POLİMER ESASLI KOMPOZİTLER DERSİ ÖDEVİ

1. POLİMER ESASLI KOMPOZİTLERDERSİÖDEVİ • Öğretim üyesi: Hazırlayan : • Doç.Dr. Nursel DİLSİZ Özgül YILDIRIM BORU HATLARINDA KULLANILAN KAPLAMALAR Özgül YILDIRIM

2. İÇİNDEKİLER • 1.KOROZYON NEDİR. BORU HATLARINDA GÖRÜLEN KOROZYON OLAYLARI NELERDİR. • 2.BORU HATLARI KAPLAMA HAMMADDELERİ • 3.BORU HATLARINDAKİ KAPLAMALARDA ARANAN ÖZELLİKLER VE UYGULANAN KAPLAMALAR • 4.KAPLAMA SEÇİMİ, UYGULANMASI VE KONTROLÜ • 5.KAPLAMALARIN KARŞILAŞTIRILMASI • Kaynaklar Özgül YILDIRIM

3. 1- KOROZYON NEDİR. BORU HATLARINDA GÖRÜLEN KOROZYON OLAYLARI NELERDİR. KOROZYON • Korozyon, metallerin içinde bulundukları ortam ile kimyasal veya elektrokimyasal reaksiyonlara girerek metalik özelliklerini kaybetmeleri olayıdır. • Korozyon olayı endüstrinin her bölümünde kendini gösterir. özellikle yeraltı boru hatları, korozyon olayı ile karşı karşıyadır. • Korozyon kayıpları ülkelerin gayri safi milli hasılasının yaklaşık % 3,5 -4,5 ‘ u kadardır. Amerika Birleşik Devletindeki korozyon kaybı 1982 yılında 126 milyar dolar / yıl olarak hesaplanmıştır Özgül YILDIRIM

4. KOROZYONDAN KORUNMA YÖNTEMLERİ • Tasarım • Malzeme seçimi • İnhibitör kullanımı • Boya ve kaplama yapılması • Anodik koruma • Katodik koruma Özgül YILDIRIM

5. Boya ve Kaplamalar: • Korozyonu önlemede en ucuz yöntem olan boyalar ve diğer kaplamalar pratikte çok eski zamanlardan beri kullanılmaktadır. • Kaplamalarda da günümüze kadar çok gelişmeler olmuştur. • Özellikle boru hatlarına uygulanan kaplamalara değişen zemin özelliklerine göre boru hattını uzunca bir süre koruyabilecek özellikler kazandırılmıştır. Özgül YILDIRIM

6. KAPLAMA SİSTEMLERİ • Bir kaplama sistemi, • yüzeyin hazırlanması, • Astar kaplama, • Sonkat kaplamalardan oluşur. • Bir kaplama sistemi kaplamanın, • kimyasal yapısı, • karışım oranları, • katkı maddeleri • uygulanma biçimi ve kaplamanın kalınlığı İle tanımlanır. • Kaplama olarak veya kaplama yapımında ana madde olarak kullanılan kimyasallar aşağıda özetlenmiştir. Özgül YILDIRIM

7. KAPLAMA KİMYASALLARI (REÇİNELER) • KAPLAMA KİMYASALLARI • VİNİL REÇİNELER • KLOR KAĞUCUK REÇİNELER • AKRİLİK REÇİNELER • EPOKSİ REÇİNELER • ÜRETAN REÇİNELER Bu kimyasallara ilave olarak özellikle galvanik etki nedeniyle kaplama polimer malzemesi içine Zn tozu katılarak Çinkoca zengin kaplamalarda oluşturulmaktadır. Özgül YILDIRIM

8. VİNİLLER • Viniller belki de bu sınıftaki endüstriyel kaplamalarda kullanılan en iyi bilinen ve yaygın olan reçinelerdir. Vinil, vinil bağı (-CH=CH2 grubu) içeren her türlü bileşik için kullanılan genel bir terimdir. Özgül YILDIRIM

9. VİNİL KAPLAMALAR • Yaklaşık %86 vinil klorür ve %14 vinil asetatın polimer birleşimidir. Vinil klorür /vinil asetat polimerinin kimyasal yapısı aşağıdaki gibidir. Özgül YILDIRIM

10. VİNİL KAPLAMALAR • Vİnil kaplamalar ince uygulanır (1-1.5 mm her kaplama için). ancak metalleri korumada mükemmeldir. • Yüksek molekül yapılı viniller ise, kaplama başına 2 ile 2.5 mm olacak şekilde uygulanabilir. • Ancak kaplamanın kalın uygulanması halinde genellikle kaplama malzemesine dolgular ve katıklar katılır. Özgül YILDIRIM

11. KLOR KAUÇUK KAPLAMALAR • Klor kauçuk reçineler, doğal kauçuğun klorizasyonu sonucu elde edilirler. • Yaklaşık % 65 klor içeren son ürün oluşana kadar doymamış çift bağlara klor eklenir. • Klorlanmış kauçuk reçinenin bir parçasının kimyasal yapısı aşağıdaki gibidir: Özgül YILDIRIM

12. Bu kaplamalar az yapışkan ve elastik, sert ve gevrek bir malzemedir. Yüksek molekül ağırlığında formüle edilirler, bu yüzden sprey uygulamaları çok güçtür. • Klor kauçuk reçineler, genelliklegeniş olarak duvar yüzeylerinde ve yüzme havuzu boyalarında da kullanılır. Özgül YILDIRIM

13. AKRİLİKLER • Bu reçineler, prometilmetaakrilat ve polietilakrilat ağırlıklı akrilat esterlerinin polimerlerinden oluşur. • Oksijen ve ultraviyole ışınlara karşı kararlıdır. Meta akrilat ve akrilatların formül yapıları aşağıdaki gibidir; Özgül YILDIRIM

14. Akrilik reçineler, bazlara, oksidasyon maddelerine ve birçok endüstriyel korozif gazlara karşı dayanıklıdır. • Akrilik reçineler, diğer reçinelerle uyumludur. Klor kauçuk, epoksiler ve amino reçineler sık sık uygulamaları geliştirmek için akrilik reçineler ile modifiye edilirler. Özgül YILDIRIM

15. EPOKSİLER Epiklorhidrin ve bisfenol aseton kondenzasyon reaksiyonu ile oluşan epoksi reçine aşağıdaki gibidir: Özgül YILDIRIM

16. EPOKSİLER • Epoksi reçineler koruyucu kaplama için uygun değillerdir. Çünkü pigmentlenip uygulandığında çok zayıf kimyasal dayanımlı sert ve gevrek bir film oluşur. • Ancak uygun bir reçine ile polimer birleşmesi yaparsa epoksi reçine dayanıklı bir koruyucu kaplama formu oluşturur. • Epoksi reçineler aminlerle, poliamitler ile polimer bileşiği oluşturabilir. Özgül YILDIRIM

17. EPOKSİLER • Epoksilerle kullanılan amin reçineler, genellikle dietilentriamin yada trietilentetraamin yada benzer alifatik poliaminlerdir. • Bu reçineler, çapraz bağlı olmaları nedeniyle bağıl olarak kimyasal etkilere karşı daha yüksek dayanım gösterirler. Fakat zor kürleşme ve esnek olmayan bir film tabakası oluştururlar. Özgül YILDIRIM

18. Aşağıdaki yapı, amin ile çapraz bağlı bir epoksidir. • Amin azotunun aktif hidrojenleri epoksi halkalarını açarak hidroksil gruplarını oluştururlar. • Böylece epoksi karbonu ile azot atomu çapraz bağlı hale gelir • Bu çapraz bağlar reçineye daha fazla esneklik sağlarlar. Özgül YILDIRIM

19. EPOKSİLER Epoksiler Poliamid reçineler ile polimerleşerek dayanıklı koruyucu kaplamalar oluştururlar. Epoksi reçine ile poliamid reaksiyonu aşağıdaki gibidir: Özgül YILDIRIM

20. ÜRETANLAR • Üretanlar , hidroksil gruplarına sahip olan izosiyonatların reaksiyon ürünleridir. • Bazı izosiyonat reaksiyonları: • Hidroksil gruplar içeren poliester, polieter, epoksi ile izosiyonat • Amin ile izosiyonat • Amid ile izosiyonat • Su ile izosiyonat Özgül YILDIRIM

21. ÜRETANLAR Özgül YILDIRIM

22. ÜRETANLAR • Üretanların maliyetleri daha fazla olduğundan dolayı aromatik üretanların kullanımı çok fazla yayılmamıştır. • Üretan kaplamaların formülasyonları önemlidir. Çünkü polimerleşme bileşiği genellikle su ile birleşen yapıdadır. Bu nedenle bu tip kaplamalar, su altında veya uzun süreli su ve kimyasal ortamlara uygun değildir. Özgül YILDIRIM

23. POLYESTERLER • Polyester reçineler maleik veya izoftalik anhidrid veya onların asitlerinin polimerizasyon ürünleridir. • Kaplama endüstrisinde kullanılmasıyla birlikte polyesterler, bir çok alanda özellikle ahşap sanayiinde kaplama malzemesi olarak kullanılırlar polimer üzerinde doymamışlık bulunduran reçineler olarak karakterize edilirler. • Aşağıdaki yapı bir izofitalik polyester reçineyi göstermektedir. Özgül YILDIRIM

24. POLYESTER • Bu doymamışlık, vinil manomerlerin direk katılma kopolimerizasyonu yapabilmelerini sağlar. • Kaplama imalatı yapılırken, polyester reçine stiren manomeri içinde çözdürülür. • Bunun içinde, pigment ve az olarak reaksiyon inhibitörü vardır. • Eklenen stiren ve peroksit, radikal başlatıcı olarak kullanılır. • Uygulama da karıştırmadan sonra hızlı bir reaksiyon oluşur. Özgül YILDIRIM

25. POLYESTER • Bu kaplamalar çoklu çapraz bağlı olmaları nedeniyle, gevrek, ancak tüm asitlere , alkalilere ve çözücülere dayanıklıdırlar. • Püskürtme uygulamalı polimer kaplamalarda, sık sık az miktarda WAX ilave edilir. • Bu wax, stiren monomerinin yüzeyden buharlaşmasını azaltır. • Polieste kaplamaların özel bir sınıfı olan vinil esterler, yüksek sıcaklığa ve daha güçlü asitlere karşı daha dayanıklıdırlar. Özgül YILDIRIM

26. POLYESTER (VİNİLESTER) Vinil esterin kimyasal yapısı aşağıda gösterilmiştir • Vinil esterin moleküler yapısında, bir polyesterden daha az ester grupları vardır. • vinil esterlerin neme ve kimyasallara dayanımı daha iyidir ve polyesterden daha kararlıdır. • İlave olarak, aşırı kalınlık özel donatı istenmiyorsa (fiberglass giysi gibi) İki yada üç ince kat kaplama uygulanabilir. Özgül YILDIRIM

27. ÇİNKOCA ZENGİN KAPLAMALAR • Çinkoca zengin kaplamalarda, pigmentin rolü büyüktür. Kuru film tabakasında bulunan yüksek miktardaki toz çinko metali, galvanik korumanın temel özelliğini belirler. Böylece daha önce anlatılan bağlayıcı sistemler gibi formüle edilen çinkoca zengin kaplamalardaki yüksek pigment içeriği, kaplamanın karakteristiğini değiştirmektedir. • Çinkoca zengin kaplamalar, genel olarak organik veya inorganik olarak iki gruba ayrılır. • Organik olanlar organik bağlayıcılara sahiptir. • Çinkoca zengin kaplamalarda bağlayıcı olarak Poliamid, epoksiler vinil ve klor kauçuk kullanılanlardır. Özgül YILDIRIM

28. ÇİNKOCA ZENGİN KAPLAMALAR Etil silikat çinkoca zengin bir kaplama olup kürleşme reaksiyonu aşağıdaki gibidir. Özgül YILDIRIM

29. Çinkoca zengin kaplamaların en büyük avantajı, metalleri galvanik olarak korumalarıdır. Pigment, temelde çeliğin elektro kimyasal korozyon reaksiyonunda anot olarak bulunduğu için çeliği korozyona karşı korur. • Bu galvanik reaksiyon, çinko reaksiyon ürünlerinin(çinko karbonat, çinko hidroksit, kompleks çinko tuzları) dolgu ve sızdırmazlığı ile birleşince daha etkili bir korozyon koruması yapacaktır. • Çinkoca zengin kaplamalar, atmosferik kirliliği diye tanımladığımız asit oksitlere ve bunların atmosferde oluşturacakları asitlere karşı dayanıksızdırlar. • Bu nedenle son kat kaplama olarak kullanılmaları uygun değildir. Astar kaplama olarak veya bir kaplamaya astar olarak kullanılmaları en uygun olanıdır. Özgül YILDIRIM

30. 3- BORU HATLARINDAKİ KAPLAMALARDA ARANAN ÖZELLİKLER VE UYGULANAN KAPLAMALAR Boru Hatlarındaki Kaplamalarda Aranan Özellikler: • 1-Kaplama elektriksel bakımdan geçirimsiz olmalıdır. Kaliteli kaplamalarda boru kaplama direnci 10000 Ohm.m2 değerine ulaşabilir. Böyle bir boruda katodik koruma akım ihtiyacı 0,01 mA/m2 den azdır. • 2-Kaplama her çeşit mekanik etkilere karşı dayanıklı olmalı ve boru yüzeyine sağlam şekilde yapışmalıdır. • 3-Kaplamada hiç bir delik veya açıklık kalmamalıdır. Ancak endüstriyel koşullarda yapılmış olan kaplamalarda bu koşulu tam olarak yerine getirebilmek mümkün olmaz. Özgül YILDIRIM

31. Boru Hatlarına Uygulanan Kaplama Çeşitleri • Yeraltı boru hatları, çevre zeminin korozif etkilerini azaltmak amacıyla çeşitli malzemelerle kaplanmaktadır. • Kaplama yapılmak suretiyle korozyon hızı önemli ölçüde azaltılmakla beraber, yalnızca kaplama yapılması boruyu tam olarak korumak için yeterli olmamaktadır. • Bu iki katlı önlem teknik açıdan olduğu kadar ekonomik olarak da en uygun çözümü oluşturmaktadır. • Endüstride kullanılmakta olan en önemli boru kaplama cinsleri şunlardır: Özgül YILDIRIM

32. Bitüm veya Coal Tar Kaplama • Maden kömürü zifti veya asfalt kullanılarak ve içine inert dolgu maddeleri katılarak hazırlanan bitümlü karışımlar sıcak olarak boru yüzeyine yaklaşık 2,5 mm kalınlığında kaplanır.Çoğu zaman üst kısma bir veya iki kat olarak bitüm emdirilmiş cam lifi veya asbest sargı ile sarılarak uygulanır . Böylece toplam kaplama kalınlığı 9,0 mm ye kadar çıkar. Şekil 1 ikikatlı ve üç katlı bitüm kaplama Özgül YILDIRIM

33. Mastik Kaplamalar • Asfalt, inert dolgu maddesi ve asbest lifi karışımından oluşan bir kaplamadır. • Asfalt kaplamalardan farkları daha kalın uygulanmalarıdır. • Boru yüzeyine asfalt esaslı bir astar sürüldükten sonra 8 mm - 18 mm kalınlıkta sıcak olarak kaplanır. • Bu kaplama hem darbe etkilerine dayanıklı, hem de elastik özelliktedir. • Mastik kaplama arazide boru ek yerlerinin kaplanması için de son derece uygun bir malzemedir. Özgül YILDIRIM

34. Mastik Kaplamalar Özgül YILDIRIM

35. Mastik Kaplamalar Saha uygulamalarında genellikle kaplama malzemesi daha ince bir kağıt veya plastik malzeme üzerine bindirilmiş şekliyle depolanmakta ve sahada ıstılarak uygulanmaktadır Özgül YILDIRIM

36. Epoksi veya poliüretan kaplamalar • Bu kaplamalar, boru iç yüzeyinde, özellikle içme suyu taşıyan borularda hijyenik olması nedeniyle, boru dış yüzeyinde ise toprak veya deniz suyu korozif etkilerine dayanıklı olması nedeniyle kullanılır. • Çok çeşitli epoksi kaplamalar vardır . 500 µm'a kadar kaplama kalınlığı ile uygulanmaktadırlar. Özgül YILDIRIM

37. Epoksi veya poliüretan kaplamalar • Coal tar epoksi veya poliüretan epoksi kaplamalar, fırça ile veya püskürtme ile yaklaşık olarak 350 -500 m kalınlığında uygulanabilir. • Epoksi kaplamalar 175 oC ye kadar dayanıklı olduğundan, sıcak akışkan taşıyan boru hatlarında tercih edilir. • Epoksi kaplamalar fırça ve rulo ile sıvı halde sahada geniş uygulama alanı bulmaktadır. • Özellikle deniz boru hatlarında tercih edilen bu tip kaplamaların flexsbil olması bu uygulama için büyük avantaj sağlamaktadır. Özgül YILDIRIM

38. Epoksi veya poliüretan kaplamalar Özgül YILDIRIM

39. Epoksi veya poliüretan kaplamalar Özgül YILDIRIM

40. PVC ve PE Kaplama (Bant Sargı veya plastik bant kaplama) • Sıcak uygulama yönteminde boru bir miktar ısıtılır ve erimiş plastik malzeme ekstrüksiyon ile boru yüzeyine yapıştırılmaktadır. • Polietilen ham maddesi özelliklerine ve boru kullanım yerine bağlı olarak düşük, orta veya yüksek yoğunluklu polietilen kaplamalar olarak uygulanmaktadır. • Genellikle sıcak uygulama metodunda 3 kat olarak uygulanmaktadır. • 1.Kat: Elektrostatik epoksi astar • 2.Kat: Ekstrüzyon polietilen yapıştırıcı • 3.Kat: Ekstrüzyon polietilen sargı . Özgül YILDIRIM

41. PVC ve PE Kaplama • Soğuk uygulama yöntemi ile yapılan kaplamalarda Genellikle polivinil klorür veya polietilenden yapılmış plastik bantlar kullanılmaktadır. • Bu uygulamada da boru yüzeyi iyice temizlenir ve plastik bant boru yüzeyine sarılır. • Bantlar kendiliğinden yapışabilir veya tabana bir yapıştırıcı astar sürülerek makina ile sarılır Özgül YILDIRIM

42. PVC ve PE Kaplama Özgül YILDIRIM

43. PVC ve PE Kaplama Kaplama kalınlığı boru çapına bağlı olarak 2,5 mm - 3,5 mm olabilir. • Plastik kaplamalar sıcak tip uygulandığı gibi soğuk olarak da uygulanmaktadır. • Bir tarafı yapışkan bant şeklinde üretilen kaplamalar özel aparatlara bağlanarak sahada boru yüzeyine uygulanmaktadır. Özgül YILDIRIM

44. PVC ve PE Kaplama Özgül YILDIRIM

45. Beton kaplamalar • Bu tip kaplamalar, özellikle içme suyu boruları için hijyenik ve mükemmel korozyon dayanımı sağlamaktadır. • Uygulama iç kaplama olarak başlamış, ancak günümüzde iç ve dış kaplama olarak da uygulanmaktadır. • İsteğe bağlı olarak, katkısız normal beton kaplama ya da sentetik dispersiyon katkılı özel beton kaplama olarak hazırlanan harçlar uygulanmaktadır. • En çok kullanılan yöntem, teknolojik gelişmelere paralel olarak püskürtme ve dökme yöntemleri ile uygulamalar başlamıştır. Özgül YILDIRIM

46. Beton kaplamalar Özgül YILDIRIM

47. Beton kaplamalar Özgül YILDIRIM

48. Beton kaplamalar • Kaplama kalınlığı en az 5 cm olmalıdır. Beton karışımı 2 kısım kum + 1 kısım çimento olacak şekilde hazırlanabilir. • Beton, kolayca akabilecek kıvamda olmalıdır. Boru uygulama sisteminden söküldükten sonra, geçirimsizliği artırmak için beton dış yüzeyleri uygun bir su geçirimsiz boya ile boyanır. • Beton kaplama yapılmış olan bir boru hattına ayrıca katodik koruma uygulanmayabilir. Özgül YILDIRIM

49. 4-KAPLAMA SEÇİMİ, UYGULANMASI VE KONTROLÜ Bitüm kaplamaepoksi kaplama Beton kaplama Özgül YILDIRIM

50. Kaplama cinsi seçimi • Seçim işleminde yapılması düşünülen ilk şey, korunması gereken yapı ve kaplama yapılacak çevrenin tanımlanmasıdır. • Su durumu, kimyasal maddelerin durumu, çevre ve sıcaklık tanımlanmalıdır. • Bu bir dış çevre ise, yakınlarında kimyasal fabrikalar, pompalar, havayı kirleten ağır sanayiler var mı? Özgül YILDIRIM