Mitä mikrobiologisen korroosion (MIC) uhkia on ruostumattoman teräksen duplex-vesijäähdytteissä{0}}?

Enemmän kuin pelkkä virtauksen rajoitus, limainen pinnoite duplex-ruostumattomasta teräksestä valmistetun putken sisällä on elävä bakteeripesäke, joka voi kuluttaa reikiä suoraan seinän läpi. Jopa runsasseosteiset teräkset ovat alttiita piilotetulle vaaralle, joka tunnetaan nimellä Microbiological Induced Corrosion tai MIC. Suunnittelemattomien vuotojen ja kalliiden seisokkien välttämiseksi on erittäin tärkeää ymmärtää mikrobiologisesti aiheutettu korroosio ruostumattomasta teräksestä valmistettujen duplex-vesijäähdytteisissä{3}}vaihtimissa.

Hyökkäyksen biologinen perusta
Ruostumattomat duplex-teräkset (kuten 2205 ja 2507) ovat suositeltavia, koska ne kestävät erinomaisesti jännityskorroosiohalkeilua ja kloridipistekuormitusta. Ne ovat kuitenkin herkkiä mikrobien aiheuttamalle korroosiolle. Sulfaattia-pelkistävät bakteerit (SRB) ovat yleisimpiä rikoksia. Pysähdyksissä tai hitaasti virtaavassa vedessä nämä anaerobiset mikrobit kukoistavat ja muodostavat pesäkkeitä suojaavan biokalvon sisään, joka on proteiinien, polysakkaridien ja solujäännösten limainen matriisi, joka tarttuu tiukasti metallipintaan.

Välittömästi biokalvon alla oleva ympäristö muuttuu dramaattisesti bulkkivedestä sen kehittymisen jälkeen. Bakteerit hajottavat vedessä olevat sulfaatti-ionit (SO42⁻) rikkivedyksi (H2S) kuluttamalla orgaanisia resursseja. Biofilmin päällä asuvat aerobiset bakteerit kuluttavat happea, kun taas bakteerien aineenvaihdunnan sivutuotteet tuottavat paikallista happamuutta. Tuloksena on mikroympäristö, joka on:

Hapan: pH voi olla niinkin alhainen kuin 4.

Deoxygenated: Estää passiivisen oksidikalvon korjaamisen.

runsaasti rikkivetyä, syövyttävää ainetta, joka kohdistuu ruostumattoman teräksen passiivisiin kerroksiin.

Tässä vihamielisessä mikroympäristössä passiivinen kromioksidipinnoite, joka tyypillisesti suojaa duplex-terästä, muuttuu epävakaaksi. Pistojen muodostuminen alkaa heikoista kohdista, usein pinnan virheistä tai sulfidisulkeutumisesta. Kaivon sisäosaan, jossa olosuhteet ovat huomattavasti pelkistävämpiä ja sulfidi-rikkaampia, asuttavat bakteerit, kun kuoppa on alkanut. Koska korroosiokenno on itse-ylläpitävä, hyökkäystä kiihdyttää kaivossa kasvavat ja enemmän H2S:ää tuottavat bakteerit.

Bakteerien tuottama myrkyllinen ympäristö aiheuttaa ruostumisen, eivät bakteerit itse. Vain muutamassa kuukaudessa jopa 0,1 mm ohut biofilmi voi tuottaa useiden millimetrien syvyyksiä.

Syyt Duplex Stainless Steel ei ole immuuni
Ruostumattomat duplex-teräkset perustuvat ohueen, hapettavaan passiivikalvoon, toisin kuin titaani tai jotkin kupari{0}}nikkeliseokset, jotka kestävät voimakkaasti MIC:tä oksidistabiiliutensa tai luontaisten biosidisten ominaisuuksiensa vuoksi. Ainoastaan ​​neutraalissa tai lievästi emäksisessä, happipitoisessa ympäristössä tämä kalvo on stabiili. Kalvo hajoaa pelkistävän, hapan, sulfidi-kuormitetun biokalvon alla. Vaikka duplexilla on korkeampi kromi- ja molybdeenipitoisuutensa (22–25 % Cr, 3–4 % Mo) vuoksi korkeampi MIC-kestävyys kuin 316L, seos ei ole immuuni. Vaikka yleinen korroosio oli vähäistä, on raportoitu useita kenttävikoja, joissa merivesi- tai murtovesijäähdytyshuollossa 2205 putkessa oli syvät MIC-kuopat vain 2–5 vuoden käytön jälkeen.

SRB:tä löytyy monista luonnollisista vesistöistä, mukaan lukien järvet, joet, valtameret ja jopa käsitellyt jäähdytysvesijärjestelmät, joissa on alhainen biosiditaso tai pysähtyneitä vyöhykkeitä. Kaikki vesi-jäähdytteiset lämmönvaihtimet, jotka toimivat 20–60 asteen -lämpötiloissa, joilla useimmat SRB:t kasvavat-, ovat haavoittuvia, varsinkin jos veden virtaus on satunnaista tai kerääntyy kerrostumia.

Tarkastus ja visuaaliset MIC-oireet
MIC-kuopat voidaan erottaa kloridipisteistä tai muista korroosiotyypeistä niiden erityisominaisuuksien perusteella:

Aggressiivinen, alleviivattu morfologia: Alla oleva ontelo on leveä, matala tai epäsäännöllisen muotoinen, ja se muistuttaa "madonreikää" tai toisiinsa yhdistettyjen mikro{0}}kuoppien verkostoa. Kuopan suu on usein pieni (1–3 mm).

Mustat tai tummanruskeat kerrostumat: Rautasulfidi (FeS), yleinen sivutuote, antaa kuoppalle ja sitä ympäröivälle biofilmille tervamaisen, mustan ilmeen.

Sulfidin haju: Kun kerrostumat häiriintyvät, voi esiintyä mätä munahajua (rikkivetyä).

Paikalliset klusterit: MIC ilmenee usein kuoppien ryhmänä vastakohtana laajalle levinneille yksittäisille kuoppaille.

Biofilmin ulkopuolella oleva metallipinta on edelleen loistava ja vahingoittumaton; ei ole yleistä huononemista.

Tarkastustekniikoiden joukossa ovat:

Tarkista putkien sisäosat tarkasti ruskeiden tai mustien kerrostumien tai tummien, limaisten läiskkeiden varalta.

Biofilmin poiston jälkeen väriaineen tunkeutumistestillä voidaan tunnistaa mikrohalkeamia tai kuoppia.

-Tuhoamatonta menetelmää putkien kuoppien havaitsemiseksi kutsutaan pyörrevirtatestaukseksi (ECT). Toisin kuin mekaaniset vauriot, MIC-kuopat tuottavat erottuvia signaaleja.

Bakteerinäytteenotto: Bakteerien esiintyminen varmistetaan pyyhkimällä biofilmi, viljelemällä SRB:tä tai geneettisellä testillä (kuten qPCR).

Ennaltaehkäisy: Pidä bakteerit poissa kodistasi
Moniestestrategia tarvitaan estämään MIC:n muodostuminen ruostumattomasta teräksestä valmistettujen vesijäähdytteisten{1}}vaihtimien yhteydessä. Seuraavien yhdistelmä on varsin tehokas, mutta mikään yksittäinen strategia ei takaa suojaa.

1. Johdonmukainen biosidikäsittely
Koska hapettavat biosidit murtautuvat biofilmien läpi ja tuhoavat välittömästi bakteerit, ne ovat tehokkaimpia. Tyypillisiä valintoja:

Kloori tai hypokloriitti: Pidä jäähdytysveden vapaa jäännösklooripitoisuus välillä 0,1-0,5 ppm. Näillä matalilla pitoisuuksilla Duplex 2205 kestää klooria. Liika kloorattuminen (yli 2 ppm) voi kuitenkin aiheuttaa pistesyöpymistä.

Klooridioksidi: Vähemmän syövyttävä ja tehokkaampi biofilmejä vastaan ​​kuin kloori. Tavallinen annos on 0,1-0,3 ppm.

Otsoni on voimakas hapetin, joka hajoaa kokonaan hapeksi. käytetään suljetuissa jäähdytysjärjestelmissä.

Bakteerien vastustuskyvyn pysäyttämiseksi käytetään usein ei--hapettavia biosideja (kuten glutaraldehydiä ja isotiatsoloneja), usein yhdessä hapettimien kanssa. Jäännöspitoisuuksien ylläpitämiseksi biosidia tulee antaa jatkuvasti tai vähintään kahdesti päivässä.

2. Säännöllinen mekaaninen puhdistus
Vakiintuneita biofilmejä ei voida poistaa pelkällä kemiallisella käsittelyllä. Putkien sisäosat tulee puhdistaa mekaanisesti säännöllisesti (esimerkiksi kuuden tai kahdentoista kuukauden välein):

Putken harjaus sisältää ruostumattomasta teräksestä tai nailonharjaksista varustetun pyörivän harjan vetämisen tai työntämisen jokaisen putken läpi. Biofilmi ja mahdolliset irtonaiset kerrostumat poistetaan tällä tavalla.

Hydropuhallus: Sitkevät biofilmit voidaan poistaa tehokkaasti korkeapaineisilla -vesisuihkuilla (5 000–10 000 psi). Putkien päitä ei saa vahingoittaa.

Sienipallon-puhdistus: Online-puhdistuksessa putken pintoja pyyhitään jatkuvasti kierrättämällä sienipalloja jäähdytysvedellä.

Nopean uudelleenkasvun pysäyttämiseksi järjestelmä tulee huuhdella ja{0}}annostella uudelleen biosidilla mekaanisen puhdistuksen jälkeen.

3. Pidä veden nopeus korkeana
Myrskyisässä, nopeassa{0}}virtauksessa bakteereilla on vaikeuksia kiinnittyä ja muodostaa biofilmejä. Duplex-ruostumattomasta teräksestä jäähdytysvesipalvelussa suositellaan putken sivunopeutta vähintään 1,5–2,0 m/s. MIC-riski kasvaa merkittävästi alle 1 m/s nopeuksilla, erityisesti suorissa putkissa, joissa on laminaarivirtaus. Minimoi kuolleet jalat, matala-virtausvyöhykkeet ja putkilevyjä ympäröivät häiriintyneet virtausalueet.

4. Vältä pysähtyneitä tilanteita
Jäähdytysvesi tulee poistaa vaihtimesta laitoksen seisokkien tai seisokkien aikana ja putket kuivata ja puhdistaa makealla vedellä. Vaihtoehtona voidaan käyttää biosidia pitämään alhaisen -virtauksen kierrätyksen. Biofilmin kasvu kukoistaa seisovassa vedessä, ja jopa muutaman päivän pysähtyminen voi muodostaa SRB-pesäkkeitä.

5. Materiaalien valinta vakaviin tilanteisiin
Kimmoisampi seos voidaan ottaa huomioon, jos laitoksella on ollut vakava MIC, vaikka vedenkäsittely olisi riittävä. Koska titaani (Grade 2) ei aktiivisesti paranna biokalvon kiinnittymistä ja sen passiivinen pinnoite on vakaa jopa alenevissa olosuhteissa, titaani on suurelta osin immuuni MIC:lle. Koska kupari-ioneja vapautuu, kupari-nikkeliseoksilla (90/10 tai 70/30) on luonnollisesti biosidisia ominaisuuksia. Molemmat maksavat kuitenkin paljon enemmän kuin duplex. Duplex on luotettava vaihtoehto useimpiin vesijäähdytteisiin{10}sovelluksiin, joissa on asianmukainen toiminta ja kunnossapito.

Miten edetä, jos MIC löytyy
Seuraavat vaiheet tulee toteuttaa siinä tapauksessa, että duplex-vaihtimessa on MIC-pistesyöpymiä:

Varmista diagnoosi tekemällä kuopan poikkileikkauksen ja bakteeriviljelmän metallografinen analyysi. Etsi sulfidikertymiä ja erottuvaa alileikkauksen morfologiaa.

Määritä laajuus asettamalla boreskooppi tai käyttämällä pyörrevirtatestausta kunkin putken tutkimiseen. Se, voidaanko putki tulpata (jos vähän ja matala) vai tarvitaanko uudelleenletkua, riippuu kuoppien määrästä ja syvyydestä.

Paranna vedenkäsittelyä heti lisäämällä mekaaninen puhdistusohjelma, lisäämällä biosidin annosta tai vaihtamalla tehokkaampaan biosidiin. Vaihda jatkuvaan käsittelyyn, jos kasvi on saanut vain satunnaista hoitoa.

Korjaa tai vaihda: Jos korroosionopeus laskee käsittelyn jälkeen, matalat (alle 0,3 mm syvyiset) kuopat paksuseinäisiin putkiin voivat olla hyväksyttäviä. Yksittäiset putket on kytkettävä syvemmälle kuoppiin tai ryhmiin. Uudelleenletku tai vaihtimen vaihtaminen on suositeltavaa, jos yli 10–15 % putkista osuu.

Tarkista käyttömenettelyt varmistaaksesi, että sammutukset hoidetaan oikein (tyhjennä ja kuivaa vaihdin). Jos mahdollista, lisää veden nopeutta.

Lopuksi
Mikrobiologinen korroosio on biologinen taistelu metallia vastaan, joka voidaan voittaa yhdistämällä rutiini fyysinen puhdistus asianmukaiseen kemialliseen hygieniaan. Jopa korkealaatuiset seokset ovat vaarassa mikrobiologisesti aiheutetusta korroosiosta ruostumattomasta teräksestä valmistettujen vesijäähdytteisten{2}}vaihtimien yhteydessä. Sulfaattia-pelkitsevien bakteerien ja muiden mikro-organismien muodostamat biokalvot tarjoavat paikallisesti happaman, sulfidisen ja happipitoisen ympäristön, mikä johtaa nopeaan pistesyttymiseen, joka voi tunkeutua putken seinämien läpi muutamassa kuukaudessa. Veden nopeuden ylläpitäminen yli 1,5 m/s, pysähtyneiden olosuhteiden estäminen seisokkien aikana, satunnainen mekaaninen puhdistus (harjaus tai vesipuhallus) ja jatkuva tai säännöllinen biosidikäsittely ovat kaikki välttämättömiä ennaltaehkäisyssä. Elääkseen hienostuneinkin seos vaatii puhtaan ilmapiirin. Duplex-vaihtimet voivat tarjota laajennettua, ongelmatonta-palvelua tunnistamalla vaaran ja noudattamalla tiukkaa vedenkäsittely- ja putkenpuhdistusaikataulua. Suorituskykyisestä metalliseoksesta tulee kuitenkin seula, jos MIC jätetään huomiotta.