin veya önerilen geometrinin değerlendirilmesinin yerine geçmez.

Korozivite sınıflandırmasının girdi olarak kullanılması

Sınıf, ön değerlendirme aşamasında yararlıdır. Kaplamasız atmosferik koşullara dayanıklı çelik konseptinin daha ayrıntılı değerlendirmeye değer olup olmadığının, başlangıçtan itibaren koruyucu bir kaplama sisteminin ele alınıp alınmayacağının ve tasarım ekibinin sahaya özgü maruziyet verilerine ihtiyaç duyup duymadığının belirlenmesine yardımcı olur. Sınıf, sınıflandırmanın kaynağı ve dayanağıyla birlikte kaydedilmelidir: ölçülmüş korozyon hızı, iklimsel hesaplama, kirlilik verileri, denize uzaklık veya mühendislik değerlendirmesi.

Tek başına bir sınıf, kaplamasız atmosferik koşullara dayanıklı çeliğin kabul edilebilir olup olmadığına karar veremez. Federal Highway Administration kılavuzu, kaplamasız atmosferik koşullara dayanıklı çelik seçilmeden önce ıslaklık süresinin, klorür maruziyetinin, endüstriyel kirleticilerin, drenajın, geometrinin ve bakımın değerlendirilmesini gerektirir. Bu liste önemlidir; çünkü patina, dönüşümlü ıslanma ve kuruma döngülerine bağlıdır. National Steel Bridge Alliance, koruyucu patinanın gelişmesi için tekrarlanan ıslanma ve kurumanın gerekli olduğunu belirtir. Sızdıran bir birleşimin altında sürekli nemli kalan bir yüzey, görünüşte orta düzeydeki bir atmosferde bile korozyona uğramaya devam edebilir.

Tasarım incelemesinde ISO sınıfının neleri gizlediği sorgulanmalıdır. Eleman deniz serpintisine, buz çözücü tuza veya rüzgârla taşınan klorürlere maruz kalıyor mu? Su, başlıklardan ve bağlantı levhalarından tahliye edilebiliyor mu, yoksa bir ek yerinin, rijitleştiricinin veya mesnedin arkasında mı birikiyor? Dar aralıklar, yatay çıkıntılar, tabaka pası birikme cepleri veya döküntü tutan detaylar var mı? Endüstriyel kükürt dioksit, asidik yoğuşma veya uyumsuz metallerin teması yerel bir hücre oluşturabilir mi? Çukurcuklanma korozyonunun yorulma performansını etkilemesinden önce tespit edilebilmesi için inceleme erişimi yeterli mi?

Alaşım kimyası da bu kararın bir parçasıdır. Atmosferik koşullara dayanıklı çelikler, Mn, Si, Cr, Ni, Cu, Mo ve P dâhil olmak üzere bilinçli olarak eklenen elementlere dayanır; araştırmalarda W, Ti, Al ve nadir toprak elementlerinin ilaveleri de incelenmiştir. ASTM G101-04(2010), kısa süreli maruziyet verilerinden uzun vadeli atmosferik korozyon kayıplarının tahmin edilmesi ve düşük alaşımlı çeliğin kimyasal bileşiminden göreli atmosferik korozyon direncinin tahmin edilmesi için yöntemler sağlar. Bileşime dayalı endeksi karşılaştırmayı destekleyebilir; ancak bu endeks, sahaya özgü bir garanti değil, yine de bir tahmindir. FHWA araştırması, atmosferik koşullara dayanıklı çeliklerin çoğunda ASTM G101 endeks değerlerinin 6 ile 7 arasında olduğunu bildirmiştir; klorür içeren atmosferlerde önemli ölçüde geliştirilmiş direnç için araştırma hedefi ise 9.5 civarında veya üzerinde olmuştur.

Malzeme gerekliliklerini yine de seçilen ürün standardı belirlemelidir. Köprü çalışmaları için Steel Bridge Design Handbook, ASTM A709 köprü çeliklerine ilişkin malzeme ve tasarım değerlendirmeleri arasında atmosferik koşullara dayanıklı çelik hükümlerine yer verir. Kimyasal bileşim, mekanik özellikler, kaynaklanabilirlik ve imalat kontrolleri bir ISO korozivite sınıfından çıkarılamaz.

Yorulma ayrı olarak ele alınmalıdır. Çukurcuklanma korozyonu, ortalama kalınlık kaybı küçük görünse bile etkin yorulma direncini azaltır. FHWA yorulma kılavuzu, AASHTO’nun sade, kaplamasız atmosferik koşullara dayanıklı çelik esas metaline, çukurcuklanma nedeniyle benzer atmosferik koşullara dayanıklı olmayan çeliğe kıyasla bir alt yorulma kategorisi atadığını bildirir. Bu nedenle korozivite sınıflandırması yalnızca korozyon payı hesabına değil, yorulma incelemesine de girdi olarak alınmalıdır.

Kalınlık payları ve maruziyet sınıfının yorumlanması

Bir ISO sınıfı, kalınlık payının belirlenmesine yardımcı olabilir; ancak bu pay gerçek maruziyetle, tasarım ömrüyle, korozyon modeliyle ve maruz kalan yüzlerin sayısıyla uyumlu olmalıdır. Nominal ilk yıl hızının hizmet yılı sayısıyla çarpılması genellikle fazla basit bir yaklaşımdır: pas geliştikçe korozyon hızları değişir, korunaklı yüzeyler serbestçe maruz kalan yüzeylerden farklı davranır ve yerel çukurcuklanma, düzgün kalınlık kaybı kritik hâle gelmeden önce performansı belirleyebilir.

SCI Guidance Note 1.07, atmosferik koşullara dayanıklı çelik için kalınlık paylarını maruziyet sınıfı ve çelik yüzeyindeki koşullarla ilişkilendirir. Tasarım yaklaşımı, mühendisin elemanın dış ortama maruz mu, korunaklı mı olduğunu veya patina oluşumunu engelleyen koşullara mı tabi bulunduğunu belirlemesini ve ardından öngörülen hizmet dönemi için ilgili payı uygulamasını gerektirir. Maruziyet sınıfı dekoratif bir etiket değildir. Varsayılan korozyon etkisini ve dolayısıyla dayanım kontrolleri için kullanılabilir artık kalınlığı değiştirir.

Pay, detaylandırmayla da uyumlu olmalıdır. İlave bir milimetre, yıllarca tuzlu su tutan bir başlığın olumsuz etkisini telafi edemez. Aynı şekilde bu pay, gömülü çeliği, sürekli nemli çeliği veya tuz püskürtüsüne maruz kalan bir yüzeyi, suyu serbestçe tahliye edilen açıkta bir yüzeyle eşdeğer hâle getirmez. SCI Guidance Note 1.07; sürekli ıslak veya nemli ortamları, yüksek klorür ya da tuz püskürtüsü maruziyetini, yoğun endüstriyel dumanları ve gömülü koşulları kaplamasız atmosferik koşullara dayanıklı çelik için uygun olmayan veya kısıtlı uygulamalar olarak tanımlar. Bu konumlarda daha büyük bir korozyon payı yerine bir kaplama sistemi, değiştirilmiş drenaj, sızdırmaz bir detay veya farklı bir malzeme stratejisi gerekebilir.

Tasarımcılar, yapısal dayanımı korumak için kullanılan payı; imalat toleransları, montaj hasarı veya gelecekteki inceleme belirsizliği için gerekli metal miktarından ayırmalıdır. Levhalar incelmiş durum için kontrol edilmeli; bağlantılar ise tabaka pası, kesit kaybı ve su kapanları açısından incelenmelidir. Drenaj delikleri, döküntü ve korozyon ürünleri biriktikten sonra da işlevsel kalmalıdır.

Uygulanacak pratik sıra açıktır: ISO 9223 sınıfını belirlemek, çevresel parametreleri doğrulamak, yerel maruziyet değiştiricilerini tanımlamak, atmosferik koşullara dayanıklı çelik kalitesini seçip doğrulamak, yürürlükteki tasarım kılavuzundan maruziyete bağlı kalınlık kurallarını uygulamak ve ardından drenajı, yorulmayı, incelemeyi ve bakımı kontrol etmek. ISO 9223 kararı başlatır; kararı tamamlamaz.

Kaplamasız Atmosferik Korozyona Dayanıklı Çeliğin Riskli Hâle Geldiği Yerlerin Seçimi

Kaplamasız atmosferik korozyona dayanıklı çelik, yalnızca bir yapı açık havada bulunuyor diye uygun sayılmaz. Atmosferik korozyona dayanıklılığı, belirli bir maruziyet düzenine bağlıdır: yüzeyin tekrar tekrar ıslanıp kuruması ve alaşımın görece yoğun, yüzeye iyi yapışan bir pas tabakası geliştirmesi gerekir. Bu tabaka sonraki korozyonu azaltabilir; ancak otomatik olarak oluşan, kalıcı bir kaplama değildir. Çeliği sürekli ıslak tutan, klorür sağlayan, kirlenmiş suyu hapseden veya endüstriyel gazları yoğunlaştıran bir saha, patinanın kararlı hâle gelmesini önleyebilir.

Bu nedenle çevresel tarama, kaplamasız bir sistemin seçilmesi için ön koşuldur. Federal Highway Administration (FHWA), tasarımcılara kaplamasız atmosferik korozyona dayanıklı çeliği seçmeden önce ıslaklık süresini, klorür maruziyetini, endüstriyel kirleticileri, drenajı, geometriyi ve bakım koşullarını değerlendirmelerini yöneltir. Bu kontroller, pas lekeleri, kesit kaybı veya çatlama ortaya çıktıktan sonra değil, ön tasarım aşamasında yapılmalıdır.

ISO 9223:2012, bu tarama için yararlı bir çerçeve sunar. Atmosferik korozifliği, standart numunelerin ilk yıl korozyon hızlarını kullanarak sınıflandırır ve sıcaklık-nem etkilerini, kükürt dioksit kirliliğini ve havadaki tuzluluğu başlıca etkiler olarak ele alır. Sınıflandırma, tek başına atmosferik korozyona dayanıklı çelik uygulamasını onaylamaz. Bu sınıflandırma, alaşım kimyası, maruziyet geometrisi ve sahadaki korozyonun sonuçlarıyla birlikte yorumlanması gereken çevresel kanıt sağlar.

Denizel, tuz serpintili ve klorür içeren atmosferler

Denizel maruziyet, en açık risk koşullarından biridir. Deniz serpintisi, kırılan dalgalar, rüzgârla taşınan tuz ve buz çözücü tuzlar çelik üzerine klorür iyonları bırakır. Klorürler pas tabakasını daha iletken ve kimyasal olarak daha etkin hâle getirir, nemi tutar ve birikintilerin altında yerel saldırıyı teşvik eder. Görece düzgün ve yüzeye iyi yapışan bir patina geliştirmek yerine yüzeyde çukurlar ve gevşek korozyon ürünleri oluşabilir. Pas tabakası koyu ve olgun göründüğü hâlde korozyon altta devam edebilir.

Tuz maruziyeti kıyı şeridiyle sınırlı değildir. Köprü tabliyeleri ve rampalar, sodyum klorür veya kalsiyum klorürün tekrarlanan uygulamalarına maruz kalabilir; serpinti, kirişlere, mesnetlere, enine çerçevelere ve alt başlıklara taşınabilir. Rüzgâr tuzu iç kesimlere taşıyabilir. Kıyıdaki endüstriyel sahalarda havadaki tuzluluk; kükürt bileşikleri ve sürekli yüksek nemle birleşebilir. İlgili soru yalnızca denize olan mesafe değildir; çeliğe ulaşan klorür miktarı, bunun ne sıklıkta biriktiği ve yağmurun bu birikintileri yıkayıp uzaklaştırıp uzaklaştıramadığı da önemlidir.

FHWA kısıtlamaları, denizel ve klorür yüklü ortamları doğrudan ele alır. Klorür kirlenmesinin şiddetli olduğu veya tuz yüklü nemin yeterli yıkama ve kuruma olmadan yüzeyi tekrar tekrar ıslattığı yerlerde kaplamasız atmosferik korozyona dayanıklı çelik seçilmemelidir. The Steel Construction Institute tarafından yayımlanan SCI Guidance Note 1.07, yüksek klorür veya tuz serpintisi maruziyetini kaplamasız atmosferik korozyona dayanıklı çelik için uygun olmayan ya da kısıtlı bir koşul olarak tanımlar. Sıçrama bölgesi özellikle sorunludur: dönüşümlü olarak suya batan, serpintiye maruz kalan ve oksijenle temas eden çelik, olağan atmosferik patina oluşumu için gereken kararlı ıslanma-kuruma dizisini yaşamaz.

Çeliğin kalitesine ilişkin kimya önemlidir; ancak kimya, olumsuz bir maruziyeti ortadan kaldıramaz. 2011 yılında yayımlanan FHWA araştırması, çoğu atmosferik korozyona dayanıklı çeliğin ASTM G101 korozyon indeksi değerlerinin 6 ile 7 arasında olduğunu; buna karşılık klorür içeren atmosferlerde belirgin biçimde iyileştirilmiş direnç için araştırmanın yaklaşık 9,5 veya üzerindeki değerleri hedeflediğini bildirmiştir. ASTM G101-04(2010), kısa süreli maruziyet verilerinden uzun vadeli atmosferik korozyon kayıplarını tahmin etmek ve düşük alaşımlı çeliğin kimyasal bileşiminden göreli atmosferik korozyon direncini tahmin etmek için yöntemler sağlar. Bu indeksler karşılaştırmayı destekler; ancak saha için muafiyet oluşturmaz.

Yorulma tasarımı, klorür maruziyetinin ciddiye alınması için bir başka nedendir. Çukurcuklanma yerel gerilme yığılmalarına neden olur ve korozyon kaybı kısa mesafelerde keskin biçimde değişebilir. FHWA yorulma kılavuzu, çukurcuklanma nedeniyle AASHTO’nun düz, kaplamasız atmosferik korozyona dayanıklı çelik ana metaline, karşılaştırılabilir atmosferik korozyona dayanıklı olmayan çeliğe kıyasla bir alt yorulma kategorisi atadığını belirtir. Bu nedenle tuza maruz kalan bir köprü, hem malzeme kaybı hem de çukurların yorulma direnci üzerindeki etkisi bakımından değerlendirilmelidir. Hassas yüzeylerin boyanması, drenajın iyileştirilmesi veya farklı bir korozyondan koruma sisteminin seçilmesi gerekebilir.

Sürekli nemli, gömülü ve yetersiz havalandırılan konumlar

Patina, dönüşümlü ıslanma ve kuruma döngülerine ihtiyaç duyar. National Steel Bridge Alliance (NSBA), koruyucu patina gelişimi için tekrarlanan ıslanma ve kurumanın gerekli olduğunu belirtir. Sürekli ıslaklık bu süreci kesintiye uğratır. Çelik yüzeyinde tutulan su, bazı bölgelerde oksijen taşınımını sınırlarken diğer bölgelerde elektrokimyasal korozyonu destekler; birikintiler farklı havalanma hücreleri oluşturabilir ve bunun sonucunda ortaya çıkan korozyon ürünleri yumuşak, gözenekli ve yüzeye zayıf biçimde bağlı kalabilir.

Bölgesel iklim ılıman olsa bile tasarım ayrıntıları çoğu zaman bu koşulu yaratır. Yatay çıkıntılar, kutu kesitler, rijitleştirici aralıkları, ek plakaları, sırt sırta yerleştirilmiş köşebentler ve tıkanmış drenajlar yağmur suyunu veya kirlenmiş tortuyu tutabilir. Dar bir aralık, açıkta kalan kenarında kururken dip kısmında ıslak kalabilir. Bu düzensiz maruziyet, atmosferik bir tasarımda varsayılan genel olarak düzgün yüzey değişimi yerine yerel korozyonu teşvik eder.

FHWA kılavuzu, drenajın ve geometrinin sahaya özgü olarak incelenmesini gerektirir. Suyun yapıdan hızla uzaklaşması ve ayrıntıların döküntülerin ıslak cepler oluşturmasını önlemesi gerekir. Havalandırma da aynı derecede önemlidir. Kapalı veya korunaklı alanlar, özellikle hava hareketinin zayıf ve yoğuşmanın meydana geldiği yerlerde, açıkta kalan yüzeyler kuruduktan sonra bile nemli kalabilir. SCI Guidance Note 1.07, sürekli ıslak veya nemli ortamları ve yetersiz havalandırmayı kaplamasız atmosferik korozyona dayanıklı çelik için kısıtlı ya da uygun olmayan koşullar olarak tanımlar.

Gömülü çelik ayrı bir uyarı konusudur; olağan bir atmosferik uygulama değildir. Toprak, sürekli nem, çözünmüş tuzlar ve bazı konumlarda asidik veya mikrobiyolojik olarak etkin koşullar sağlar. Toprakla temas, atmosferik korozyona dayanıklılığın dayandığı açık havadaki ıslanma ve kuruma dizisini de önler. Aynı sorun, ara yüzün ıslak kaldığı durumlarda kısmen betona, kaplamaya, dolguya veya birikmiş tortuya gömülü çelik için de geçerlidir. Zemin altındaki kesitler, istinat yapısı ayrıntıları, gömülü çapraz elemanlar ve temellerdeki çelik, atmosferik patinaya güvenmek yerine toprak veya suya batma maruziyeti için tasarlanmış bir koruma stratejisi gerektirir.

Malzemeler arasındaki geçişlerde de su hapsolabilir. Sızdırmazlık malzemeleri, membranlar, yangından koruma kaplamaları, uyumsuz metaller ve hatalı yerleştirilmiş kapaklar, nemli kalan aralıklar oluşturabilir. Bir elemandan akan su başka bir elemanın üzerine boşalarak klorürleri ve korozyon ürünlerini dar bir çizgide yoğunlaştırabilir. Sızdıran genleşme derzlerinin veya tabliye drenajlarının altındaki sıçrama bölgeleri özellikle dikkatle incelenmelidir; çünkü çelik, yararlı bir kuruma süreci yaşamadan kirlenmiş suyla tekrar tekrar ıslanabilir.

Endüstriyel gazlar ve kirleticilerin yoğunlaşması

Endüstriyel atmosferler, görünür tuz serpintisi olmadan da korozif olabilir. Yanma ve proses tesislerinden kaynaklanan kükürt dioksit yüzey neminde çözünür ve oksidasyon ilerledikçe sülfüroz ve sülfürik asitler dâhil asidik bileşikler oluşturur. Hidrojen sülfür, klorürler, azot oksitleri, asidik aerosoller ve proses tozu gibi diğer kirleticiler de pas tabakasının kimyasını değiştirebilir. Biriken toz, nemli havadan su emerek yağış sona erdikten sonra ıslaklık süresini uzatabilir.

ISO 9223:2012, kükürt dioksit kirliliğini atmosferik koroziflik sınıflandırmasında bir etken olarak özel biçimde tanımlar. Konsantrasyon ve birikme şekli önemlidir. Bir baca, izabe tesisi, kimya tesisi, gübre tesisi, atık işleme işletmesi veya yoğun biçimde sanayileşmiş bir limanın yakınındaki saha, bölgesel bir izleme istasyonunun gösterdiğinden çok daha yüksek bir kirletici yükü alabilir. Yerel duman bulutları, korunaklı girintiler ve rüzgâr altı yüzeyler, tek bir yapı içinde şiddetli mikro ortamlar oluşturabilir.

Bu nedenle FHWA kısıtlamaları, yoğunlaşmış endüstriyel kirleticileri dikkat veya dışlama gerektiren koşullar arasında sayar. SCI Guidance Note 1.07 de yoğunlaşmış endüstriyel gazları kaplamasız atmosferik korozyona dayanıklı çelik için uygun olmayan veya kısıtlı bir koşul olarak tanımlar. Sorun, alaşımın bakır, krom, nikel, fosfor veya başka amaçlı alaşım elementleri içerip içermediği değildir. Atmosferik korozyona dayanıklı çelikler, korozyon davranışı alaşım elementleriyle değiştirilmiş düşük karbonlu çeliklerdir; FHWA, Mn, Si, Cr, Ni, Cu, Mo ve P üzerine geleneksel olarak odaklanıldığını, sonraki çalışmaların ise W, Ti, Al ve nadir toprak elementi ilavelerini incelediğini belirtir. Alaşım tasarımı, uygun maruziyet koşullarında direnci artırır; ancak asit yüklü ve sürekli nemli bir yüzeyi korunan bir yüzeye dönüştürmez.

Savunulabilir bir saha kararı, atmosferik verileri fiziksel bir incelemeyle birleştirir: klorür birikimi, kirletici kaynakları, hâkim rüzgârlar, yoğuşma, drenaj yolları, sıçrama alanları, kapalı alanlar, toprakla temas ve inceleme erişimi değerlendirilmelidir. ASTM G101 hesaplamaları ve ISO 9223 sınıflandırması değerlendirmeye katkı sağlayabilir; belirsiz sahalarda maruziyet kuponları veya yerel korozyon izleme de gerekçelendirilebilir. Yapı kuruyamıyor, incelenemiyor veya yoğun klorürlere ya da endüstriyel gazlara maruz kalacaksa, ayrıntılar kesinleştirilmeden önce kaplamasız atmosferik korozyona dayanıklı çelik reddedilmeli veya kullanımı kısıtlanmalıdır.

Yapısal Detaylandırma: Drenaj, Birikinti ve Havalandırma

Su kapanlarının ve birikinti oluşumunun önlenmesi

Atmosferik korozyona dayanıklı çelik, kötü geometrinin sonuçlarını telafi etmez. Uygun bir alaşım, ancak yüzey tekrarlanan ıslanma ve kuruma döngülerine maruz kaldığında nispeten yoğun ve aderansı yüksek bir pas tabakası oluşturabilir; nemli kalan, silt tutan veya yoğunlaştırılmış yüzey akışına maruz kalan bir birleşim, korozyona daha az dayanıklı bir çelikten yapılmış ve açıkta bulunan bir yüzeyden daha hızlı korozyona uğrayabilir. National Steel Bridge Alliance’ın 2010 tarihli başlangıç kılavuzu, koruyucu patinanın gelişmesi için dönüşümlü ıslak ve kuru döngüleri bir koşul olarak tanımlar. Bunun pratik sonucu doğrudandır: detaylandırma, korozyonu nominal malzeme seçiminden en az onun kadar güçlü biçimde kontrol edebilir.

SteelConstruction.info ve SCI Guidance Note 1.07, su ve birikinti oluşumunu kaplamasız, atmosferik koşullara dayanıklı çelikte yetersiz performansın başlıca nedenleri arasında sayar. Yatay çıkıntılar özellikle sorunludur. Bir flanş çıkıntısı, rijitleştirici, konsol, mesnet tablası veya mimari geri dönüş; yaprakları, kumu ve kuş yuvalama malzemesini tutabilir, ardından yağmur suyunu çeliğe karşı hapsedebilir. Birikinti ayrıca daha uzun bir ıslaklık süresi yaratır ve görünür yüzey kuru göründükten sonra yol sıçramasından veya deniz aerosollerinden gelen klorürleri tutabilir. Dar bir çıkıntı, yalnızca dar olduğu için güvenli hâle gelmez; kapiler kuvvetler, çıkıntının alt yüzeyini ve bitişik kaynağı nemli tutabilir.

Bu nedenle detaylar suyu depolamak yerine uzaklaştırmalıdır. Eğimli üst yüzeyler, yuvarlatılmış veya konik geçişler, uçları açık kanallar ve erişilebilir yüzeyler suyun tutulmasını azaltır. Bir çıkıntı yapısal olarak gerekli olduğunda, genişliği, eğimi ve kenar düzenlemesi sedimentin kalmasını önlemeli; alt yüzeyi de denetim için görünür olmalıdır. Rijitleştiriciler küçük, kapalı ceplerde sonlandırılmamalıdır. Levhalar arasındaki kesişimlerde suyun dışarı çıkabilmesi ve denetçinin ilgili kaynakları ve ana metali görebilmesi için yeterli açıklık bulunmalıdır.

Aralık ve çatlak benzeri boşluklara özel dikkat gösterilmelidir. Üst üste bindirilmiş levhalar, süreksiz kaynaklar, bulonlu bindirme birleşimleri, arka destek çubukları ve sızdırmaz hâle getirilmemiş kıvrımlı kenarlar, dar oksijen farkı hücreleri oluşturabilir. Su açıklıktan içeri girerken birleşim içinde buharlaşma kısıtlanır. Bunun sonucunda oluşan yerel korozyon, genel yüzey korozyonundan daha şiddetli olabilir ve aralık ağzında çukurcuklanmaya yol açabilir. Nominal olarak korozyona dayanıklı bir bileşim, bu elektrokimyasal sorunu ortadan kaldırmaz.

Aynı ilke imalat toleransları için de geçerlidir. Kâğıt üzerinde drenaj sağlayan bir detay, levha deformasyonu, kaynak büzülmesi, oturma veya tıkanmış bir çıkış sonrasında suyu hapsedebilir. Drenaj delikleri, idealize edilmiş bir çizimin yalnızca en düşük noktasında gösterilmek yerine, beklenen imalat ve montaj toleransları altında da etkili kalacak şekilde konumlandırılmalıdır. Küçük delikler pas tufalı veya silt ile tıkanabilir; bunların boyutu ve erişilebilirliği, kendilerine ulaşması muhtemel birikintileri dikkate almalıdır. Tasarım kayıtlarında, tıkanmanın uzun süreli ıslanmaya yol açacağı konumlar belirtilmeli ve yapı tamamlanmadan önce denetim erişimi sağlanmalıdır.

Yorulma tasarımı bu detaylandırmadan ayrı düşünülemez. FHWA’nın 2016 tarihli yorulma kılavuzu, AASHTO’nun düz, kaplamasız, atmosferik korozyona dayanıklı çelik ana metaline, çukurcuklanma nedeniyle karşılaştırılabilir, atmosferik korozyona dayanıklı olmayan çeliğe göre bir kademe daha düşük yorulma kategorisi atadığını bildirir. Bir aralık veya birikinti kapanı, yerel çukurcuklanmayı şiddetlendirebilir ve düzgün levha hesabında varsayılandan daha keskin bir gerilme yığılmasına neden olabilir. Bu nedenle kaynak ayakları, cope köşeleri, bulon delikleri ve drenaj çıkışlarının yanındaki bölgeler hem uygun yorulma detay kategorilerini hem de bir korozyon denetim planını gerektirir.

Drenaj ve havalandırmanın sağlanması

Drenaj yolları kesintisiz, görünür olmalı ve kazara tıkanmaya karşı korunmalıdır. Bir kutu kirişe, parapete, levha desteğine, genleşme derzi girintisine veya rijitleştirilmiş panele giren suyun bir çıkışa ulaşan tanımlı bir güzergâhı bulunmalıdır. Suyu başka bir çelik yüzeye boşaltan bir drenaj, sorunu yalnızca başka yere taşır. Çıkış konumları; alt flanşların, mesnetlerin, birleşimlerin, yaya güzergâhlarının ve pas lekelerine duyarlı beton yüzeylerin ıslanmasını önlemelidir. Bir boşaltımın yapısal bir yüzeyi geçmesi gerektiğinde geometri, akışın bir dikiş boyunca yayılmasını veya bir aralığa girmesini önlemelidir.

Kapalı cepler tekrarlanan bir hasar noktasıdır. Sızdırmaz bir boşluk yağmuru dışarıda tutabilir, ancak yine de imalat nemi, yoğuşma veya tespit edilmesi zor küçük bir sızıntı içerebilir. Ne suya karşı sızdırmaz olan ne de kuruma amacıyla havalandırılan bir boşluk özellikle tehlikelidir. SteelConstruction.info ve SCI Guidance Note 1.07, atmosferik korozyonu yalnızca yağışın değil, kuruma süresinin de etkilediği için drenaj ve havalandırmayı vurgular. Havalandırma açıklıkları, doğrudan yağmur ve tuz serpintisi birikimini önlerken hava hareketine ve denetime izin verecek şekilde düzenlenmelidir. Ayrıca kuş yuvalarına, böceklere ve birikmiş döküntülere karşı korunacak ve bunların girişini önleyecek boyut ve düzenlemeye sahip olmalıdır.

Havalandırma drenajın yerine geçmez. Hava dolaşımı, üst üste bindirilmiş bir levhanın arkasında hapsolmuş su birikintisini ortadan kaldıramaz; ayrıca bir açıklık nemli havanın veya klorür içeren serpintinin içeri girmesine neden olabilir. Amaçlanan mekanizma açık olmalıdır: su yerçekimiyle dışarı çıkmalı, havalandırma ise yoğuşmayı azaltmalı ve kurumayı desteklemelidir. Kutu kesitlerde hava değişimini ve drenajı desteklemek için üst ve alt açıklıklar gerekebilir; ancak bunların düzenlenmesinde rüzgârla sürüklenen yağmur ve açıklıklardan birinin tıkanma olasılığı dikkate alınmalıdır.

Maruziyet değerlendirmesi “atmosferik korozyona dayanıklı çelik” etiketine göre değil, sahaya göre yapılmalıdır. ISO 9223:2012, atmosferik korozifliği standart numunelerin ilk yıl korozyon hızlarını kullanarak sınıflandırır ve sıcaklık-nem koşullarını, kükürt dioksit kirliliğini ve havadaki tuzluluğu temel faktörler olarak tanımlar. FHWA kılavuzu (2003), kaplamasız atmosferik korozyona dayanıklı çelik seçilmeden önce ıslaklık süresinin, klorürlerin, endüstriyel kirleticilerin, drenajın, geometrinin ve bakımın değerlendirilmesini zorunlu kılar. SCI Guidance Note 1.07 (2015), sürekli ıslak veya nemli konumları, yüksek klorür veya tuz serpintisi maruziyetini, yoğun endüstriyel gazları ve gömülü koşulları uygun olmayan veya kısıtlı uygulamalar olarak tanımlar.

Bu husus, yerel çevreyi değiştiren detaylarda önem taşır. Bir köprü tabliyesi bir yüzünü yağmura maruz bırakırken, diğer yüzünü sızdıran birleşimler nedeniyle ıslak tutabilir. Kıyıdaki bir parapet, denize bakan tarafında tuz serpintisine maruz kalabilir ve üst korkuluğunun altında tuz birikintilerini tutabilir. Endüstriyel bir yapı, bir proses çıkışında yoğun kükürt dioksite veya diğer gazlara maruz kalabilir. Her durumda aynı kalite, yapının farklı bölümlerinde farklı davranabilir. Drenaj, perdeleme ve havalandırma, korozyon ortaya çıktıktan sonra değil, çevresel maruziyet haritasıyla birlikte gözden geçirilmelidir.

Denetim, zemin seviyesinden en az görünen konumları da kapsamalıdır: çıkıntıların alt yüzeyleri, gusset levhalarının arkası, kutu kesitlerin içi, drenaj deliklerinin çevresi, üst üste bindirilmiş birleşimler ve birikmiş tortuların altı. Denetim aralıkları, kesit kaybı önemli hâle gelmeden önce tıkanmış çıkışların ve kalıcı nemliliğin giderilmesine olanak vermelidir. Kayıtlarda lekelenme, yüzeysel tufal, aktif çukurcuklanma ve kalınlık kaybı birbirinden ayrılmalıdır; tek başına kahverengi görünüm, patinanın kararlı hâle geldiğini kanıtlamaz.

Uyumsuz metallerle temastan ve lekelenme güzergâhlarından kaçınma

Atmosferik korozyona dayanıklı çeliğin, bitişiğindeki her malzemeyle elektrokimyasal olarak uyumlu olduğu varsayılmamalıdır. Bir elektrolitin varlığında daha soy bir metalle temas, özellikle katodik malzemenin açıkta kalan alanı büyük ve çelik temas bölgesi küçük olduğunda, atmosferik korozyona dayanıklı çelikte galvanik korozyona yol açabilir. Paslanmaz çelik bağlantı parçaları, bakır içeren bileşenler, bronz donanımlar ve bazı alüminyum düzenlemeleri; temas, yalıtım, su tutulması ve drenaj bakımından özel bir değerlendirme gerektirir. Sorun yalnızca kuru temas değildir. Metaller arasında köprü oluşturan iletken ıslak film veya hapsolmuş çözelti de sorunun kaynağıdır.

Detaylar, mümkün olduğunda farklı metallerden oluşan galvanik çiftlerin oluşmasını önlemeli veya malzemeleri elektriksel olarak birbirinden ayırmalı ve bir metalden gelen akışın diğer metalin üzerine yönelmesini engellemelidir. Bağlantı elemanları, pullar, şimler, mesnet bileşenleri, korkuluk donanımları ve drenaj donanımlarının tümü, tali aksesuarlar olarak görülmek yerine birleşimin bir parçası olarak incelenmelidir. Yalıtım malzemeleri kendileri su tutabilir veya bir aralık oluşturabilir; bu nedenle ayırma sağlandıktan sonra da detay denetlenebilir ve drenajı yapılabilir durumda kalmalıdır.

Yüzey akışı ayrıca lekelenme güzergâhları oluşturur. Kaplamasız, atmosferik korozyona dayanıklı çelik bir yüzeyden gelen pas yüklü su; betonu, taşı, sıvayı, kaplamayı ve boyalı çeliği lekeleyebilir. Yapısal korozyon hızı kabul edilebilir olsa bile leke kabul edilemez olabilir. Kavislerden, parapetlerden ve açıkta kalan levha kenarlarından damlayan su, kasıtlı eğimler, damlalık kenarları ve kontrollü boşaltım noktalarıyla görünür kaplamalardan uzağa yönlendirilmelidir. Suyu alt flanşa gönderen bir damlalık kenarı, korozyonu yalnızca orada yoğunlaştırır; ıslanan yüzeyden son çıkışa kadar tüm güzergâh dikkate alınmalıdır.

Beton arayüzlerinde dikkatli olunmalıdır; çünkü çatlaklar, derzler ve gözenekli yüzeyler kirlenmiş suyu çeliğe karşı tutabilir. SCI Guidance Note 1.07’deki kısıtlamalarla uyumlu olarak, gömülü veya dolguyla kapatılmış kenarlar kaplamasız, atmosferik korozyona dayanıklı çelik için özellikle elverişsiz adaylardır. Detay, çeliği kurumaya olanak veren koşullara açıkta tutmalı veya gizli ortama uygun bir koruma stratejisi sağlamalıdır.

Son olarak çizimler, erişim ve gelecekteki inceleme amacıyla korozyona yatkın bölgeleri belirtmelidir. Bir birleşimi gizleyen, drenajı engelleyen veya yüzey akışını bir bağlantıya yönlendiren geometri, bakıma olan bağımlılığı artırır. Atmosferik korozyona dayanıklı çelik, koşullara bağlı bir atmosferik korozyon tasarım seçeneği olmaya devam eder; performansı alaşımın, maruziyetin ve detayın birlikte etkimesiyle belirlenir. (1.047 kelime)

Köprü Tasarımı, Çukurcuklanma ve Yorulma

Atmosferik korozyona dayanıklı çelik, köprü dayanıklılığı tasarımından muaf değildir. Bir köprüde ASTM A709/A709M Grade 50W veya başka bir atmosferik korozyona dayanıklı çelik sınıfı kullanılabilir; ancak su, klorürler, döküntüler veya endüstriyel birikintiler çelik üzerinde kalırsa yine de hasar verici korozyon oluşabilir. Atmosferik korozyon direnci, uygun maruziyet koşullarında korozyon hızını azaltır ve korozyonun biçimini değiştirir; ancak bağışıklık sağlamaz ve yorulma detaylarının tasarlanması, muayene için erişim sağlanması veya drenajın kontrol edilmesi gereğini ortadan kaldırmaz.

Yapısal ve yorulma açısından bir sorun olarak çukurcuklanma

FHWA yorulma kılavuzu, dönüşümlü ıslanma ve kuruma dönemleri boyunca patinanın beklenen oluşumunu açıklar. İlk oksidasyon bir pas tabakası oluşturur ve tekrarlanan maruziyet, bu tabakayı daha sonraki saldırıyı yavaşlatan nispeten yoğun ve yüzeye yapışık bir filme dönüştürebilir. Bu süreç kurumaya bağlıdır. Sürekli nemli kalan, tuz serpintisine maruz kalan veya kirlenmiş yüzey akışını toplayan bir yüzey, açıkta bulunan ve suyu serbestçe tahliye eden bir levhayla aynı maruziyet döngüsünü yaşamaz.

Bu ayrım önemlidir; çünkü atmosferik korozyona dayanıklı çelikte korozyon, kalınlığın her yerde aynı miktarda azalması şeklinde gerçekleşmez. Çukurcuklanma, ortalama korozyon kaybının düşündürebileceğinden daha keskin yüzey profili değişikliklerine sahip yerel çöküntüler oluşturabilir. Ortalama kalınlık kaybı sınırlı görünebilir; ancak geride kalan çelik, nüfuziyetin önemli ölçüde daha fazla olduğu küçük alanlar içerebilir. Yorulmaya duyarlı bir konumda çukurcuk bir çentik gibi davranır: yerel gerilmeyi artırır, gerilme gradyanını değiştirir ve yorulma çatlağının başlama noktası olabilir.

Çukurcuklu korozyonÇukurcuklu korozyon Çevredeki genel korozyona göre daha büyük nüfuza sahip oyuklar veya çöküntüler oluşturan yerel korozyon.

Bir çukurcukta başlayan çatlak, düzgün ve nominal olarak tam kalınlıktaki ana metalde çatlağa yol açmayacak gerilme aralıkları altında büyüyebilir. Risk; flanş kenarlarında, deliklerde, kaynak dibi bölgelerinde, kesintili temas yüzeylerinde, diyafram bağlantılarında, ek bölgelerinde ve zaten geometrik gerilme yığılmalarının bulunduğu diğer detaylarda daha fazladır. Çukurcuklanma, ultrasonik kalınlık ölçümlerini de güçleştirir; çünkü tek bir ölçüm düzensiz bir boşluğun en derin kısmını gözden kaçırabilir. Bu nedenle ölçümler yalnızca ortalama kaybı hesaplamamalı, saldırının dağılımını ve maksimum derinliğini de belirlemelidir.

FHWA kılavuzundaki uyarı doğrudandır: çukurcuklanma, atmosferik korozyona dayanıklı çeliğin yorulma değerlendirmesini etkiler. Bu nedenle patina, garantili bir kalınlığa veya performansa sahip kalıcı bir kaplama olarak tanımlanmamalıdır. Patina; alaşıma, maruziyet geçmişine, yüzey geometrisine ve ıslanma süresine bağlı olarak niteliği değişen çevresel bir üründür. Klorür birikintileri özellikle önemlidir; çünkü higroskopik özelliklerini koruyarak yüzey nemini uzatabilir ve kararlı bir pas tabakası için gerekli koşulları bozabilir.

Alaşımın kimyasal bileşimi sonucu etkiler; ancak kimyasal bileşim tek başına kötü detaylandırmayı telafi edemez. FHWA tarafından 2009 yılında yayımlanan araştırma, atmosferik korozyona dayanıklı çeliklerde manganez, silisyum, krom, nikel, bakır, molibden ve fosforun geleneksel kullanımını açıklarken tungsten, titanyum, alüminyum ve nadir toprak elementi ilavelerini de incelemiştir. Geliştirilmiş korozyon dirençli çelikler üzerine 2011 tarihli araştırmasında, atmosferik korozyona dayanıklı çeliklerin çoğunun ASTM G101 korozyon indeksi değerlerinin 6 ile 7 arasında olduğu bildirilmiş; klorür içeren atmosferlerde önemli ölçüde iyileştirilmiş direnç için 9,5’e yakın veya bunun üzerindeki değerler hedeflenmiştir. Bu değerler karşılaştırmalı göstergelerdir; köprünün maruziyet koşullarını göz ardı etme izni değildir.

ASTM G101-04(2010), daha kısa süreli maruziyet verilerinden uzun vadeli atmosferik korozyon kayıplarının tahmin edilmesi ve düşük alaşımlı çeliğin kimyasal bileşiminden göreli atmosferik korozyon direncinin belirlenmesi için yöntemler sağlar. ISO 9223:2012, standart numunelerin ilk yıl korozyon hızlarını kullanarak atmosferik aşındırıcılığı sınıflandırır ve sıcaklık-nem etkilerini, kükürt dioksit kirliliğini ve havadaki tuzluluğu temel faktörler olarak tanımlar. Bu standartların hiçbiri, sahadan bağımsız bir patina varsayımını yapısal tasarım temeline dönüştürmez.

AASHTO yorulma kategorisi yaklaşımı

Bir köprü detayına atanan yorulma kategorisi, tekrarlanan gerilme çevrimlerine karşı direnci ifade eder; ancak kategori yalnızca nominal çelik sınıfına göre belirlenmez. Kaynak geometrisi, bağlantı türü, delikler, ek parçalar, yüzey durumu, artık gerilme ve korozyon maruziyeti yorulma performansını etkiler. Atmosferik korozyona dayanıklı çelik, yerel korozyonun yorulma tasarımı varsayımının oluşturulmasında esas alınan yüzey durumunu değiştirebilmesi nedeniyle özel bir sorun oluşturur.

FHWA’nın Steel Bridge Design Handbook: Design for Fatigue başlıklı kılavuzu, atıfta bulunulan AASHTO yaklaşımı kapsamında, boyasız atmosferik korozyona dayanıklı ana metalin çukurcuklanma nedeniyle benzer atmosferik korozyona dayanıklı olmayan çeliğe kıyasla bir alt yorulma kategorisine tabi tutulduğunu açıklar. Bu, malzeme durumuna ilişkin bir tasarım azaltmasıdır; her atmosferik korozyona dayanıklı çelik bağlantısının tek ve evrensel bir kategoriye sahip olduğu anlamına gelmez. Uygulanabilir AASHTO LRFD yorulma kategorisi yine gerçek detaya ve onu yöneten gerilme aralığına bağlıdır.

Bu ayrım, iki zıt hatayı önler. Sırf pas tabakası olgun görünüyor diye normal boyasız çelik yorulma performansını atamak yanlıştır. Aynı şekilde, AASHTO detay sınıflandırmasını kontrol etmeden her kaynaklı veya cıvatalı detayı keyfî bir miktarda azaltmak da yanlıştır. ASTM A709/A709M Grade 50W çeliğinden yapılmış düz ana metal kullanımı, aynı spesifikasyondan imal edilmiş kaynaklı bir ek parçadan farklı değerlendirilir; çünkü kaynak detayı kendine özgü yorulma davranışına ve gerilme yığılmasına sahiptir.

Yorulma tasarımı; trafik, rüzgâr, sıcaklık etkileri, ikincil deformasyon ve mesnetlenme tarafından oluşturulan gerilme aralığını dikkate almalıdır. Nominal gerilme aralığı doğru hesaplanmış olsa bile çukurcukta, kaynak dibinde, kavis başlangıcında, delikte veya korozyon oluğunda yerel aralık çok daha yüksek olabilir. Korozyon kalınlığı azaltmışsa aynı kuvvet daha yüksek nominal gerilme de oluşturur. Bu etkiler birleşebilir: kesit kaybı nominal gerilmeyi artırırken çukurcuklanma yerel gerilme yığılma katsayısını artırır.

Kırılma hususları da aynı değerlendirmeye dâhil edilmelidir. Küçük bir yorulma çatlağı bir süre kararlı kalabilir; ancak geride kalan net kesit azaldığında veya kırılma açısından kritik, çatlak durdurma kapasitesi sınırlı bir bölgede bulunduğunda hızla büyüyebilir. Düşük sıcaklıklar, çekme artık gerilmesi ve elverişsiz çatlak yönelimi güvenlik payını daha da azaltabilir. Bu nedenle atmosferik korozyona dayanıklı çelik seçilirken ve detaylandırılırken köprünün kırılma kontrolü gereklilikleri, tokluk spesifikasyonu, yorulma kategorisi ve muayene planı birlikte dikkate alınmalıdır.

Korozyon, gerilme aralığı ve muayenenin etkileşimi

Saha kararı, çelik spesifikasyonu belirlenmeden önce başlar. FHWA’nın 2003 tarihli kılavuzu, boyasız atmosferik korozyona dayanıklı çelik seçilmeden önce ıslaklık süresinin, klorür maruziyetinin, endüstriyel kirleticilerin, drenajın, geometrinin ve bakım koşullarının değerlendirilmesini öngörür. Buz çözücü tuz kullanılan bir yolun üzerindeki köprü, havadaki tuzluluğa maruz kalan kıyı yapısı ve hızlı kuruyan kırsal bir köprü aynı korozyon ortamını paylaşmaz. ISO 9223:2012 bir sınıflandırma çerçevesi sağlar; ancak proje maruziyet verileri ve yerel detaylandırma yine gereklidir.

Su kapanları aynı anda hem yorulma hem de korozyon detayıdır. Yatay çıkıntılar, rijitleştirici uçları, yeterince sızdırmaz hâle getirilmemiş dar aralıklar, iyi sızdırmazlığı sağlanmamış ek yüzeyleri, döküntü cepleri ve tıkanmış drenaj ağızları, bitişik yüzeyler kuruduktan çok sonra bile çeliği ıslak tutabilir. Bir elemandan akan su, klorürleri başka bir elemanın üzerinde yoğunlaştırabilir. SteelConstruction.info ve SCI Guidance Note 1.07; sürekli ıslak veya nemli ortamları, yüksek klorür ya da tuz serpintisi maruziyetini, yoğun endüstriyel gazları ve gömülü koşulları boyasız atmosferik korozyona dayanıklı çelik için uygun olmayan veya kısıtlı uygulamalar olarak tanımlar. Farklı metallerin teması ve yetersiz havalandırma, ek yerel korozyon hücreleri oluşturabilir.

Gerilme geçmişi, olası korozyon şekliyle ilişkilendirilmelidir. Düşük çevrimli ve yüksek gerilmeli bir detay, birkaç şiddetli olay tarafından kontrol edilebilirken, milyonlarca kamyon yükü çevrimine maruz kalan bir köprü kirişi yorulma direncindeki küçük değişikliklere duyarlıdır. Bir bağlantıda çukurcuklanma bekleniyorsa tasarım, kaybın düzgün olduğunu varsayan nominal bir korozyon payına dayanmamalıdır. Drenaj iyileştirmeleri, sızdırmaz hâle getirilmiş aralıklar, değiştirilebilir bileşenler, belirli bölgelerde koruyucu kaplama veya farklı bir çelik ve bakım stratejisi daha uygun olabilir.

Muayene, tasarım varsayımlarının geçerliliğini koruyup korumadığını doğrular. Muayene personeli aktif paslanmayı, gevşek tufalı, çukur derinliğini, su tutulmasını, klorür birikintilerini, pas kamasını, kesit kaybını, çatlak benzeri göstergeleri ve kaynaklar ile ek parçalar üzerindeki değişiklikleri kaydetmelidir. Yalnızca görsel renk zayıf bir kanıttır. Koyu veya tabakalı bir yüzey, gelişmekte olan bir patinaya işaret edebilir; ancak maksimum çukur derinliğini veya yorulma güvenliğini ortaya koymaz.

Muayene aralıkları ve yöntemleri; sonuçların önemi, detay kategorisi, trafik yüklemesi, maruziyet şiddeti ve erişim güçlüğünü yansıtmalıdır. Yakından yapılan görsel muayenenin, yorulmaya duyarlı konumlarda ultrasonik kalınlık haritalaması, çukur derinliği ölçerleri, manyetik parçacık testi, penetrant testi veya diğer çatlak tespit yöntemleriyle desteklenmesi gerekebilir. Bulgular yapısal modele geri beslenmelidir: ölçülen kesit kaybı gerilme aralığını değiştirebilir ve tespit edilen bir çatlak kırılma ile yük derecelendirmesi değerlendirmesini değiştirebilir.

Bu nedenle atmosferik korozyon tasarımı, yorulma tasarımının bir parçasıdır. Patina, doğru ıslanma ve kuruma koşulları altında devam eden korozyonu azaltabilir; ancak köprü, yerel gerilme artırıcıları, tekrarlanan trafik çevrimleri ve muayene yükümlülükleri bulunan yük taşıyan bir sistem olmaya devam eder. Sağlam bir atmosferik korozyona dayanıklı çelik tasarımı; alaşımı ve AASHTO yorulma yaklaşımını belirler, suyu ve kirleticileri kontrol eder, çukurcuklanmayı öngörür ve muayene bulgularından onarım veya güçlendirmeye uzanan uygulanabilir bir yolun korunmasını sağlar.

ASTM A709 Köprü Çeliği Uygulamalarında Atmosferik Korozyona Dayanıklı Çelik

ASTM A709 malzemesi ve tasarım hususları

ASTM A709/A709M, köprü çeliği malzeme standardıdır; boyasız atmosferik korozyona dayanıklı yapıların tümü için kullanılan genel bir tanım değildir. Standardın kapsamındaki sınıflar arasında, ilgili baskıda belirtilen diğer sınıfların yanı sıra ASTM A709 Grade 36, Grade 50, Grade 50W, HPS 50W ve HPS 70W bulunur. “W” tanımı, atmosferik korozyona dayanıklı çelik gerekliliklerini belirtir; ancak tek başına bir köprünün her sahada boyasız kalabileceğini göstermez. Sınıf seçimi, ek gereklilikler, kaynaklanabilirlik, tokluk, kırılma kontrolü, imalat ve yapısal dayanım yine proje tasarımı kapsamında ele alınmalıdır.

Steel Bridge Design Handbook, atmosferik korozyon direncini ve atmosferik korozyona dayanıklı çelik gerekliliklerini ASTM A709 köprü çelikleri için oluşturulan daha geniş malzeme ve tasarım çerçevesi içinde konumlandırır. Bu konumlandırma önemlidir. Bir köprü mühendisi önce atmosferik korozyona dayanıklı bir sınıf seçip ardından korozyonu ayrı bir kaplama kararı olarak değerlendirmez. Tanım, gerekli dayanım ve toklukla uyumlu olmalı; maruziyet değerlendirmesi ise atmosferik korozyona ilişkin hükümlerin amaçlandığı şekilde uygulanıp uygulanamayacağını belirlemelidir. Boya sistemi öngörülmese bile bağlantı tasarımı, yorulma direnci, kaynak detayları ve denetim erişimi yapısal konular olmaya devam eder.

Atmosferik korozyona dayanıklı çelik, tekrarlanan ıslanma ve kuruma altında nispeten yoğun ve aderansı yüksek bir pas tabakası oluşturması amaçlanan düşük karbonlu, alaşımlı bir çeliktir. Bu tabaka geçirimsiz bir kaplama değildir ve atmosferik korozyon direnci korozyona karşı bağışıklık anlamına gelmez. Nem çeliğe ulaştığında ilk oksidasyon gerçekleşir. Yüzey ıslak dönemler arasında kuruyabildiğinde patina sonraki malzeme kaybını yavaşlatabilir; ancak bu sonuç alaşım bileşimine, kirletici yüküne, klorür birikimine, sıcaklığa, neme ve elemanın geometrisine bağlıdır.

Bu nedenle kimyasal bileşim, varsayılan genel bir reçeteye göre değil, geçerli ASTM A709/A709M sınıfının ve proje şartnamesinin gereklilikleri çerçevesinde ele alınmalıdır. FHWA araştırması, tarihsel alaşım elementleri odağında mangan, silisyum, krom, nikel, bakır, molibden ve fosforun bulunduğunu belirtir; daha sonraki korozyon çalışmaları ise tungsten, titanyum, alüminyum ve nadir toprak elementleri ilavelerini de incelemiştir. ASTM G101-04(2010), kısa süreli maruziyet verilerinden uzun vadeli atmosferik korozyon kayıplarını tahmin etmeye ve düşük alaşımlı bir çeliğin kimyasal bileşiminden göreli atmosferik korozyon direncini tahmin etmeye yönelik yöntemler sunar. Bu yöntemler karşılaştırma ve öngörüye katkı sağlar. Ancak gerçek köprü ortamının incelenmesi gerekliliğini ortadan kaldırmaz.

FHWA’nın geliştirilmiş korozyona dayanıklı çelik programı, atmosferik korozyona dayanıklı çeliklerin çoğunda ASTM G101 korozyon indeksi değerlerinin 6 ile 7 arasında olduğunu; araştırmanın ise klorür içeren atmosferlerde önemli ölçüde iyileştirilmiş direnç için 9,5’e yakın veya bunun üzerinde değerleri hedeflediğini bildirmiştir. Bu sonuç, her atmosferik korozyona dayanıklı çelik tanımının hizmet koşullarında eşdeğer kabul edilmemesi gerektiği konusunda uyarıcıdır. Bileşim performansı etkiler; ancak elverişli bir indeks, sürekli ıslak kalan bir flanşı, tuz birikmesine elverişli bir bağlantıyı veya kirlenmiş bir drenaj yolunu telafi edemez.

Köprü şartnamelerinde atmosferik korozyon direnci

Boyasız ASTM A709 atmosferik korozyona dayanıklı çelik kabul edilmeden önce atmosferik maruziyet sınıflandırılmalıdır. ISO 9223:2012, korozyon sınıflandırmasını standart numunelerin ilk yıl korozyon hızlarına dayandırır ve sıcaklık-nem etkisini, kükürt dioksit kirliliğini ve havadaki tuzluluğu temel etkenler olarak tanımlar. Sınıflandırma, çevresel bir çerçevedir; belirli bir köprü elemanı için hizmet ömrü garantisi değildir. Özellikle buz çözücü tuz kullanılan güzergâhların, deniz kıyılarının, endüstriyel tesislerin ve tuz yüklü püskürmeye neden olan trafik şeritlerinin yakınında yerel maruziyet, genel saha tanımının düşündürdüğünden daha şiddetli olabilir.

FHWA kılavuzu, boyasız atmosferik korozyona dayanıklı çelik seçilmeden önce ıslaklık süresinin, klorür maruziyetinin, endüstriyel kirleticilerin, drenajın, geometrinin ve bakım koşullarının sahaya özgü olarak değerlendirilmesini öngörür. Bu etkenler birbirleriyle etkileşim hâlindedir. Açık bir tabliyenin altındaki bir ana kiriş hızla kuruyabilirken, sızdıran bir derzin altındaki ek levhası uzun süre nemli kalabilir. Genel olarak ılıman bir kırsal atmosferde bulunan bir köprüde bile, bir drenaj deliğini tıkayan birikintilerin bulunduğu yerde veya akışın bir rijitleştirici sonlanmasında yoğunlaştığı bölgede zararlı korozyon gelişebilir.

SCI Guidance Note 1.07, sürekli ıslak veya nemli ortamları, yüksek klorür ya da tuz püskürmesi maruziyetini, yoğunlaşmış endüstriyel gazları ve gömülü koşulları boyasız hava koşullarına dayanıklı çelik için uygun olmayan veya kısıtlı uygulamalar olarak tanımlar. Tuz özellikle sorunludur; çünkü klorür birikintileri elektrolitik nemi sürdürebilir ve patinanın kararlı hâle gelmesini engelleyebilir. Kükürt dioksit ve diğer endüstriyel kirleticiler de korozyon hızlarını artırabilir. Maruziyetin kontrol edilemediği durumlarda koruyucu bir kaplama sistemi, korozyona dayanıklı bir detay, alternatif bir malzeme veya önlemlerin bir bileşimi gerekebilir; atmosferik korozyona dayanıklı çelik tanımı tek başına yeterli bir şartname oluşturmaz.

National Steel Bridge Alliance primeri, koruyucu patinanın oluşması için tekrarlanan ıslanma ve kuruma gerektiğini belirtir. Bu durum, bir köprünün açıkta kalan gövde yüzeylerinde çekici kahverengi oksit görülürken koroz­yonun korunaklı çıkıntılarda, ek ara yüzlerinde veya alt flanşlarda devam edebilmesini açıklar. Atmosferik korozyon verilerine ilişkin inceleme literatürü ayrıca kararlı hâle gelme süresini, kararlı durum korozyon hızını, maruziyet koşullarını ve uzun vadeli tahmin belirsizliğini birbirinden ayrı konular olarak ele alır. Birkaç mevsim sonunda düzgün görünen bir pas tabakası korozyonun durduğunun kanıtı değildir; görsel renk de tasarım korozyon payını belirlemez.

Yorulma tasarımı, malzemeye özgü başka bir husus getirir. FHWA yorulma kılavuzu, atmosferik korozyona dayanıklı çeliğin patinasını değişken ıslak-kuru çevrimleriyle oluşturduğunu açıklar; ancak aynı zamanda AASHTO’nun, çukurcuklanma nedeniyle sade, boyasız atmosferik korozyona dayanıklı çelik ana metaline, karşılaştırılabilir atmosferik korozyona dayanıklı olmayan çeliğe kıyasla bir alt yorulma kategorisi atadığını bildirir. Bu düşürme, yerel yüzey hasarını ve gerilme yığılmasını dikkate alır. Bunun anlamı, korozyon seçiminin gerilme aralığı hesaplarından, detay sınıflandırmasından ve denetim planlamasından ayrılamayacağıdır.

Malzeme seçimi ile yapısal detaylandırma arasındaki koordinasyon

Atmosferik korozyona dayanıklı çelikten yapılmış bir köprünün başarısı, uyumlu malzeme seçimi ile suyu uzaklaştıran geometriye bağlıdır. Detaylandırma; su ve birikintilerin toplanmasını önlemeli, kapalı veya kısmen kapalı boşluklardan drenaj sağlamalı ve elemanların kurumasına, denetçilerin ise kritik yüzeyleri görebilmesine olanak tanımalıdır. Aralıklar, dar çıkıntılar, sızdırmazlığı olmayan bindirmeler ve yetersiz havalandırılan cepler, patina oluşumu için gerekli çevresel koşulları ortadan kaldırabilir. Tasarım ayrıca pas renkli akışın beton, mesnetler, genleşme derzleri veya komşu mülkler üzerindeki etkisini kontrol etmek amacıyla akış lekelenmesini de sınırlamalıdır.

Drenaj delikleri erişilebilir kalmalı ve başka bir çelik yüzeyi ıslatmadan boşalmalıdır. Tabliye derzleri özel dikkat gerektirir; çünkü sızıntı, kiriş uçlarında ve enine çerçeve bağlantılarında yoğunlaşmış bir klorür kaynağı oluşturabilir. Uç diyaframları, rijitleştirici detayları ve ek bölgeleri; hapsolmuş su, tuz birikimi ve temizlik erişimi bakımından incelenmelidir. Uyumsuz metaller galvanik etkilere yol açabilir; gömülü veya kısmen betona gömülmüş çelik yüzeyler ise serbestçe atmosferik olarak maruz kalan yüzeylerden farklı bir nem rejimine tabidir.

Aynı inceleme gelecekteki bakımı da kapsamalıdır. Yıkanamayan, denetlenemeyen veya onarılamayan bir detay, yönetilebilir bir maruziyeti sürekli bir korozyon bölgesine dönüştürebilir. Denetim aralıkları, patinanın kalıcı olduğu varsayımına dayanan sabit bir kabule güvenmek yerine klorür kullanımını, endüstriyel kirlenmeyi, drenaj performansını ve gözlenen kesit kaybını yansıtmalıdır.

Bu nedenle Steel Bridge Design Handbook’un daha geniş çerçevesi açık bir tasarım yaklaşımına götürür: ASTM A709/A709M sınıf tanımı, malzeme gereklilikleri, maruziyet sınıflandırması, korozyon tahmini, yorulma değerlendirmesi ve yapısal detaylandırma koordineli biçimde ele alınmalıdır. Boyasız atmosferik korozyona dayanıklı çelik koşula bağlı bir sistemdir. Alaşım, atmosfer, drenaj ve denetim hükümleri patina oluşumunu desteklediğinde boyaya olan bağımlılığı azaltabilir; ancak çevresel değerlendirmenin veya sağlıklı köprü tasarımının yerine geçmez.

Kaplamalı, Kaplamasız ve Hibrit Korozyon Stratejileri

Atmosferik korozyona dayanıklı çelik, korozyon tasarımı ihtiyacını ortadan kaldırmaz. Yalnızca korumanın sağlanma biçimini değiştirir: Tasarımcı, esas olarak imal edilmiş bir kaplamaya güvenmek yerine, tekrarlanan ıslanma ve kuruma sırasında gelişen ve alaşıma bağlı olan bir pas tabakasına güvenebilir. Ancak bu tercih koşullara bağlıdır. Çevrenin kararlı bir patinanın oluşumunu destekleyemediği durumlarda bir kaplama sistemi, yerel korozyon koruması, değiştirilmiş geometri veya bu önlemlerin bir bileşimi gerekli olabilir.

Bu üç strateji birbirinin yerine kullanılabilecek etiketler değildir. Kaplamasız tasarım; çeliğin kimyasal bileşimi, maruziyet değerlendirmesi ve drenaj açısından daha yüksek gereklilikler doğurur. Kaplamalı tasarım; yüzey hazırlığı, kaplama şartnamesi, kenar işlemleri, onarım ve muayene açısından daha yüksek gereklilikler doğurur. Hibrit tasarım ise bu gereklilikleri dağıtır; uygun yüzeyleri kaplamasız bırakırken su, tuzlar veya kirleticilerin kabul edilemez korozyon riski oluşturduğu bölgeleri korur.

Kaplamasız atmosferik korozyona dayanıklı çelik değerlendirildiğinde

Kaplamasız atmosferik korozyona dayanıklı çelik, ancak kullanım ortamı ve önerilen detaylar birlikte değerlendirildikten sonra makul bir seçenek olur. Çelik, nispeten yoğun ve yüzeye iyi yapışan bir pas tabakasının oluşabilmesi için yeterli sayıda ardışık ıslanma ve kuruma dönemi içeren atmosferik bir maruziyete sahip olmalıdır. National Steel Bridge Alliance tarafından yayımlanan başlangıç kılavuzu (2010), koruyucu patinanın gelişmesi için tekrarlanan ıslanma ve kurumayı bir koşul olarak tanımlar; sürekli nemlilik aynı maruziyet döngüsünü sağlamaz.

Malzeme tanımı da önemlidir. Atmosferik korozyon direnci yalnızca “atmosferik korozyona dayanıklı çelik” adından değil, alaşımın kimyasal bileşiminden kaynaklanır. Geleneksel atmosferik korozyona dayanıklı çelik bileşimlerinde manganez, silisyum, krom, nikel, bakır, molibden ve fosfor öne çıkar. Federal Highway Administration araştırmaları ayrıca tungsten, titanyum, alüminyum ve nadir toprak elementi ilavelerini de incelemiştir. ASTM G101-04(2010), kimyasal bileşimden göreli atmosferik korozyon direncini ve daha kısa süreli maruziyet kayıtlarından uzun vadeli kayıpları tahmin etmek için yöntemler sağlar. Bu, bir değerlendirme yöntemidir; belirli bir yapının kabul edilebilir bir patina geliştireceğini garanti etmez.

ISO 9223:2012 yararlı bir çevresel çerçeve sunar. Atmosferik korozivite sınıfları, standart numunelerin birinci yıl korozyon hızlarını kullanır ve sıcaklık-nem etkilerini, kükürt dioksit kirliliğini ve havadaki tuzluluğu dikkate alır. Bu nedenle yalnızca genel iklime göre sınıflandırılmış bir saha, önemli yerel farklılıkları gizleyebilir: korunaklı bir alt yüzey, yol sıçrama bölgesi, denize bakan bir cephe ve endüstriyel bir emisyon bulutu aynı proje içinde farklı korozyon koşullarına maruz kalabilir.

FHWA kılavuzu (2003), kaplamasız atmosferik korozyona dayanıklı çelik seçilmeden önce ıslaklık süresinin, klorür maruziyetinin, endüstriyel kirleticilerin, drenajın, geometrinin ve bakımın özel olarak değerlendirilmesini öngörür. Bu etkenler detay düzeyinde incelenmelidir. Bir ek levhasının arkasında, bir rijitleştiricinin içinde, birikmiş döküntülerin altında veya yeterince drenajı olmayan bir başlık levhasında hapsolan su, bitişik yüzeyler kuruduktan çok sonra dahi çeliği ıslak tutabilir. Bunun sonucunda oluşan korozyon, genel bir atmosferik maruziyet modelinde varsayılan görece düzgün yüzey oksidasyonu yerine, belirli bölgelerde yoğunlaşabilir.

Geometri sonucu belirleyebilir. Eğimli yüzeyler, açık uçlar, erişilebilir yatay çıkıntılar ve uygun boyutlandırılmış drenaj yolları suyun yapıdan uzaklaşmasına yardımcı olur. Dar aralıklar, yatay cepler, sızıntı yolları bulunan kapalı boşluklar ve kum veya yaprakların biriktiği bölgeler patinanın kararlılığa ulaşmasını engeller. Galvanik etkiler yerel korozyon davranışını değiştirebileceğinden, uyumsuz metallerin temas noktaları da dikkate alınmalıdır.

Kaplamasız seçim, yapısal sonuçları da içermelidir. Çukurcuklanma, görece düzgün bir kalınlık kaybına kıyasla daha yüksek gerilme yığılmasına neden olabilir. FHWA yorulma kılavuzunda, AASHTO’nun düz kaplamasız atmosferik korozyona dayanıklı çelik ana metaline, çukurcuklanma nedeniyle benzer atmosferik korozyona dayanıklı olmayan çelikten bir yorulma kategorisi daha düşük atadığı belirtilmektedir. Bu nedenle yorulmaya duyarlı detaylar, genel korozyon hızında varsayılan bir azalmayla gerekçelendirilemez. Kaynaklı birleşimler, bağlantılar, bulon delikleri ve tekrarlı gerilmeye maruz bölgeler için ayrı yorulma ve muayene değerlendirmesi gerekir.

Çevredeki hava temiz görünse bile alaşım uygun olmayabilir. FHWA tarafından 2011’de yayımlanan araştırmada, atmosferik korozyona dayanıklı çeliklerin çoğunun ASTM G101 korozyon indeksi değerlerinin 6 ile 7 arasında olduğu; araştırmanın ise klorür içeren atmosferlerde belirgin biçimde iyileştirilmiş direnç için yaklaşık 9,5 veya üzerindeki değerleri hedeflediği bildirilmiştir. Bu bulgu, açık bir tasarım yaklaşımını destekler: Standart atmosferik korozyona dayanıklı çelik kimyasal bileşimi, tuzla kirlenmiş maruziyetler için evrensel bir çözüm olarak kabul edilmemelidir.

Çevresel kısıtların ilave korumayı desteklediği durumlar

Çevre güvenilir bir patina oluşumunu engellediğinde veya yerel korozyonun sonuçları ağır olduğunda kaplama daha savunulabilir bir seçenek hâline gelir. SCI Guidance Note 1.07 (2015), sürekli ıslak veya nemli koşulları, yüksek klorür ya da tuz sisi maruziyetini, yoğunlaşmış endüstriyel gazları ve gömülü koşulları kaplamasız atmosferik korozyona dayanıklı çelik için uygun olmayan veya kısıtlı uygulamalar olarak tanımlar. Bu kısıtlar, açık deniz maruziyetinden daha fazlasını kapsar. Yollarda buz çözme tuzu, trafikten kaynaklanan sıçrama, sızdıran tesisatlar, kapalı alanlarda yoğuşma ve kirlenmiş yüzey akışı benzer sorunlar oluşturabilir.

İlave koruma, elemanın tamamını veya yalnızca seçilmiş bölgeleri kapsayabilir. Klorür birikimi, kükürt dioksit veya sürekli yoğuşma maruz kalan yüzeylerin çoğunu etkilediğinde tam kaplama uygun olabilir. Sıçrama bölgelerine, döşeme drenaj yollarına, kiriş uçlarına, birleşim girintilerine, gizli yüzeylere ve genleşme derzlerinin yakındaki alanlara yerel kaplama uygulanabilir. Kaplamalı ve kaplamasız çelik arasındaki sınır, suyun korunmamış bir kenara yönlendirilemeyeceği veya kaplama sonlanma noktasında hapsolamayacağı şekilde detaylandırılmalıdır.

Hibrit bir strateji, galvanik uyumluluk ve geçerli malzeme standartları dikkate alınmak koşuluyla, atmosferik korozyona dayanıklı çelik elemanları kaplamalı birleşim bileşenleri, sızdırmaz arayüzler veya korozyona dayanıklı bağlantı elemanlarıyla da birleştirebilir. Kaplamalı bir levhanın bulonlu birleşimlerin, aralıkların veya hasarlı kenarların çevresindeki tüm riskleri ortadan kaldırdığı varsayılmamalıdır. Koruma sisteminin yine de muayene edilebilir ve onarılabilir olması gerekir.

Detayın değiştirilmesi, kaplama eklenmesi kadar yarar sağlayabilir. Drenajın iyileştirilmesi, döküntü birikme noktalarının ortadan kaldırılması, havalandırmalı bir muhafazanın açılması, farklı metallerin birbirinden ayrılması veya tuz yüklü yüzey akışının doğrudan ulaşmasının önlenmesi, kaplamasız çeliğin daha öngörülebilir performans gösterebileceği koşulları yeniden sağlayabilir. Buna karşılık, görsel olarak açıkta bulunan bir yüzey, yoğun kirlenmeye maruz kalıyorsa yine de kaplama gerektirebilir. Görünüş, bir maruziyet sınıflandırması değildir.

Kaplama seçimi; muayene aralığı, beklenen hasar ve onarım yöntemiyle ilişkilendirilmelidir. Yüzey hazırlığı, kaynak profili, keskin kenarlar, bulonlar, saha birleşimleri ve kaplama kalınlığının tamamı kullanım performansını etkiler. Kaplama hasarına güvenli biçimde erişilemeyen durumlarda, kaplamasız veya farklı detaylandırılmış bir çözüm daha yönetilebilir bir bakım yükü oluşturabilir. Bu nedenle doğru karşılaştırma “patina mı boya mı?” değil, planlanan kullanım süresi boyunca eksiksiz korozyon kontrol sisteminin karşılaştırılmasıdır.

Bakım varsayımları ve muayene edilebilirlik

Her strateji bir bakım varsayımı içerir. Kaplamasız atmosferik korozyona dayanıklı çelik; muayene ekiplerinin pas tabakasının eşit biçimde gelişip gelişmediğini görebileceğini, su tutulmasını belirleyebileceğini ve yerel korozyon hızlanmadan önce döküntüleri temizleyebileceğini varsayar. Ayrıca yüzey akışı lekelenmesinin, pas pullarının ve yakından inceleme erişiminin tasarım açısından kabul edilebilir sonuçlar olduğu varsayılır.

Bir kaplama sistemi; çatlama, kabarma, tabakalara ayrılma, mekanik hasar ve kenarlarda veya kusurlarda oluşan korozyon için planlı muayeneyi gerektirir. Onarımlar uyumlu malzemeler, uygun hava koşulları ve temizleme ile yeniden kaplama için erişim gerektirir. Bu işlemlerin gerçekleştirilmesi olası değilse, nominal kaplama ömrü tasarımın tek dayanağı olarak kullanılmamalıdır.

Elemanlar kapatılmadan veya trafik, su ya da ekipmanın üzerine yerleştirilmeden önce muayene erişimi oluşturulmalıdır. Drenaj çıkışları görünür ve açık kalmalıdır. Gizli yüzeyler, mesnet bölgeleri, eklerin iç kısımları ve rijitleştirici uçları için özel erişim açıklıkları veya muayene prosedürleri gerekebilir. İzleme faaliyetleri yalnızca kesit kaybını değil, bunun nedenini de kaydetmelidir: duran su, tuz birikimi, kaplama arızası, döküntü, sızıntı veya uygun olmayan bir maruziyet varsayımı.

Bakım planlaması yorulma tasarımını da etkiler. Gerilme yığılmalarındaki çukurcuklanma ve korozyon, geniş bir alana yayılmış hafif paslanmış bir yüzeye kıyasla daha yakından incelenmeyi gerektirebilir. Erken tespit üzerine kurulu bir tasarımda, kimin muayene yapacağı, hangi durumun onarımı tetikleyeceği ve onarımın nasıl gerçekleştirileceği belirtilmelidir. Bu hükümler olmadan “kaplamasız” kategori bakım gerektirmeyen bir kategori değildir; koruma görevlerini drenaja, maruziyet kontrolüne ve muayeneye devreden bir tasarımdır.

Testler, Maruziyet Verileri ve Uzun Vadeli Korozyon Tahmini

Laboratuvar ve atmosferik maruziyet testleri

Atmosferik korozyona dayanıklı çelik, pas oluşup oluşmadığı sorularak test edilmez. Sıradan karbon çeliği de paslanır. Asıl soru, alaşımın sahadaki gerçek ıslanma, kuruma, kirlenme ve temizlenme dizisi altında yeterince aderanslı ve nispeten düşük geçirgenliğe sahip bir pas tabakası oluşturup oluşturmadığıdır. Laboratuvar testleri bu eğilimi ölçebilir; ancak tek bir hızlandırılmış test, atmosferik maruziyetin bütün koşullarını yeniden oluşturamaz.

İlk değişken bileşimdir. ASTM A242, ASTM A588 ve ASTM A709/A709M standardına göre belirlenen köprü çelikleri, korozyon ürünlerini ve bunların aderansını değiştiren kasıtlı ilaveler içerir. Geleneksel alaşımlama çalışmaları manganez, silisyum, krom, nikel, bakır, molibden ve fosfor üzerine yoğunlaşmıştır. Federal Highway Administration tarafından 2009’da yayımlanan araştırmada tungsten, titanyum, alüminyum ve nadir toprak elementi ilaveleri de incelenmiştir. Amaç yalnızca alaşım içeriğini artırmak değil; kaynaklanabilirlik, tokluk, dayanım veya yorulma performansından ödün vermeden elektrokimyasal tepkimeleri ve pas tabakasının yapısını değiştirmektir.

ASTM G101-04(2010) birbiriyle ilişkili iki yöntem sunar. Kısa süreli maruziyet sonuçlarından uzun vadeli atmosferik korozyon kaybının tahmin edilmesine ve düşük alaşımlı bir çeliğin kimyasal bileşiminden göreli atmosferik korozyon direncinin belirlenmesine olanak tanır. Bileşime dayalı korozyon endeksi, ergitmelerin veya kalite sınıflarının karşılaştırılması için yararlıdır; ancak saha uygunluk belgesi değildir. FHWA araştırması, atmosferik korozyona dayanıklı çeliklerin çoğunun ASTM G101 endeks değerlerinin 6 ile 7 arasında olduğunu, daha sonraki bir alaşım geliştirme programının ise klorür içeren atmosferlerde belirgin biçimde iyileştirilmiş direnç için 9,5’e yakın veya bu değerin üzerindeki değerleri hedeflediğini bildirmiştir. Bu rakamlar bir endeksi ifade eder; milimetre cinsinden garanti edilmiş hizmet ömrünü değil.

ASM Handbook’daki Corrosion of Weathering Steels bölümü, maruziyet testlerini metalurji ile hizmet koşulları arasındaki bağlantı olarak ele alır. Bölümde alaşım ilaveleri, bileşime dayalı endeksler, pas tabakası oluşumu ve korozyon testleri incelenirken; aralıklar, birikmiş kalıntılar ve sürekli nemlilik gibi tasarım sorunları da vurgulanır. Laboratuvar kuponu, önerilen bir kimyanın kompakt bir pas tabakası geliştirme eğiliminde olup olmadığını gösterebilir. Ancak bir köprü ek yerinin aynı şekilde davranacak kadar kuru kalıp kalmayacağına karar veremez.

Atmosferik maruziyet testleri, eksik olan çevresel boyutu sağlar. Kuponlar temsili sahalara yerleştirilir; belirli aralıklarla tartılır, temizlenir ve yeniden tartılır; pas görünümü, akış ve yerel korozyon gözlemlenir. ISO 9223:2012, standart numunelerin ilk yıl korozyon hızlarını kullanarak atmosferik korozifliği sınıflandırır. Bu çerçeve, sıcaklık ve nemin, kükürt dioksit kirliliğinin ve havadaki tuzluluğun birleşik etkisini dikkate alır. Bu sınıflandırma bir maruziyeti tanımlamak için yararlıdır; ancak önerilen yapının incelenmesinin yerini tutmaz. Korunaklı bir kiriş başlığı, yağmurla yıkanan bir gövde ve tuz biriktiren bir ek yeri, aynı köprü içinde farklı koroziflik koşullarına maruz kalabilir.

Tuz püskürtme veya çevrimsel korozyon testleri, özellikle klorür kirlenmesi tasarım durumunun bir parçasıysa, malzemeleri hızlı biçimde sıralayabilir. Ancak test sürekli olarak elektrolit sağladığında veya kurumayı dışladığında, doğal maruziyetin zayıf ikameleridir. Atmosferik korozyona dayanıklı çeliğin karakteristik patinasını geliştirebilmesi için tekrarlanan ıslanma ve kuruma gerekir. Sürekli ıslak tutulan bir numune, serbestçe drenaj sağlayan atmosferik bir konumda meydana gelmeyecek bir saldırıya uğrayabilir; aşırı hızlı kurutulan bir numune ise kıyısal veya endüstriyel bir mikroiklimi temsil etmeyebilir. Bu nedenle test süresi, çözelti kimyası, sıcaklık, ıslanma çevrimi ve numune yönelimi korozyon sonucuyla birlikte raporlanmalıdır.

Kısa vadeli veriler ve uzun vadeli davranış

İlk kütle kaybı, sonraki performansı olduğundan yüksek veya düşük gösterebilir. İlk maruziyet sırasında çıplak çelik, anodik bölgelerde hızla tepkimeye girer ve pas tabakası gözenekli, çatlaklı veya zayıf aderanslı olabilir. Uygun çevrimlerle korozyon ürünleri daha kompakt ve koruyucu hâle gelerek sonraki hızı azaltabilir. Bu azalma kendiliğinden gerçekleşmez. Klorür gözeneklerin içinde kalabilir, kükürt dioksit yüzey nemini asitleştirebilir ve tekrarlanan aşınma veya akış, gelişmekte olan pası uzaklaştırabilir.

Bu makalede atıfta bulunulan atmosferik korozyon incelemesi, kararlı hâle gelme süresi ile daha sonraki kararlı durum korozyon hızını birbirinden ayrı büyüklükler olarak tanımlar. Bir numune birkaç yıl sonra düşen bir korozyon hızı gösterebilir; ancak bu koşula ulaşmak için gereken süre iklime, kirletici yüküne, yönelime, korunma durumuna ve alaşım kimyasına bağlıdır. Kararlı hâle gelme gerçekleşmeden sona eren kısa süreli bir maruziyet, uzun vadeli bir hız belirleyemez. Buna karşılık, klorürle ıslanmayı zorlayan kısa bir test, yağmurla yıkanan iç kesimlerdeki bir yüzey için uygun olmayan bir kayıp hızı üretebilir.

ASTM G101, kısa süreli maruziyet bilgilerini daha uzun vadeli kaybı tahmin etmek için kullanarak bu sorunu ele alır; ancak tahmin, hızın zamanla nasıl değiştiğine ilişkin varsayımlar içerir. Bu tür bir dışa202 atım, maruziyet geçmişi amaçlanan hizmet ortamına benzediğinde ve birkaç maruziyet aralığı eğilimi gösterdiğinde daha güvenilirdir. Saha koşulları değiştiğinde ise güvenilirliği azalır. Nispeten temiz bir maruziyetten yıllar sonra buz çözücü tuz kullanılmaya başlanabilir. Bir yol yeni bir drenaj düzenine kavuşabilir. Endüstriyel emisyonlar azalabilir veya yakındaki bir kaynak faaliyete geçebilir. Bu değişiklikten önce kalibre edilmiş bir model, değişmeden ileriye doğru uygulanamaz.

Bu nedenle FHWA kılavuzu; ıslaklık süresinin, klorür maruziyetinin, endüstriyel kirleticilerin, drenajın, geometrinin ve bakımın sahaya özgü olarak incelenmesini gerektirir. SCI Guidance Note 1.07, sürekli ıslak veya nemli konumları, yüksek klorür veya tuz püskürtmesi maruziyetini, yoğunlaşmış endüstriyel gazları ve gömülü koşulları kaplamasız, atmosferik korozyona dayanıklı çelik için uygunsuz veya kısıtlı uygulamalar olarak tanımlar. SteelConstruction.info da benzer şekilde drenajı, havalandırmayı ve su ya da kalıntı birikiminin önlenmesini vurgular. Bunlar ikincil detaylandırma tercihleri değildir. Korozyon tahmininde kullanılan maruziyetin çelik yüzeyinde hâlâ geçerli olup olmayacağını belirlerler.

Korozyon kaybı, görünür renk değişiminden de ayrılmalıdır. Koyu renkli, düzgün bir patina yerel çukurcukları gizleyebilir; turuncu akış ise buna karşılık gelen bir kesit kaybı olmadan şiddetli görünebilir. Ölçümler; kütle kaybını veya kalınlık okumalarını, çukurcuk derinliğini, aralık korozyonunu ve kenarların, bağlantıların ve temas yüzeylerinin durumunu içermelidir. Yorulmaya duyarlı bir elemanda, ortalama kalınlık kaybı sınırlı görünse bile yerel çukurcuklar önem taşır. FHWA yorulma kılavuzu tasarım sonucunu kaydeder: AASHTO, çukurcuklanma nedeniyle, düz kaplamasız atmosferik korozyona dayanıklı çelik ana metaline, karşılaştırılabilir atmosferik korozyona dayanıklı olmayan çeliğe kıyasla bir alt yorulma kategorisi atar. Bu nedenle yalnızca ortalama kaybı tahmin eden bir korozyon modeli, çevrimsel yük taşıyan detaylar açısından eksiktir.

Pas tabakasının kararlı hâle gelmesi ve tahmin modelleri

Yararlı bir tahmin, patina oluşumunu imalat sırasında uygulanan kalıcı bir kaplama olarak değil, zamana bağlı bir tepki olarak ele alır. Değişimli ıslak ve kuru çevrimler, oksidasyon ürünlerinin dönüşmesine ve yoğunlaşmasına olanak tanır; drenaj ve havalandırma ise elektrolit temasının süresini sınırlar. Böylece tabaka, sonraki saldırı hızını azaltabilir. Tabakanın performansı, onu oluşturan aynı çevresel dengeye bağlı olmaya devam eder.

Tahmin modelleri genellikle korozyon kaybını maruziyet süresinin bir fonksiyonu olarak ifade eder; çoğu modelde başlangıçta yüksek bir kayıp, kısmi kararlı hâle gelmeden sonra ise daha düşük bir hız öngörülür. Katsayılar karşılaştırılabilir saha verilerinden elde edilmelidir. Kırsal panellerden geliştirilen bir model, klorür yüklü kıyı köprüsüne doğrudan aktarılmamalıdır; ISO 9223 kapsamındaki ilk yıl koroziflik sınıfı da hizmet ömrü boyunca sabit bir değer olarak değerlendirilmemelidir. ISO 9223, standart numuneler aracılığıyla başlangıçtaki atmosferik yükü tanımlar; ancak korunaklı her aralığı veya gelecekteki bakım değişikliğini tahmin etmez.

Bu nedenle uzun vadeli tahmin, tek bir cazip sayı yerine bir aralık kullanmalıdır. Tahmin; varsayılan ıslanma ve kuruma düzenini, kirletici ve klorür düzeylerini, temizleme veya yıkamayı, akış yollarını, inceleme aralıklarını ve yeniden boyama ya da onarımın hangi noktada yapılacağını belirtmelidir. Saha kuponları, referans panelleri ve planlı kalınlık ölçümleri, varsayılan kararlı hâle gelmenin gerçekten gerçekleşip gerçekleşmediğini test edebilir. Korozyon aktif kalır, çukurcuklar derinleşir veya nemli birikintiler kalıcı hâle gelirse tasarım yanıtı drenajın düzeltilmesi, yıkama, yerel kaplama veya korozyon koruma yönteminin değiştirilmesi olabilir.

Temel mühendislik ayrımı basittir: Atmosferik korozyona dayanıklı çelik, uygun koşullar altında atmosferik korozyonu azaltabilir; ancak gelecekteki kaybı koşullara bağlıdır ve yeniden değerlendirmeye açıktır. Kimyasal bileşim patina oluşumu için bir kapasite sağlar. Maruziyet geçmişi, detaylandırma ve bakım ise bu kapasitenin gerçekleşip gerçekleşmeyeceğini belirler.

İnceleme, Bakım ve Hasar Türleri

Atmosferik korozyona dayanıklı çelik bakım gerektirmeyen bir malzeme değildir. Atmosferik korozyon direnci, pas tabakasının görece yoğun ve yüzeye iyi yapışmış durumda kalmasına bağlıdır; bunun için uygun alaşım kimyası ile tekrarlanan ıslanma ve kuruma gerekir. Su hapsolur, klorür birikintileri oluşur veya endüstriyel kirlilik korozyon ortamını değiştirirse patina gözenekli, çatlak ya da yüzeye zayıf tutunmuş hâle gelebilir. Bunun sonucunda korozyon, görünen yüzeyin altında devam eder.

Bu nedenle inceleme, tasarımın bir parçasıdır. Amaç her yüzeyin kahverengi olduğunu doğrulamak değil, seçim ve detaylandırma sırasında varsayılan maruziyet koşullarının hâlâ mevcut olup olmadığını belirlemektir.

Anormal Korozyonun ve Su Tutulmasının Tanınması

Kararlı bir patina genellikle birbirini izleyen nemlenme ve kuruma dönemleriyle gelişir. 2010 yılında yayımlanan NSBA kılavuzu, koruyucu patinanın gelişmesi için tekrarlanan ıslanma ve kurumanın gerekli olduğunu belirtir. Sürekli ıslak kalan bir yüzey, açıkta bulunan ve suyu serbestçe tahliye eden bir yüzeyle aynı çevresel döngüye maruz kalmaz. Böyle bir yüzeyde, görece düzgün ve yüzeye iyi yapışmış bir patina yerine gevşek turuncu pas, koyu renkli nem lekeleri, tabaka hâlinde dökülmeler, korozyon kabarcıkları veya yerel çukurcuklanma görülebilir.

Su tutulması çoğu zaman elemanın genel görünümünden daha önemlidir. Denetçiler; birleşimlerin altında pas izlerini, bindirmelerde kesintisiz nemli şeritleri, yatay levhalar üzerindeki birikmiş suyu, çamurla dolmuş bulon yuvalarını ve birleşim levhalarının arkasındaki ıslak bölgeleri aramalıdır. Dar bir sızıntı, elemanın geri kalanı sağlam görünürken ciddi bir yerel durum oluşturabilir. Kuru bir dönemden sonra, özellikle bir çatlak, drenaj çıkışı veya bağlantı elemanı çevresinde görülen taze pas, zararsız bir renk değişiminden ziyade etkin korozyona işaret eder.

Drenaj yolları özellikle dikkatle incelenmelidir. Küçük açıklıklar yapraklar, silt, kuş yuvalama malzemesi, buz, kaynak sıçrantısı veya korozyon ürünleriyle tıkanabilir. Tıkandıktan sonra, aralıklı maruziyet için tasarlanmış bir detay sürekli bir nem haznesine dönüşebilir. Aynı hasar, bir tabliye birleşimi kiriş üzerine sızıntı yaptığında, bir parapet tuz yüklü yüzey akışını başlık levhasına yönlendirdiğinde veya bir sızdırmazlık malzemesi birleşimi ayrılarak suyun bir levhanın arkasına girmesine izin verdiğinde de meydana gelir.

Çevredeki atmosfer de değişebilir. ISO 9223:2012, atmosferik korozifliği standart numunelerin ilk yıl korozyon hızlarını kullanarak sınıflandırır ve sıcaklık ile nemi, kükürt dioksit kirliliğini ve havadaki tuzluluğu temel etkenler olarak tanımlar. Bir yapı inşa edildiğinde kabul edilebilir olan bir saha; bir yolun daha yoğun tuzlanmaya başlaması, bir limanın genişlemesi, bir endüstriyel prosesin değişmesi veya trafik nedeniyle kirletici birikiminin artması sonrasında daha agresif hâle gelebilir. ASTM G101-04(2010), kısa süreli maruziyet verilerinden uzun vadeli atmosferik korozyon kayıplarını tahmin etmek ve düşük alaşımlı çeliğin kimyasal bileşiminden göreli atmosferik korozyon direncini değerlendirmek için yöntemler sağlar; ancak bileşim tahminini, yapıdaki her detay için bir güvenceye dönüştürmez.

Çukurcuklanma özellikle önemlidir; çünkü ortalama kalınlık kaybı, yerel kesitin çok daha fazla küçülmesini gizleyebilir. FHWA yorulma kılavuzu, AASHTO’nun düz ve kaplamasız atmosferik korozyona dayanıklı çelik ana metaline, çukurcuklanma nedeniyle karşılaştırılabilir atmosferik korozyona dayanıklı olmayan çeliğe kıyasla bir alt yorulma kategorisi atadığını bildirir. Genel korozyon sınırlı görünse bile bu düşüş, tekrarlanan gerilime maruz kalan elemanlar açısından önem taşır. Kaynak ayakları, delikler, rijitleştirici uçları veya birleşim hatları yakınındaki derin çukurcuklar yalnızca fotoğraflanmamalı; ölçülmeli ve değerlendirilmelidir.

Gizli ve Korozyona Eğilimli Detayların İncelenmesi

Bir inceleme planı, suyun, döküntülerin ve kirleticilerin yapı içinde izlediği yolu takip etmelidir. Birleşimler, ekler, mesnet bölgeleri, başlık geçişleri, rijitleştirici sonlandırmaları, gövde geçişleri ve bulonlu bağlantılar; drenajı kesintiye uğrattıkları veya yarıklar oluşturdukları için öncelikli olarak incelenmelidir. Ek levhalarının ve bağlantı köşebentlerinin altına, gusset levhalarının arkasına, bulon başları ve somunların çevresine ve sızdırmazlığı sağlanmış ya da kısmen sızdırmaz elemanların uçlarına bakılmalıdır. Gizli bir yüzey, açıkta kalan yüzünden değerlendirilemez.

Rijitleştiriciler, döküntü toplayan ve kurumayı önleyen dar kanallar oluşturabilir. Uçları; hapsolmuş su, tamamlanmamış kaynaklar, kaynak yarıkları ve pas kaması oluşumu açısından incelenmelidir. Kesintili kaynaklar ve kaynak yapılmamış temas hatları, kapiler etkiyle elektrolit tutabilir. Yatay çıkıntılar, hem ıslanma süresini uzatan tortu hem de bitki gelişimi açısından kontrol edilmelidir. Erişimin sınırlı olduğu yerlerde inceleme; aynalar, boreskoplar, ultrasonik kalınlık ölçümleri veya dikkatle seçilmiş yerel temizlik işlemleri gerektirebilir. Korozyon mekanizması kayda geçirilmeden önce yapılan temizlik, kanıtları ortadan kaldırmamalıdır.

Farklı metallerin kullanıldığı bağlantılar da dikkat gerektirir. Atmosferik korozyona dayanıklı bir çelik bileşen paslanmaz çelik, galvanizli çelik, alüminyum veya iletken bir ıslak film altındaki başka bir metalle temas ettiğinde galvanik etkiler saldırıyı yoğunlaştırabilir. Bağlantı elemanları, belirtilen çelik ve maruziyet koşullarıyla uyumlu olmalı; her türlü kaplama veya yalıtım sistemi ara yüzeyde etkinliğini korumalıdır. Atmosferik korozyona dayanıklı çelik patinasının bulunması, uyumsuz bir metal çiftini korumaz.

Toprağa gömülü, suya batmış veya sürekli nemli konumlar, olağan atmosferik yüzeyler olarak değil, ayrı maruziyet koşulları olarak ele alınmalıdır. Toprak teması, sızıntı yapan altyapı hatları, kutu kesitlerin içindeki yoğuşma ve sıçrama bölgeleri, patina oluşumunun bağlı olduğu kuruma döngüsünü engelleyebilir. 2015 yılında yayımlanan SCI Guidance Note 1.07, sürekli ıslak veya nemli ortamları, yüksek klorür veya tuz püskürmesi maruziyetini, yoğun endüstriyel gazları ve gömülü koşulları kaplamasız atmosferik koşullara dayanıklı çelik için uygun olmayan veya kısıtlı uygulamalar olarak tanımlar.

İnceleme, mevcut koşulları başlangıçtaki tasarım esasıyla karşılaştırmalıdır. Kayıtlarda korozyon biçimi, çukurcuk derinliği, etkilenen alan, drenaj durumu, kirletici veya klorür kaynakları ve çatlak ya da deformasyondaki değişiklikler belirtilmelidir. Yorulmaya duyarlı detayların bulunduğu yerlerde yalnızca genel bir görsel inceleme yeterli değildir.

Başlangıç Tasarımının Bir Parçası Olarak Bakım Koşulları

Bakım erişimi ve temizlik hükümleri, korozyon ortaya çıktıktan sonra eklenmemeli; imalattan önce belirtilmelidir. Tasarımcılar; incelenip temizlenebilecek drenaj delikleri, düz su cepleri oluşturmayan eğimler, döküntü köprülerini önleyecek genişlikte boşluklar ve kapalı alanlarda nem yoğuşabileceği durumlarda havalandırma sağlamalıdır. Detay çizimleri, suyun bir birleşimden nasıl çıkacağını ve nereye boşalacağını göstermelidir; yüzey akışının korozyona eğilimli başka bir yüzeye yönlendirildiği durumda nominal bir açıklık, drenaj stratejisi değildir.

Seçilen çelik kalitesi ile maruziyet sınıflandırması da birbiriyle bağlantılı kalmalıdır. FHWA kılavuzu, kaplamasız atmosferik korozyona dayanıklı çelik seçilmeden önce ıslanma süresi, klorür maruziyeti, endüstriyel kirleticiler, drenaj, geometri ve bakım koşullarının sahaya özgü olarak değerlendirilmesini gerektirir. Geleneksel atmosferik korozyona dayanıklı çelik kimyası; manganez, silisyum, krom, nikel, bakır, molibden ve fosfora odaklanır. 2011 yılında yayımlanan FHWA araştırması, atmosferik korozyona dayanıklı çeliklerin çoğunun 6 ile 7 arasında ASTM G101 korozyon indeksi değerlerine sahip olduğunu; geliştirilmiş korozyon dirençli çelik çalışmasının ise klorür içeren atmosferlerde belirgin biçimde daha iyi performans için 9,5’e yakın veya bu değerin üzerinde değerleri hedeflediğini bildirmiştir. Bu sonuç, ön eleme ve malzeme seçimini destekler; ancak yetersiz drenajı mazur göstermez.

Bir bakım planı; drenajların kim tarafından temizleneceğini, döküntülerin kim tarafından uzaklaştırılacağını, sızıntıların nasıl inceleneceğini, çukurcuk ölçümlerinin nasıl kaydedileceğini ve hasarlı detayların nasıl onarılacağını belirtmelidir. Ayrıca mühendislik incelemesini gerektiren tetikleyicileri de tanımlamalıdır: kalıcı ıslaklık, yeni klorür maruziyeti, gevşek veya pul pul dökülen pas, beklenmeyen kesit kaybı, yorulmaya duyarlı detaylarda korozyon ya da atmosferik maruziyetten gömülü veya sıçrama maruziyetine geçiş. Onarımlar; drenajın yeniden sağlanmasını, galvanik çiftin yalıtılmasını, hasarlı çeliğin değiştirilmesini, bir sızıntının sızdırmaz hâle getirilmesini veya yerel bir alana kaplama uygulanmasını içerebilir. Görünür biçimde paslanmış bir yüzeye, nem kaynağı giderilmeden boya uygulamak genellikle hasarı durdurmak yerine gizler.

Başlangıçtaki tasarım varsayımları kullanım sırasında geçerliliğini yitirebilir. Patina, kalıcı bir kaplama değil, koşullara bağlı olarak oluşan bir korozyon ürünüdür. İnceleme ve bakım; çevresel koşulları çeliğin, geometrinin ve yorulma tasarımının seçildiği aralık içinde tutar.

Atmosferik Korozyona Karşı Tasarım İçin Uygulamalı İş Akışı

Kaplamasız atmosferik korozyona dayanıklı çelik, kalite adı veya beklenen patina rengine göre değil; saha, malzeme ve detaylandırma kararlarından oluşan bir dizi süreç aracılığıyla seçilmelidir. Alaşım, uygun biçimde dönüşümlü ıslanma ve kuruma koşullarına maruz kaldığında nispeten yoğun ve aderansı yüksek bir pas tabakası oluşturacak şekilde tasarlanır. Bu tabaka sonraki korozyonu azaltabilir; ancak otomatik olarak oluşan kalıcı bir kaplama değildir. Sürekli nem, tuz birikintileri, endüstriyel kirlilik, yetersiz drenaj veya korunaklı dar aralıklar, düzensiz bir yüzey filmi altında korozyonun aktif kalmasına neden olabilir.

İş akışı, çelik kalitesi seçilmeden önce başlamalı ve muayene planlaması boyunca sürdürülmelidir. ISO 9223:2012 atmosferik korozivite çerçevesini sağlar; FHWA kılavuzu ise tek başına bir sınıflandırmanın yanıtlayamayacağı sahaya özgü soruları ekler.

Atmosferi sınıflandırın ve kirleticileri belirleyin

İlk olarak yalnızca bölgesel iklim verilerine güvenmek yerine çelik yüzeyindeki sıcaklık ve nem düzenini belirleyin. Mevsimsel sıcaklığı, bağıl nemi, yağışı, yoğuşmayı, sisi, donma-çözülme döngülerini ve yüzeylerin gözle görülür veya mikroskobik olarak ıslak kaldığı dönemleri kaydedin. ISO 9223:2012; sıcaklık-nem etkisini, kükürt dioksit kirliliğini ve havadaki tuzluluğu başlıca atmosferik faktörler olarak ele alır ve koroziviteyi standart numuneler üzerinde ölçülen ilk yıl korozyon hızlarını kullanarak sınıflandırır. Elde edilen kategori karşılaştırma için yararlıdır; ancak bir yapıdaki her korunaklı flanşı, birleşimi veya drenaj güzergâhını tanımlamaz.

Islak kalma süresi, iklim ile korozyon arasındaki pratik bağlantıdır. Yağmurdan sonra bir saat içinde kuruyan bir elemanın maruz kaldığı ortam, bir ek levhasının altında birkaç gün boyunca su tutan elemanınkinden farklıdır. Muhtemel ıslanma mekanizmalarını inceleyin: doğrudan yağmur, sıçrama, yoğuşma, sis, sızdıran birleşimler, kar birikmesi ve yıkama suyu. Ardından kurumanın rüzgâr, güneş ısınması, kapalı ortam veya bitişik yüzeyler tarafından kolaylaştırılıp engellenmediğini belirleyin.

Tuzluluk değerlendirmesi, sahanın “kıyıya yakın” olduğunun belirtilmesinden daha fazlasını gerektirir. Kıyı çizgisine olan mesafeyi, hâkim rüzgâr yönünü, dalga veya sörf etkisini, tuz yüklü spreyi, buz çözücü tuz kullanımını ve kirlenmiş yüzey akışı olasılığını belirleyin. Ortalama havadaki derişimin düşük olduğu yerlerde bile klorürler yatay çıkıntılarda ve dar aralıklarda birikebilir. Tuz kullanılan bir yol üzerindeki köprüde alt flanşlar, üst yüzeylere kıyasla daha büyük bir klorür sorunuyla karşılaşabilir.

Kükürt dioksit ve diğer kirleticiler de kaynağa dayalı olarak değerlendirilmelidir. Yoğun trafiği, yanma ekipmanlarını, kimyasal işleme tesislerini, metal yüzey işlemlerini, gübre depolama alanlarını ve kapalı endüstriyel emisyonları haritalayın. Kükürt dioksit elektrolitin asitliğini artırabilir ve pas tabakasının gelişimini değiştirebilir. Toz nemi ve kirleticileri tutabilir; kurum ve proses birikintileri yerel olarak korozif hücreler oluşturabilir. Emisyonların sürekli, mevsimsel veya dönemsel olup olmadığını sorgulayın; çünkü kısa süreli ancak tekrarlanan bir kirletici darbesi, korunaklı bir detayda önem taşıyabilir.

Bu nedenle ISO kategorisi; ölçülen veya tahmin edilen klorür birikimi, kükürt dioksit derişimi, ıslak kalma süresi ve yerel kirletici kaynaklarıyla birlikte kaydedilmelidir. ASTM G101-04(2010), kısa süreli maruziyet verilerinden uzun vadeli atmosferik korozyon kayıplarını tahmin edebilir ve düşük alaşımlı çeliğin kimyasal bileşiminden göreli korozyon direncini hesaplayabilir. Bu bir hesaplama yöntemidir; maruziyet kanıtlarının yerine geçmez ve seçilen bir elemanın koruyucu patina geliştireceğini garanti etmez.

Malzeme, geometri ve maruziyet bileşimini değerlendirin

Ardından kesin malzeme tanımını, ürün biçimini ve geçerli standardı inceleyin. “Atmosferik korozyona dayanıklı çelik” bir aile tanımıdır; eksiksiz bir spesifikasyon değildir. Köprü işlerinde ASTM A709/A709M kalitelerine başvurulabilir; diğer yapılarda ise ulusal bir ürün standardıyla belirlenen tanımlar kullanılabilir. Kimyasal sınırlar, mekanik özellikler, kalınlık aralığı, kaynak gereklilikleri ve teslimat koşulu, standardın geçerli baskısıyla uyumlu olmalıdır. Tanıdık bir kalite etiketinin her standartta aynı atmosferik performansı taşıdığını varsaymak yerine, haddehane sertifikasını ve ergitme kimyasal bileşimini doğrulayın.

Alaşım tasarımı önemlidir. Geleneksel atmosferik korozyona dayanıklı çelik kimyası manganez, silisyum, krom, nikel, bakır, molibden ve fosfora odaklanmıştır. FHWA tarafından 2009’da yayımlanan araştırmada ayrıca tungsten, titanyum, alüminyum ve nadir toprak elementleri ilaveleri de incelenmiştir. ASTM G101 indeks değerleri bir ön karşılaştırma sağlar: FHWA, 2011’de çoğu atmosferik korozyona dayanıklı çeliğin 6 ile 7 arasında değerlere sahip olduğunu; araştırmasının ise klorür içeren atmosferlerde direnci önemli ölçüde artırmak amacıyla 9,5’e yakın veya bu değerin üzerinde değerleri hedeflediğini bildirmiştir. Bu rakamlar evrensel bir kabul eşiği tanımlamaz. Bileşimin, kirletici maruziyetinin ve klorür koşullarının neden birlikte değerlendirilmesi gerektiğini gösterir.

Ardından geometriyi bir su yönetimi sistemi olarak sınayın. Her yüzeyin güvenilir bir kuruma yolu olmalıdır. Cepleri, sızdırmaz olmayan bindirmeleri, yukarı bakan çıkıntıları, dar aralıkları, tıkalı su tahliye deliklerini ve yaprak, çamur veya kuş döküntüsü tutan detayları ortadan kaldırın. Kapalı alanlar için pozitif drenaj ve yeterli havalandırma sağlayın. Suyun girebildiği ancak buharlaşamadığı birleşimleri sızdırmaz hâle getirin veya başka şekilde koruyun. Rijitleştiricilere, ek levhalarına, mesnet bölgelerine, kutu kesitlerine, gusset levhalarına, bağlantı köşebentlerine ve betonla temas eden yüzeylere özellikle dikkat edin.

Görsel olarak çekici bir patina, gizli bir yüzeyin korunduğunu kanıtlamaz. Pas lekeleri kararlı bir alandan gelen akışı gösterebilir; ancak ıslak bir birleşimde kesit kaybına da işaret edebilir. Benzer şekilde turuncu, kahverengi ve siyahın farklı tonları, güvenilir bir performans aşamasından ziyade maruziyet geçmişini, kirlenmeyi, nem tutulmasını veya stabilizasyonun tamamlanmamış olmasını yansıtabilir.

Sürekli ıslak veya nemli maruziyet, gömülü temas, sürekli tuz spreyi, yoğun endüstriyel gazlar veya kontrolsüz buz çözücü tuz sıçraması bulunan uygulamaları reddedin veya değiştirin. SCI Guidance Note 1.07, bu koşulları kaplamasız atmosferik korozyona dayanıklı çelik için uygun olmayan ya da kısıtlı koşullar olarak tanımlar. Maruziyet değiştirilemiyorsa bir kaplama sistemi, drenajın yeniden tasarlanması, korozyon payı veya başka bir malzeme stratejisi gerekebilir.

Bu aşamada bitişik malzemeleri kontrol edin. Bakır, pirinç, paslanmaz çelik, galvanizli bileşenler ve alüminyum, bir elektrolit farklı metalleri birbirine bağladığında galvanik etkilere yol açabilir. Risk; alan oranına, elektriksel bağlantıya, kirletici derişimine ve drenaja bağlıdır. Gerektiğinde uyumsuz metalleri yalıtın, daha soylu bir metalden atmosferik korozyona dayanıklı çeliğe akış olmasını önleyin ve uyumlu bağlantı elemanları ile rondelalar belirtin.

Son olarak, korozyonu yalnızca görsel bir sorun olarak ele almak yerine yapısal sonuçları değerlendirin. Çukurcuklanma net kesiti azaltır ve yerel gerilme yığılmasına neden olur. FHWA yorulma kılavuzu, AASHTO’nun düz, kaplamasız atmosferik korozyona dayanıklı çelik ana metaline, çukurcuklanma nedeniyle karşılaştırılabilir atmosferik korozyona dayanıklı olmayan çeliğe kıyasla bir kademe daha düşük yorulma kategorisi atadığını bildirir. Bu nedenle yorulmaya duyarlı köprüler, vinç elemanları, titreşimli mesnetler ve ince elemanlar için açık çukurcuklanma varsayımları, birleşim sınıflandırması, korozyon payları ve muayene erişimi gereklidir.

Muayene ve bakım varsayımlarını belgelendirin

Tasarım kaydı, kaplamasız kullanım için hangi koşulların geçerli kalması gerektiğini belirtmelidir: beklenen korozivite sınıfı, klorür ve kükürt dioksit koşulları, ıslak kalma süresi varsayımları, drenaj performansı, havalandırma, patinanın stabilizasyon süresi ve maruziyete kapalı veya kapsam dışı bölgeler. Ayrıca sürekli ıslak birleşimler veya yol sıçramasına maruz kalan alanlar gibi stabilizasyon göstermesi beklenmeyen yüzeyleri de tanımlamalıdır.

İlk kurulum sonrası muayeneyi ve sonraki muayene aralığını sonuçların önemi, maruziyet ve belirsizliğe göre belirleyin. Erken muayenelerde yalnızca genel renge değil; su tutulmasına, beklenmeyen tuz birikintilerine, akış lekelerine, yapım hasarına, kaynak bölgelerine, dar aralıklara ve düzensiz korozyona bakılmalıdır. Değişikliklerin karşılaştırılabilmesi için fotoğrafları ve sabit referans noktalarını saklayarak, temsilî ve şüpheli konumlarda çukur derinliğini ve kesit kaybını ölçün.

Bakım talimatları; döküntülerin temizlenmesini, tıkalı drenajların işler hâle getirilmesini, sızdıran birleşimlerin onarılmasını ve kirletici birikintilerinin giderilmesini belirtmelidir. Yıkamayı ayrım gözetmeden öngörmeyin: drenaj ve kuruma kontrol altına alınmadığında, tutulan su klorürleri yeni dar aralıklara taşıyabilir. Her türlü onarım kaplaması, gerçek ortam ve yüzey koşullarına göre seçilmeli; sınırlar ile yüzey hazırlığı gereklilikleri belgelenmelidir.

Kayıt ayrıca tetikleme seviyelerini de tanımlamalıdır. Örnekler arasında sürekli ıslaklık, tekrarlanan tuz kirlenmesi, tasarım payını aşan ölçülebilir çukurcuklanma, korozyon çukurlarında çatlama, tıkalı drenaj veya korozyona uğramış detayların yakınında yorulma hasarı bulunur. Bu noktada müdahale; drenajın düzeltilmesini, yerel temizliği, kaplamayı, kalınlık ölçümünü, yük değerlendirmesini veya değiştirmeyi içerebilir.

Hiçbir tek indeks, kalite tanımı, korozyon kategorisi veya patina rengi bu değerlendirmenin yerini tutmaz. Atmosferik korozyon direnci koşullara bağlı bir performanstır. Tasarım ancak kimya, maruziyet, geometri, yapısal talep ve gelecekteki muayene birbirini desteklediğinde kabul edilebilir.

Kaynaklar

1. [1]Federal Highway Administration. Improved Corrosion-Resistant Steel for Highway Bridges. Federal Highway Administration research publication, 2011. https://www.fhwa.dot.gov/publications/research/infrastructure/bridge/11062/001.cfm
2. [2]ASTM International. ASTM G101-04(2010), Standard Guide for Estimating Atmospheric Corrosion Data. ASTM International standard, 2010. https://store.astm.org/g0101-04r10.html
3. [3]Steel Construction Institute. Guidance Note 1.07: Weather Resistant Steel. SCI Guidance Note 1.07, 2015. https://www.steelconstruction.info/images/a/aa/GN_1-07.pdf
4. [4]International Organization for Standardization. ISO 9223:2012 Corrosivity of Atmospheres. International Standard, 2012. https://www.iso.org/standard/53499.html
5. [5]Federal Highway Administration. Uncoated Weathering Steel in Bridges. Federal Highway Administration guidance, 2003. https://www.fhwa.dot.gov/bridge/t514022.cfm
6. [6]Federal Highway Administration. Steel Bridge Design Handbook: Design for Fatigue. Federal Highway Administration handbook, 2016. https://www.fhwa.dot.gov/bridge/steel/pubs/nhi16016.pdf