AISI 304 mü AISI 316 mı? Eşanjör Plakası Seçimi

eşanjör plaka malzemesi seçiminde 304 mü 316 mı sorusunun kısa cevabı şudur: temiz ısıtma ve kullanım suyunda AISI 304 (1.4301) yeterlidir, klorür içeren havuz, deniz veya klorlu proses sularında AISI 316 (1.4401, molibdenli) gerekir. Karar noktası akışkanın klorür derişimi ve çalışma sıcaklığıdır; bu ikisi çukurcuk korozyonu eşiğini belirler.

Bu yazıda plakalı eşanjör malzeme seçimi kararını, yani eşanjör plaka malzemesi kararını klorür direnci ekseninde ele alıyoruz; sırasıyla şunları bulacaksınız:

• AISI 304 ve AISI 316 plakaların bileşim farkı ve molibdenin rolü
• Klorür iyonunun çukurcuk ve çatlak korozyonunu nasıl başlattığı
• Sıcaklık ve klorür derişiminin birlikte oluşturduğu eşik grafiğinin okunması
• Kullanım suyu, ısıtma suyu, havuz suyu ve deniz suyu için doğru malzeme
• Klorür ppm eşiğiyle yapılan sayısal bir malzeme seçim örneği
• 304 ile 316 arasındaki maliyet farkı ve kaynak-lehim uyumu
• Her iki paslanmaz da yetmediğinde titanyuma geçiş kriteri
• Akışkan, klorür ve sıcaklığa göre malzeme karar tablosu
• Sık yapılan beş hata, devreye alma kontrol listesi ve sık sorulan sorular

01AISI 304 ile AISI 316 plaka arasındaki fark nedir?

AISI 304 ile AISI 316 arasındaki temel fark, 316 alaşımının yapısında yüzde 2 ila 3 oranında molibden bulunması ve bu molibdenin klorüre karşı direnci belirgin biçimde artırmasıdır. Her iki malzeme de östenitik paslanmaz çeliktir ve krom-nikel esaslıdır; ikisi de yüzeyde kendini onaran ince bir krom oksit pasif tabakasıyla korunur. Fark, bu pasif tabakanın klorür saldırısı altında ne kadar dayandığındadır.

AISI 304, Avrupa normunda 1.4301 numarasıyla anılır ve yaklaşık yüzde 18 krom ile yüzde 8 nikel içerir. AISI 316 ise 1.4401 numarasıyla anılır; yüzde 16-18 krom, yüzde 10-14 nikel ve ayırt edici olan yüzde 2-3 molibden taşır. Molibden, klorür iyonunun pasif tabakada açtığı mikroskobik gedikleri kapatarak çukurcuk korozyonunun başlamasını geciktirir. Bu yüzden aynı klorür derişiminde 316, 304'ten çok daha yüksek sıcaklığa kadar güvenle çalışır.

Plakalı eşanjörde bu fark doğrudan cihazın ömrünü belirler. Plakalar 0,4 ila 0,6 milimetre kalınlığında ince metalden preslendiği için, bir çukurcuk korozyonu deliği plakayı delip iki devreyi birbirine karıştırır; ısıtma suyu kullanım suyuna sızar. İnce plakada korozyon toleransı yoktur; malzeme baştan doğru seçilmezse cihaz yıllar değil aylar içinde delinir. Karar bu yüzden estetik değil, işletme güvenliği kararıdır.

02Molibden klorür direncini nasıl artırır?

Molibden, paslanmaz çeliğin yüzeyindeki pasif krom oksit tabakasını klorür saldırısına karşı kararlı kılarak çukurcuk korozyonunun başlamasını geciktiren alaşım elementidir. Klorür iyonu küçük ve hareketlidir; pasif tabakanın en zayıf noktalarına yerleşip orayı bozar ve alttaki metali açığa çıkarır. Molibden bu bozulan bölgede yeniden pasifleşmeyi kolaylaştırır, yani tabakayı hızla onarır ve gediğin bir çukurcuğa büyümesini önler.

Bu direnci sayısal olarak ifade etmek için çukurcuk direnç eşdeğeri kullanılır; İngilizce kısaltması PREN olan bu değer, malzemenin klorür karşısındaki dayanımını tek sayıya indirir. Bağıntı PREN = krom yüzdesi + 3,3 × molibden yüzdesi + 16 × azot yüzdesidir. AISI 304 için bu değer yaklaşık 18 çıkarken, molibdeni olan AISI 316 için yaklaşık 24-25 çıkar. Yüksek PREN, daha yüksek klorür ve sıcaklıkta çukurcuğa direnç anlamına gelir; iki malzeme arasındaki altı-yedi puanlık fark, sahada onlarca derece sıcaklık ya da yüzlerce ppm klorür farkına karşılık gelir.

PREN farkını somutlaştıran bir örnek şudur. AISI 304 için krom yüzde 18, molibden sıfır alınırsa PREN = 18 + 0 + 0 = 18 bulunur. AISI 316 için krom yüzde 17, molibden yüzde 2,2 alınırsa PREN = 17 + 3,3 × 2,2 = 17 + 7,26 = 24,3 bulunur. Aradaki 6,3 puanlık fark tamamen molibdenden gelir ve tam da bu fark, 316'yı havuz ve deniz suyu gibi klorürlü ortamların malzemesi yapar. Molibden pahalı bir elementtir; 316'nın 304'ten pahalı olmasının teknik nedeni budur.

03Klorür iyonu çukurcuk korozyonunu neden başlatır?

Klorür iyonu, paslanmaz çeliğin koruyucu pasif tabakasını yerel olarak delerek çukurcuk korozyonunu başlatan başlıca etkendir ve plakalı eşanjörlerdeki malzeme kararının asıl belirleyicisidir. Pasif tabaka sürekli ve sağlamken metal korunur; ancak klorür iyonu bu tabakanın kusurlu bir noktasına saldırıp orada küçük bir gedik açar. Gedik açıldığı anda o noktada metal çözünmeye başlar ve iğne başı büyüklüğünde derin bir çukur, yani pit oluşur.

Çukurcuk korozyonu sinsidir çünkü yüzeyde neredeyse görünmezken derinliğine ilerler. Yüzey alanı çok küçük olduğundan genel bir kütle kaybı görülmez; buna karşın çukur, ince plakayı dik olarak deler. Klorür derişimi arttıkça ve sıcaklık yükseldikçe pasif tabakanın kendini onarma hızı, klorürün delme hızının gerisinde kalır; bir eşik aşıldığında çukurcuk kalıcı hâle gelir. Bu eşiğe kritik çukurcuk sıcaklığı denir; malzeme ne kadar yüksek PREN taşırsa bu sıcaklık o kadar yukarı çıkar.

Çukurcuğun ikizi çatlak korozyonudur. Plaka paketinde contaların altı, plaka temas noktaları ve lehim birleşme yerleri gibi durgun, oksijenin yenilenemediği dar aralıklar vardır. Bu aralıklarda klorür yoğunlaşır ve pasif tabaka çukurcuğa göre daha düşük klorürde bile bozulur; buna çatlak korozyonu denir. Contalı plakalı eşanjörlerde conta altı klasik bir çatlak korozyonu bölgesidir. Bu yüzden klorürlü suda malzeme seçilirken yalnız açık yüzey değil, dar aralıklardaki risk de hesaba katılır ve emniyet payı daha yüksek tutulur.

Klorürün üçüncü tehlikesi gerilmeli korozyon çatlağıdır. Gerilmeli korozyon, klorürlü ortamda ve çekme gerilmesi altındaki östenitik paslanmaz çeliğin, çukurcuktan farklı olarak dallanan ince çatlaklarla kırılmasıdır; genellikle 50-60 santigrat derece üzeri sıcaklıkta ortaya çıkar. Eşanjör plakasında çekme gerilmesi kaçınılmazdır; plakalar preslenir, gergi civatalarıyla sıkıştırılır ve termal döngülerde genleşip büzülür. Molibden çukurcuğa karşı yardım eder ama gerilmeli korozyona karşı belirleyici bir koruma sağlamaz; bu yüzden hem AISI 304 hem AISI 316 klorürlü ve sıcak suda bu riske açıktır. Yüksek sıcaklıklı klorürlü uygulamalarda paslanmaz çeliğin sınırı, yalnız çukurcuk değil gerilmeli korozyon da göz önüne alınarak belirlenir; bu birleşim titanyumun asıl gerekçelerinden biridir çünkü titanyum klorürlü ortamda gerilmeli korozyona da pratikte dirençlidir.

04Sıcaklık ve klorür eşiği nasıl okunur?

Sıcaklık ve klorür derişimi birlikte bir eşik eğrisi oluşturur; eğrinin altındaki bölgede malzeme güvenli, üstündeki bölgede çukurcuk korozyonu kaçınılmazdır. Klorür direnci tek bir sayı değildir; aynı malzeme düşük sıcaklıkta yüksek klorüre dayanırken, sıcaklık yükseldikçe dayanabildiği klorür değeri hızla düşer. Bu yüzden karar her zaman "klorür kaç ppm ve sıcaklık kaç derece" ikilisiyle birlikte verilir.

Pratik bir okuma çerçevesi şöyle kurulur. AISI 304 kabaca oda sıcaklığında yaklaşık 200 ppm klorüre, 60 santigrat dereceye doğru ise yaklaşık 50 ppm klorüre kadar güvenlidir; sıcaklık arttıkça güvenli klorür değeri düşer. AISI 316 ise oda sıcaklığında yaklaşık 1000 ppm, 60 santigrat derecede yaklaşık 200-300 ppm klorüre kadar dayanır. Bu değerler malzeme, yüzey durumu ve oksijen içeriğine göre değişen yaklaşık sınırlardır; kesin proje kararında üretici çukurcuk direnç tablosu esas alınır. Yine de büyüklük mertebesini vermeleri, saha kararında yol gösterir.

Aşağıdaki tablo bu eşik mantığını iki malzeme için özetler. Değerler yaklaşık güvenli klorür üst sınırlarıdır ve düşük oksijenli kapalı devrelerde daha yüksek, oksijenli açık devrelerde daha düşük tutulmalıdır.

Tablodan çıkan pratik kural şudur: sıcaklık her 20 derece arttığında güvenli klorür değeri kabaca yarıya iner. Bu yüzden aynı su, düşük sıcaklıklı bir devrede 304 ile sorun çıkarmazken, yüksek sıcaklıklı bir devrede 316 gerektirebilir. Karar suyu değil, suyu-sıcaklığı-devreyi birlikte okur.

05Kullanım suyu ve ısıtma suyunda 304 neden yeterlidir?

Temiz şehir şebeke suyuyla beslenen kullanım suyu ve kapalı ısıtma devrelerinde AISI 304 yeterlidir, çünkü bu sularda klorür derişimi düşük ve çukurcuk eşiğinin altında kalır. Türkiye şebeke sularının çoğunda klorür değeri 25 ila 100 ppm aralığındadır; bu değer, kullanım suyu sıcaklıklarında AISI 304'ün güvenli bölgesinin içindedir. Bu yüzden konut ve ticari sıcak kullanım suyu eşanjörlerinin büyük bölümü 304 plakayla üretilir ve yıllarca sorunsuz çalışır.

Kapalı ısıtma devresi 304 için en rahat ortamdır. Kapalı devrede su bir kez doldurulur ve devrede döner; başlangıçtaki oksijen kısa sürede tükenir ve sürekli taze klorür girişi olmaz. Oksijensiz ve durağan klorürlü ortamda çukurcuk korozyonu ilerleyemez. Bu yüzden kazan-ısıtma ayrımını sağlayan plakalı eşanjörlerde ve yerden ısıtma birincil-ikincil ayrım eşanjörlerinde 304 tipik ve yeterli seçimdir. Kapalı devre malzeme seçimi mantığı, dikey milli pompalarda gövde malzemesi seçimine benzer; paralel bir örnek /blog/grundfos-cr-dikey-milli-pompa yazısındaki CRI ve CRN ayrımında görülür.

Buna karşın "kullanım suyu" etiketi tek başına 304'ü garantilemez. Kuyu suyu, deniz kıyısı şebekeleri ve yüksek klorürlü yer altı suları 304 için riskli olabilir. Karar her zaman ölçülen klorür değerine bağlıdır; şebeke olduğu için değil, klorür düşük olduğu için 304 seçilir. Eşanjörün genel seçim adımları /blog/plakali-esanjor-nasil-secilir yazısında ele alınır; bu yazı o adımların malzeme kısmını derinleştirir.

06Havuz ve deniz suyunda neden 316 veya üstü zorunludur?

Havuz suyu, deniz suyu ve klorlu proses sularında AISI 316 veya daha üstü bir malzeme zorunludur, çünkü bu suların klorür derişimi AISI 304'ün eşiğini kat kat aşar. Deniz suyunun klorür değeri yaklaşık 19.000 ppm mertebesindedir; bu değer 304 için değil, çoğu durumda 316 için bile fazladır. Havuz suyunda klorür, kullanılan dezenfektana ve tuzlu su elektroliz sistemine göre 200 ppm'den birkaç bin ppm'e kadar çıkar. Bu ortamlarda 304 kullanmak, plakanın aylar içinde delinmesini kabul etmek demektir.

Havuz suyunda hangi malzeme sorusu bu yüzden tek cümlede yanıtlanmaz; havuz eşanjörleri özellikle yanıltıcıdır çünkü havuz suyu ılık ve klorludur; klorür ile sıcaklık birlikte yükselir ve tam da eşik eğrisinin üzerine çıkar. Tuzlu su elektroliz sistemli havuzlarda su, tuz elektrolizinden klor üretir ve klorür derişimi kalıcı olarak yüksektir; buralarda 316 alt sınırdır, çoğu zaman daha yüksek alaşımlar tercih edilir. Havuz devresinin filtrasyon ve su hazırlık tarafı /urunler/aritma-sistemleri/filtrasyon-sistemleri sayfasında ele alınır; malzeme kararı bu su hazırlığından bağımsız düşünülemez.

Deniz suyu ise 316 için bile çoğu zaman fazladır. Deniz suyu soğutma eşanjörlerinde 316, ılıman koşullarda dahi çukurcuk ve çatlak korozyonuna girebilir; bu uygulamalarda titanyum ya da yüksek molibdenli süper östenitik alaşımlar standarttır. Yani "316 en iyisidir" diye ezberlemek yanlıştır; 316 belirli bir klorür-sıcaklık penceresinin malzemesidir, o pencerenin dışında yetmez. Deniz suyu ve çok yüksek klorür için doğru malzeme titanyumdur; bu geçiş aşağıda ayrı başlıkta ele alınır.

07Klorür ppm eşiğiyle sayısal malzeme seçimi nasıl yapılır?

Malzeme seçiminin sayısal omurgası, ölçülen klorür değerini çalışma sıcaklığındaki güvenli eşikle karşılaştırıp bir emniyet payı bırakmaktır. Adımlar şöyledir: suyun klorür değeri su analiziyle ölçülür, devrenin en yüksek çalışma sıcaklığı belirlenir, bu sıcaklıktaki güvenli klorür sınırı çukurcuk direnç tablosundan okunur ve ölçülen değer bu sınırın altında ise malzeme uygundur. Sınıra çok yakınsa bir üst malzeme seçilir; korozyonda emniyet payı ucuzdur, delinen plaka pahalıdır.

Somut bir örnek üzerinden yürütelim. Bir otel sıcak kullanım suyu eşanjörü, klorürü 120 ppm ölçülen bir şebeke suyuyla besleniyor ve ikincil çıkış sıcaklığı 60 santigrat derece hedefleniyor. Tablodan 60 derecede AISI 304'ün güvenli klorür sınırı yaklaşık 50 ppm, AISI 316'nın ise yaklaşık 250 ppm okunur. Ölçülen 120 ppm, 304'ün 50 ppm sınırını aştığı için 304 elenir; buna karşın 316'nın 250 ppm sınırının altında kaldığı için 316 uygundur. Emniyet payı da 316 lehinedir: 250 ppm sınıra karşı 120 ppm, kabaca iki kat marj bırakır.

Aynı su daha düşük sıcaklıkta farklı sonuç verebilir. Klorürü 120 ppm olan bu su, 40 santigrat derecelik bir ön ısıtma devresinde kullanılsaydı, 304'ün 40 derecedeki yaklaşık 120 ppm sınırı tam sınıra denk gelirdi; sınıra bu kadar yakın bir değerde yine 316 seçmek doğru olur çünkü ölçüm hatası ve mevsimsel klorür dalgalanması payı gerekir. Bu örnek, kararın klorür ve sıcaklığın çarpımı gibi düşünülmesi gerektiğini gösterir: tek başına ne 120 ppm ne 60 derece karar verdirir, ikisinin buluştuğu nokta verdirir.

08AISI 304 ile 316 arasındaki maliyet farkı ne kadardır?

AISI 316 plaka paketi, aynı geometrideki AISI 304 pakete göre tipik olarak yüzde 15 ila 30 daha pahalıdır ve bu farkın kaynağı molibden ile daha yüksek nikel içeriğidir. Molibden ve nikel, alaşımın pahalı elementleridir; 316 her ikisini de 304'ten fazla taşıdığı için ham malzeme maliyeti yükselir. Fark, plaka sayısına ve borsadaki nikel-molibden fiyatına göre değişir; bazı dönemlerde nikel fiyatı yükseldiğinde aradaki oran daha da açılır.

Bu farkı doğru değerlendirmek için toplam sahip olma maliyetine bakmak gerekir. Plaka paketi çoğu zaman cihaz maliyetinin bir parçasıdır; malzeme farkı, tüm eşanjör bedeli üzerinden bakıldığında daha küçük bir yüzdeye iner. Buna karşın yanlış malzeme seçiminin bedeli çok daha yüksektir: delinen bir plaka paketinin değişimi, iş kaybı, sızıntının verdiği hasar ve devre boşaltma-doldurma maliyetiyle birlikte, baştan 316 seçmenin farkını kat kat aşar. Klorür riski varsa, 316 pahalı değil, ucuz sigortadır.

Karar mantığı şudur: klorür düşük ve sabitse, 304 seçip parayı boşa harcamamak doğrudur; klorür sınıra yakın, değişken ya da yüksekse, 316 farkını ödemek en ucuz yoldur. Sınıra yakın belirsiz durumda 316 lehine karar vermek, çukurcuk korozyonunun geri dönüşü olmayan bir hasar olmasından ötürü rasyoneldir. Eşanjörün contalı mı lehimli mi olacağı da maliyeti etkiler; bu ayrım /blog/contali-mi-lehimli-esanjor-mu yazısında ele alınır ve malzeme kararıyla birlikte düşünülmelidir.

09Kaynak ve lehim uyumu malzeme kararını nasıl etkiler?

Plakalı eşanjörün birleştirme yöntemi malzeme kararını doğrudan etkiler, çünkü contalı, lehimli ve kaynaklı yapıların her biri farklı korozyon ve sıcaklık davranışı gösterir. Contalı plakalı eşanjörde plakalar arasında elastomer conta vardır; conta altı, çatlak korozyonuna açık bir bölgedir ve klorürlü suda malzeme seçimini sıkılaştırır. Lehimli eşanjörde ise plakalar bakır ya da nikel esaslı lehimle birleştirilir; lehim malzemesinin kendisi de korozyon ortamına uygun olmalıdır.

Bakır lehimli plakalı eşanjörler, ısıtma ve temiz kullanım suyu devrelerinde yaygındır ve ekonomiktir; ancak bakır lehim klorür ve amonyağa duyarlıdır. Havuz, deniz suyu ve klorlu proseslerde bakır lehim korozyona girer; bu ortamlarda nikel lehimli tip tercih edilir çünkü nikel lehim klorüre bakırdan çok daha dayanıklıdır. Yani havuz eşanjöründe yalnız plakayı 316 seçmek yetmez; lehim malzemesinin de nikel esaslı olması gerekir. Plaka 316 olsa bile bakır lehim klorürle bozulursa cihaz sızdırır.

Kaynaklı ve düşük karbonlu malzeme konusunda ek bir ayrım vardır. Kaynak yapılan noktalarda ısı, karbonun krom ile birleşerek tane sınırlarında krom karbür oluşturmasına yol açabilir; bu, o bölgede kromu tüketip korozyon direncini düşürür ve tane arası korozyona zemin hazırlar. Bunu önlemek için düşük karbonlu 316L kullanılır; L düşük karbon anlamına gelir ve kaynak sonrası krom karbür oluşumunu baskılar. Kaynaklı yapıda ya da kaynak onarımı öngörülen uygulamada 316 yerine 316L seçmek, kaynak bölgesindeki korozyon riskini ortadan kaldırır. Tanpera plakalı eşanjörlerin yapı ayrımı /blog/tanpera-plakali-esanjor-nedir yazısında, genel model karşılaştırması ise /markalar sayfasında ele alınır.

10316L düşük karbonlu paslanmaz ne zaman gerekir?

316L, düşük karbon içeriğiyle kaynak sonrası tane arası korozyonu önleyen 316 türevidir ve kaynaklı yapılarla yüksek güvenlik gerektiren uygulamalarda tercih edilir. Standart 316'da karbon yüzde 0,08'e kadar çıkabilirken, 316L'de karbon yüzde 0,03'ün altında tutulur. Bu düşük karbon, kaynak ısısında krom karbürün tane sınırlarında çökmesini engeller; böylece kaynak dikişinin yanındaki ısıdan etkilenen bölge korozyon direncini korur.

316L'nin gerekli olduğu durum, malzemenin kaynakla birleştirildiği ya da kaynak onarımı görebileceği yapılardır. Tam kaynaklı plakalı eşanjörler, endüstriyel proses eşanjörleri ve saha kaynağı yapılan bağlantı noktaları bu gruba girer. Contalı ya da lehimli tipte plakaların kendisi kaynaklanmadığından, çoğu ısıtma ve kullanım suyu uygulamasında standart 316 yeterlidir ve 316L'ye gerek kalmaz. 316L, korozyon direncini artırmak için değil, kaynağın direnç kaybını önlemek için seçilir; klorür eşiği bakımından 316 ile 316L benzerdir.

Pratikte kural şudur: kaynak varsa 316L, kaynak yoksa standart 316 yeterlidir. 316L'nin mekanik dayanımı standart 316'ya göre biraz düşüktür çünkü karbon aynı zamanda mukavemet katkısıdır; ancak plakalı eşanjörde belirleyici olan korozyon direncidir, birkaç yüzde mukavemet farkı değil. Bu yüzden kaynaklı yapıda 316L seçmek doğru dengedir. Genlesme ve emniyet ekipmanı gibi kaynaklı basınçlı parçalarda da benzer malzeme mantığı işler; /urunler/isitma-sistemleri/genlesme-tanki ve /urunler/vana-sistemleri/emniyet-vanalari sayfalarındaki ürünlerde de malzeme sınıfı devrenin akışkanına göre seçilir.

11Ne zaman ikisi de yetmez ve titanyuma geçilir?

Deniz suyu, çok yüksek klorürlü ve sıcak sular ile agresif klorlu proseslerde hem AISI 304 hem AISI 316 yetersiz kalır ve malzeme titanyuma yükseltilir. Titanyum, klorür karşısında paslanmaz çelikten temelde farklı davranır; yüzeyindeki titanyum oksit tabakası klorüre neredeyse tamamen dayanıklıdır ve deniz suyunda pratikte korozyona uğramaz. Bu yüzden deniz suyu soğutma eşanjörleri, tuzlu su havuzları ve yüksek klorürlü proses eşanjörleri titanyum plakayla üretilir.

İki paslanmazın yetmediği bölge, klorür-sıcaklık eşik eğrisinin 316'nın da üstünde kaldığı bölgedir. Örneğin 19.000 ppm klorürlü deniz suyu, ılıman sıcaklıkta bile 316'nın güvenli sınırının çok üzerindedir; burada 316 çukurcuk ve çatlak korozyonuna girer. Benzer biçimde tuzlu su elektrolizli havuzda su ısındıkça klorür-sıcaklık çarpımı 316'yı zorlar. Bu bölgede tek güvenli çözüm titanyumdur; süper östenitik ve dubleks alaşımlar bir ara basamak olsa da deniz suyunda standart genellikle titanyumdur. Deniz suyu titanyum eşleşmesi bu yazının kapsamı dışında, ayrı bir yazıda derinlemesine ele alınır; burada yalnız sınır aşıldığında titanyuma geçildiğini belirtmekle yetiniyoruz.

Titanyumun bedeli yüksektir; bu yüzden gereksiz yere titanyuma atlamak da bir hatadır. Karar merdiveni şudur: temiz düşük klorürlü suda 304, orta klorürlü ve klorlu suda 316, deniz suyu ile çok yüksek klorürlü suda titanyum. Her basamak bir öncekinden pahalıdır; doğru basamak, akışkanın gerçek klorür ve sıcaklık değeriyle belirlenir. Malzemeyi olduğundan aşağı seçmek plakayı deler, gereğinden yukarı seçmek parayı boşa harcar; ikisi de mühendislik hatasıdır.

12Akışkan, klorür ve sıcaklığa göre malzeme karar tablosu

Malzeme kararı üç girdiyle verilir: akışkanın türü, ölçülen klorür değeri ve devrenin en yüksek çalışma sıcaklığı. Bu üç girdi bir arada okunur; hiçbiri tek başına karar verdirmez. Aşağıdaki tablo, saha kararını hızlandırmak için bu üç girdiyi bir malzeme sonucuna bağlar. Tablo bir başlangıç noktasıdır; sınıra yakın değerlerde ve conta altı gibi çatlak riski taşıyan yapılarda daima bir üst malzemeye kaymak doğrudur.

Tabloyu okurken iki ilke akılda tutulmalıdır. Birincisi, sıcaklık yükseldikçe aynı klorür için gereken malzeme sınıfı yükselir; ikincisi, klorür değeri belirsiz ya da mevsimsel değişkense karar en kötü durum değerine göre verilir. Bu iki ilke, tablonun mekanik biçimde değil, emniyet payıyla okunmasını sağlar.

Bu tablo eşanjör malzeme seçim tablosu olarak bir ön eleme aracıdır; kesin karar, üretici çukurcuk direnç eğrisi ve su analizi raporuyla teyit edilir. Malzeme kararının pompa, vana ve tesisat malzemesi seçimiyle bütünleşmesi gerekir; markalar ve ürün kategorileri /markalar ve /urunler/isitma-sistemleri/boyler sayfalarında listelenir. Proje bazlı malzeme kararını netleştirmek için /iletisim ve /sss sayfaları kullanılabilir.

13Su analizinde hangi parametreler malzeme kararını belirler?

Malzeme kararını belirleyen su analizi parametreleri sırasıyla klorür derişimi, sıcaklık, pH, oksijen ve sülfat ile toplam çözünmüş katıdır; ama bunların içinde çukurcuk korozyonunu tetikleyen baş etken klorürdür. Su raporu istenirken yalnız "sertlik" değil, klorür değeri açıkça sorulmalıdır; çünkü sertlik kireç riskini gösterir, korozyon riskini değil. Klorür değeri raporda miligram/litre ya da ppm olarak verilir ve iki birim sayısal olarak eşdeğerdir.

Klorürden sonra en belirleyici ikinci veri suyun oksijen içeriğidir. Kapalı, oksijeni tükenmiş bir devrede aynı klorür değeri çok daha az tehlikelidir; çünkü çukurcuk korozyonu ilerlemek için oksijene ihtiyaç duyar. Açık, sürekli tazelenen veya havalandırılan bir devrede ise oksijen bol olduğu için aynı klorür daha agresiftir. pH da önemlidir: asidik sular (pH 7 altı) pasif tabakayı zayıflatır ve klorürün delici etkisini artırır; nötr ve hafif bazik sular malzeme için daha güvenlidir.

Pratikte istenmesi gereken minimum veri kümesi şudur: klorür (miligram/litre), pH, sıcaklık rejimi, suyun kapalı mı açık devrede mi olduğu ve sertlik. Bu beş veriyle hem plaka malzemesi hem de kireç için yumuşatma ihtiyacı birlikte kararlaştırılır. Su analizi olmadan verilen malzeme kararı, ne kadar deneyimli olunursa olunsun bir tahmindir; klorür ölçülmeden AISI 304 ile AISI 316 arasında güvenli seçim yapılamaz.

14Galvanik korozyon farklı metaller bir aradayken neden risktir?

Galvanik korozyon, farklı iki metal aynı iletken suyla temas ettiğinde daha az soy olan metalin hızla çözünmesidir ve eşanjör malzemesi seçilirken devredeki tüm metallerin uyumu bu yüzden birlikte düşünülmelidir. Bir eşanjör plakası doğru seçilse bile, devredeki karbon çelik boru, bakır kolektör veya galvanizli parça ile arasında galvanik çift oluşabilir; bu durumda daha aktif metal kurban olur ve beklenmedik bir noktada delinme görülür.

Paslanmaz çelik, galvanik seride nispeten soy (asal) bir metaldir; bu yüzden karbon çelik veya galvanizli bir parçayla eşlendiğinde paslanmaz değil, karbon çelik tarafı korozyona uğrar. Titanyum daha da soydur; titanyum plaka ile paslanmaz bir bağlantı ağzı bir arada kullanılırsa, agresif suda paslanmaz taraf zorlanabilir. Bu yüzden titanyuma geçildiğinde bağlantı ağızları, contalar ve komşu borular da uyumlu seçilmeli; en zayıf metal zincirin kopma noktasını belirler.

Galvanik riski azaltmanın pratik yolları vardır. Farklı metaller arasına yalıtkan flanş veya dielektrik rakor konulabilir; devre malzemeleri mümkün olduğunca aynı korozyon sınıfından seçilebilir; klorür yüksekse tüm ıslak yüzey tek malzeme mantığıyla planlanabilir. Malzeme kararı bu yüzden yalnız plakanın değil, akışkanla temas eden bütün devrenin kararıdır; plakayı doğru seçip komşu metalleri unutmak, korozyonu yalnız başka bir noktaya taşır.

15316 ile titanyum arasında bir ara basamak var mıdır?

316 ile titanyum arasında, klorür ve sıcaklığın 316'yı zorladığı ama tam deniz suyu seviyesine varmadığı bölgede kullanılan ara basamak malzemeler süper östenitik ve dubleks paslanmaz çeliklerdir. Bu alaşımlar, 316'dan çok daha yüksek molibden (bazılarında yüzde 6'ya varan) ve azot içerdiği için PREN değerleri 40'ın üzerine çıkar; bu da 316 ile titanyum arasında kalan klorür-sıcaklık penceresini kapatır. Uygulamada bu ara basamak, maliyet titanyumdan düşük tutulmak istendiğinde değerlendirilir.

Süper östenitik alaşımlar, orta-yüksek klorürlü ama tam deniz suyu olmayan sularda, örneğin bazı tuzlu su havuzlarında veya klorlu proses sularında bir seçenektir. Dubleks paslanmazlar ise hem östenitik hem ferritik yapı taşıdığı için hem yüksek mukavemet hem iyi klorür direnci sunar; ancak plakalı eşanjör plakası olarak şekillendirilmeleri her üreticide standart değildir. Bu yüzden çoğu ticari plakalı eşanjörde pratik seçenekler yine 304, 316 ve titanyum üçlüsüyle sınırlı kalır; ara alaşımlar özel proses uygulamalarında gündeme gelir.

Pratik karar açısından şu kural işe yarar: klorür ve sıcaklık 316'yı biraz aşıyorsa önce üreticinin bu ara alaşımı plaka olarak sunup sunmadığı sorulur; sunmuyorsa ve deniz suyu seviyesine yaklaşılıyorsa doğrudan titanyuma geçilir. Ara basamak her zaman mevcut olmadığı için, çoğu projede karar yine "316 mı titanyum mu" ekseninde netleşir. Ara alaşımlar maliyet ile güvenlik arasında ince ayar isteyen, hacimli özel projelerde anlam kazanır.

16AISI 304 ve 316 ömür beklentisi devreye göre nasıl değişir?

AISI 304 ve AISI 316'nın ömür beklentisi malzemenin kendisinden çok çalıştığı devreye bağlıdır; doğru devrede her ikisi de on yılları bulur, yanlış devrede aylar içinde delinir. Temiz, kapalı ve düşük klorürlü bir ısıtma devresinde AISI 304 plaka on beş-yirmi yıl sorunsuz çalışabilir; aynı 304 plaka, yüksek klorürlü sıcak bir havuz suyunda bir-iki sezonda çukurcuktan delinir. Yani ömür, "304 kötü, 316 iyi" gibi bir malzeme sıralamasıyla değil, malzeme-akışkan eşleşmesiyle belirlenir.

Bunu bir sıcaklık rejimi örneğiyle görelim. Klorürü 100 miligram/litre olan bir kullanma suyu, 45 santigrat derecelik bir ön ısıtma devresinde AISI 304 ile uzun ömürlü çalışabilir; çünkü bu klorür-sıcaklık noktası 304'ün güvenli alanında kalır. Aynı su, konfor için 62 santigrat dereceye çıkarılan ikinci bir kademede aynı 304 plakayla ısıtılırsa, sıcaklık toleransı düşürdüğü için plaka artık sınırda çalışır ve ömrü belirgin kısalır. Çözüm suyu değiştirmek değil, ikinci kademeyi AISI 316 seçmektir; malzeme rejime göre kademe kademe belirlenebilir.

Ömrü uzatan işletme koşulları da malzeme kadar önemlidir. Girişte pislik tutucu bulunması, sert suda yumuşatma yapılması, mevsimlik eşanjörlerin sezon sonu boşaltılıp durulanması ve kaçak yüzünden sürekli taze su takviyesinden kaçınılması, doğru seçilmiş bir plakanın ömrünü katlar. Yanlış işletme, doğru malzemeyi bile erken tüketir; doğru işletme ise malzemeden beklenen en uzun ömrü verir. Bu yüzden malzeme kararı, devreye alma ve bakım disipliniyle birlikte bir bütün olarak ele alınmalıdır.

17Sık yapılan 5 hata

Eşanjör malzeme kararında en sık yapılan hatalar, birkaç yanlış varsayımdan doğar ve hepsi ölçüm yerine tahmine dayanır. Bu hatalar bilindiğinde, kararın çoğu daha baştan doğru yola girer. Aşağıdaki beş madde, sahada en çok plaka delinmesine yol açan yanlışlardır.

• Klorürü ölçmeden malzeme seçmek: "Şebeke suyu, 304 yeter" varsayımı, kuyu ve kıyı sularında plakayı deler. Karar daima su analiziyle başlar.
• Sıcaklığı hesaba katmamak: Aynı klorür, düşük sıcaklıkta güvenliyken yüksek sıcaklıkta 304'ü aşar. Karar klorür ile sıcaklığın çarpımıdır.
• Havuz suyunu kullanım suyuyla eşit görmek: Havuz ve tuzlu su devresi 316 alt sınırdır; 304 havuzda aylar içinde delinir.
• Plakayı 316 seçip lehimi unutmak: Klorürlü suda bakır lehim korozyona girer; plaka 316 olsa da nikel lehim gerekir.
• 316'yı her yere kural yapmak: Deniz suyunda 316 de delinir; orada titanyum gerekir. 316 belirli bir pencerenin malzemesidir, sınırsız değil.

18Devreye alma kontrol listesi

Eşanjör malzeme kararını devreye alma sürecine bağlamak, seçimin sahada doğru uygulandığını güvence altına alır. Aşağıdaki kontrol listesi, malzeme kararının kâğıtta doğru olması kadar, cihazın doğru malzemeyle sahaya gelmesini ve doğru koşullarda çalıştırılmasını hedefler. Her madde devreye almadan önce teyit edilmelidir.

• Su analizi raporunda klorür değerinin ölçülü ve güncel olduğunu doğrula; varsayımla ilerleme.
• Devrenin en yüksek çalışma sıcaklığını belirle ve bu sıcaklıktaki güvenli klorür sınırını üretici tablosundan oku.
• Plaka malzemesinin teknik föyde AISI 304, 316 ya da 316L olarak açıkça yazıldığını teyit et; "paslanmaz" ibaresiyle yetinme.
• Klorürlü uygulamada lehim malzemesinin nikel esaslı olduğunu, bakır lehim olmadığını doğrula.
• Kaynaklı yapıda malzemenin 316L olduğunu ve kaynak bölgesinde tane arası korozyon riskinin karşılandığını kontrol et.
• Deniz suyu ya da çok yüksek klorürde titanyuma geçildiğini, 316 ile idare edilmediğini doğrula.
• Devre başına pislik tutucu konduğunu ve besleme suyunun sertliğine göre yumuşatma öngörüldüğünü teyit et.
• İlk çalıştırmada iki devre arasında sızıntı olmadığını, birincil-ikincil basınçları ölçerek kontrol et.

19Sık Sorulan Sorular

AISI 304 mü AISI 316 mı, kullanım suyunda hangisi seçilir?

Temiz şehir şebeke suyuyla beslenen kullanım suyu eşanjöründe AISI 304 çoğu durumda yeterlidir, çünkü bu sularda klorür değeri düşüktür. Ancak kuyu suyu, kıyı şebekesi ya da yüksek klorürlü su varsa 316 gerekir. Karar, etiketten değil, ölçülen klorür değeri ile çalışma sıcaklığından verilir; sınıra yakınsa 316 lehine karar doğrudur.

AISI 304 ve AISI 316 arasındaki fark klorür direncinde nasıl ortaya çıkar?

Fark, 316'nın yapısındaki molibdenden gelir. Molibden pasif tabakayı klorüre karşı kararlı kılar; bu yüzden aynı sıcaklıkta 316 çok daha yüksek klorüre dayanır. Sayısal olarak 304'ün çukurcuk direnci yaklaşık 18, 316'nınki yaklaşık 24-25'tir. Bu fark, sahada onlarca derece ya da yüzlerce ppm klorür farkına karşılık gelir.

Havuz eşanjöründe AISI 304 kullanılır mı?

Havuz eşanjöründe AISI 304 kullanılmaz. Havuz suyunun klorürü 200 ppm'den birkaç bin ppm'e çıkar ve su ılıktır; klorür-sıcaklık çarpımı 304'ün eşiğini kat kat aşar. Havuzda alt sınır AISI 316'dır ve lehim nikel esaslı olmalıdır. Tuzlu su elektrolizli havuzlarda çoğu zaman 316'nın da üstünde bir alaşım gerekir.

Klorür ppm eşiği malzeme seçimini nasıl belirler?

Klorür ppm eşiği, malzemenin o sıcaklıkta çukurcuk korozyonuna girmeden dayanabildiği en yüksek klorür değeridir. Ölçülen klorür bu eşiğin altındaysa malzeme uygundur. Örneğin 60 derecede 304 yaklaşık 50 ppm'e, 316 yaklaşık 250 ppm'e dayanır; 120 ppm klorürlü su 304'ü eler, 316'yı marjla geçer. Karar bu karşılaştırmayla verilir.

316L düşük karbonlu paslanmaz ne işe yarar?

316L, karbonu düşürülmüş 316 türüdür ve kaynak sonrası tane arası korozyonu önler. Kaynak ısısında standart 316 tane sınırlarında krom karbür oluşturup o bölgede korozyon direncini kaybedebilir; 316L'nin düşük karbonu bunu engeller. Kaynaklı ya da kaynak onarımı öngörülen yapıda 316L seçilir; contalı ve lehimli tipte standart 316 yeterlidir.

Deniz suyunda AISI 316 yeterli midir?

Deniz suyunda AISI 316 çoğu zaman yeterli değildir. Deniz suyunun klorürü yaklaşık 19.000 ppm'dir ve bu değer 316'nın güvenli sınırının çok üzerindedir; 316 çukurcuk ve çatlak korozyonuna girer. Deniz suyu eşanjörlerinde standart malzeme titanyumdur; bu koşulda seçim doğrudan titanyum eşanjör plakasıdır. Süper östenitik alaşımlar ara çözüm olsa da deniz suyunda güvenli seçim titanyumdur.

AISI 316 plaka ne kadar daha pahalıdır?

AISI 316 plaka paketi, aynı geometrideki 304 pakete göre tipik olarak yüzde 15 ila 30 daha pahalıdır. Farkın kaynağı molibden ve daha yüksek nikel içeriğidir; nikel fiyatı yükseldiğinde oran daha da açılır. Ancak klorür riski varken 304 seçip plaka deldirmenin toplam maliyeti, baştan 316 almanın çok üstündedir; klorürlü suda 316 ucuz sigortadır.

Malzeme kararında lehim türünün önemi nedir?

Lehim türü, plaka malzemesi kadar belirleyicidir. Bakır lehimli eşanjörler ısıtma ve temiz kullanım suyunda uygundur ama klorür ve amonyağa duyarlıdır; havuz ve klorlu suda bakır lehim korozyona girer. Bu ortamlarda nikel lehimli tip gerekir. Plaka 316 olsa bile bakır lehim klorürle bozulursa cihaz sızdırır; malzeme kararı plaka ve lehmi birlikte kapsar.

Kapalı ısıtma devresinde neden 304 yeterli olabilir?

Kapalı ısıtma devresinde su bir kez doldurulur ve içinde döner; başlangıç oksijeni kısa sürede tükenir ve sürekli taze klorür girişi olmaz. Oksijensiz, durağan ortamda çukurcuk korozyonu ilerleyemez. Bu yüzden kapalı devrede klorür düşükse AISI 304 yeterlidir. Ancak kaçak yüzünden sürekli su takviyesi yapılıyorsa bu avantaj kaybolur; önce kaçak giderilmelidir.

Doğru eşanjör plaka malzemesini seçmek için akışkanın klorür değerini ve devrenin çalışma sıcaklığını ölçmek şarttır; bu iki veri olmadan 304 mü 316 mı kararı tahmine döner. Projenizin su analizi ve sıcaklık değerlerini paylaşırsanız, Vekron Mekanik mühendislik ekibi doğru malzeme sınıfını ve uygun eşanjör tipini birlikte belirler; başlamak için /iletisim sayfasından bize ulaşabilir, ürün ailelerini /urunler/isitma-sistemleri/boyler ve /markalar sayfalarında inceleyebilirsiniz.