Millised mikrobioloogilise indutseeritud korrosiooni (MIC) ohud eksisteerivad roostevabast terasest dupleksvees{0}}jahutusega soojusvahetites?

Rohkem kui lihtsalt voolupiirang, dupleksse roostevabast terasest torus olev limane kate kujutab endast elavat bakterite kolooniat, mis võib otse läbi seina auke tarbida. Isegi tugevalt legeerterased{1}} on vastuvõtlikud varjatud ohule, mida nimetatakse mikrobioloogiliseks indutseeritud korrosiooniks ehk MIC-ks. Planeerimata lekete ja kallite seisakute vältimiseks on oluline mõista mikrobioloogiliselt indutseeritud korrosiooni kahepoolsetes roostevabast terasest vesijahutusega soojusvahetites.

Rünnaku bioloogiline alus
Nende suurepärase vastupidavuse tõttu pingekorrosioonipragude ja kloriidipunktide tekkele on eelistatud dupleksroostevabad terased (nagu 2205 ja 2507). Kuid nad on vastuvõtlikud mikroobide põhjustatud korrosioonile. Sulfate-redutseerivad bakterid (SRB) on kõige sagedasemad rikkujad. Seisvas või aeglaselt voolavas vees õitsevad need anaeroobsed mikroobid ja loovad kolooniaid kaitsva biokile sees, mis on valkude, polüsahhariidide ja rakujääkide limane maatriks, mis klammerdub kindlalt metallipinna külge.

Vahetult biokile all olev keskkond muutub pärast selle väljatöötamist veekogust drastiliselt. Bakterid lagundavad orgaanilisi ressursse tarbides vees olevad sulfaadioonid (SO42⁻) vesiniksulfiidiks (H2S). Aeroobsed bakterid, mis asuvad biokile peal, tarbivad hapnikku, samas kui bakterite metaboolsed kõrvalsaadused tekitavad lokaliseeritud happesust. Tulemuseks on mikrokeskkond, mis on:

Happeline: pH võib langeda kuni 4.

Deoksüdeeritud: takistab passiivse oksiidkile paranemist.

rohkesti vesiniksulfiidi, söövitavat ainet, mis on suunatud roostevaba terase passiivsetele kihtidele.

Selles vaenulikus mikrokeskkonnas muutub passiivne kroomoksiidkate, mis tavaliselt kaitseb dupleksterast, ebastabiilseks. Punktide tekkimine algab nõrkadest kohtadest, sageli pinnavigade või sulfiidide lisamisest. Süvendi sisemuses, kus olud on oluliselt redutseerivamad ja sulfiidi-rikkamad, koloniseerivad bakterid, kui kaev on alanud. Kuna korrosioonirakk on isemajandav, kiirendavad rünnakut kaevus kasvavad bakterid, mis toodavad rohkem H2S.

Roostetamist põhjustab mürgine keskkond, mida bakterid toodavad, mitte bakterid ise. Juba mõne kuuga võib nii õhuke biokile kui 0,1 mm tekitada mitme millimeetri sügavused augud.

Põhjused, miks roostevaba dupleksteras ei ole immuunne
Kahepoolsed roostevabad terased toetuvad õhukesele oksüdeerivale passiivsele kilele, erinevalt titaanist või mõnest vase{0}}niklisulamist, millel on tugev vastupidavus MIC-le, kuna neil on oksiidistabiilsus või biotsiidsed omadused. See kile on stabiilne ainult neutraalses kuni kergelt aluselises hapnikuga rikastatud keskkonnas. Kile laguneb redutseeriva, happelise, sulfiidiga -koormatud biokile all. Kuigi dupleksil on kõrge kroomi- ja molübdeenisisalduse (22–25% Cr, 3–4% Mo) tõttu suurem vastupidavus MIC-le kui 316L, ei ole sulam immuunne. Ehkki üldine korrosioon oli minimaalne, on teatatud mitmetest välitõrgetest, mille puhul 2205 torus mere- või riimveejahutuses tekkisid sügavad MIC süvendid pärast kahe kuni viie aasta pikkust kasutust.

SRB leidub paljudes looduslikes veeteedes, sealhulgas järvedes, jõgedes, ookeanides ja isegi madala biotsiiditasemega või seisvates piirkondades töödeldud jahutusveesüsteemides. Iga vesijahutusega soojusvaheti, mis töötab temperatuurivahemikus 20–60 kraadi -vahemikus, kus enamik SRB-sid kasvab-, on haavatav, eriti kui veevool on juhuslik või koguneb sadestusi.

Ülevaatus ja visuaalsed MIC sümptomid
MIC-süvendeid saab eristada kloriidi- või muud tüüpi korrosioonist nende iseloomulike omaduste järgi:

Agressiivne, allalõigatud morfoloogia: selle all olev õõnsus on lai, madal või ebakorrapärase kujuga, meenutades "ussiaugu" või ühendatud mikro{0}}aukude võrgustikku. Kaevu suu on sageli väike (1–3 mm).

Mustad või tumepruunid ladestused: raudsulfiid (FeS), tavaline kõrvalsaadus, annab süvendile ja seda ümbritsevale biokilele tõrva ja musta ilme.

Sulfiidlõhn: kui ladestumine on häiritud, võib tekkida mädamuna lõhn (vesiniksulfiid).

Lokaliseeritud klastrid: MIC avaldub sageli süvendite rühmana, mitte laialt hajutatud üksikute süvenditena.

Biokileväline metallpind on endiselt särav ja kahjustamata; üldist halvenemist ei ole.

Kontrollimeetodite hulgas on järgmised:

Uurige hoolikalt torude sisemust pruunide või mustade setete või tumedate limasete laikude suhtes.

Pärast biokile eemaldamist saab värvaine läbitungimise testimisel tuvastada mikropraod või auke.

Torude aukude tuvastamise mittepurustavat meetodit nimetatakse pöörisvoolu testimiseks (ECT). Vastupidiselt mehaanilistele kahjustustele tekitavad MIC-augud eristatavaid signaale.

Bakterite proovide võtmine: bakterite olemasolu kinnitatakse biokile tampooniga, SRB jaoks kultiveerimisega või geneetilise testimisega (nt qPCR).

Ennetamine: hoidke bakterid kodust eemal
Roostevabast terasest dupleksjahutusega vesijahutusega soojusvahetites on vaja mitme barjääri strateegiat. Kombinatsioon järgmistest on üsna tõhus, kuid ükski strateegia ei taga kaitset.

1. Järjepidev biotsiidravi
Kuna oksüdeerivad biotsiidid murravad läbi biokile ja hävitavad koheselt bakterid, on need kõige tõhusamad. Tüüpilised valikud:

Kloor või hüpoklorit: hoidke jahutusvee vaba jääkkloori sisaldus vahemikus 0,1–0,5 ppm. Selle madala kontsentratsiooni korral on Duplex 2205 kloorikindel. Punktide teke võib aga tuleneda liigsest kloorimisest (üle 2 ppm).

Kloordioksiid: vähem söövitav ja biokilede vastu tõhusam kui kloor. Tavaline annus on vahemikus 0,1 kuni 0,3 ppm.

Osoon on tugev oksüdeerija, mis laguneb täielikult hapnikuks. kasutatakse suletud ahelaga jahutussüsteemides.

Bakterite resistentsuse peatamiseks kasutatakse sageli mitte-oksüdeerivaid biotsiide (nagu glutaaraldehüüd ja isotiasoloonid), sageli koos oksüdeerijatega. Jääktaseme säilitamiseks tuleb biotsiidi manustada pidevalt või vähemalt kaks korda päevas.

2. Regulaarne mehaaniline puhastus
Väljakujunenud biokilesid ei saa eemaldada ainult keemilise töötlemisega. Torude sisemust tuleks korrapäraselt mehaaniliselt puhastada (näiteks iga kuue kuni kaheteistkümne kuu tagant):

Toru harjamine hõlmab roostevabast terasest või nailonist harjastega pöörleva harja tõmbamist või lükkamist läbi iga toru. Sel viisil eemaldatakse biokile ja kõik lahtised sadestused.

Hüdroblasteerimine: vastupidavaid biokilesid saab tõhusalt eemaldada kõrgsurveveejugadega (5000–10 000 psi). Torude otsad ei tohi vigastada.

Puhastus käsnaga-: võrgupuhastuseks pühitakse toru pindu pidevalt jahutusveega ringlevate käsnapallide abil.

Kiire taaskasvamise peatamiseks tuleb süsteem pärast mehaanilist puhastamist läbi loputada ja uuesti{0}}doseerida biotsiidiga.

3. Hoidke vee kiirust kõrgel
Turbulentses,{0}}suure kiirusega voolus on bakteritel raskusi kleepumisega ja biokilede moodustamisega. Roostevaba dupleksterase jahutusvee kasutamisel on soovitatav toru külgkiirus vähemalt 1,5–2,0 m/s. MIC risk suureneb oluliselt kiirustel alla 1 m/s, eriti laminaarse vooluga sirgete torude puhul. Minimeerige surnud jalad, madala-voolu tsoonid ja torulehti ümbritsevad häiritud voolupiirkonnad.

4. Hoidu seisvatest olukordadest
Jahutusvesi tuleks soojusvahetist eemaldada tehase seiskamise või tühikäigu ajal ning torud kuivatada ja puhastada värske veega. Alternatiivina võib madala-voolu retsirkulatsiooni säilitamiseks kasutada biotsiidi. Biokile kasvab hästi seisvas vees ja isegi mõnepäevane seiskumine võib luua SRB kolooniaid.

5. Materjalide valimine rasketeks olukordadeks
Elastsemat sulamit võib kaaluda, kui tehasel on anamneesis tõsine MIC isegi piisava veetöötluse korral. Kuna titaan (2. klass) ei paranda aktiivselt biokile nakkumist ja selle passiivne kate on stabiilne isegi vähenevates tingimustes, on titaan MIC suhtes suures osas immuunne. Kuna vaseoonid eralduvad, on vase-niklisulamitel (90/10 või 70/30) loomulikult biotsiidsed omadused. Mõlemad maksavad aga palju rohkem kui dupleks. Dupleks on töökindel valik enamiku vesijahutusega{10}}rakenduste jaoks, millel on õige töö ja hooldus.

Kuidas jätkata, kui MIC leitakse
Kui dupleksvahetil on MIC punktid, tuleks rakendada järgmisi samme:

Kinnitage diagnoos, tehes kaevu{0}}ristlõike ja bakterikultuuri metallograafilise analüüsi. Otsige sulfiidide ladestusi ja iseloomulikku allalõigatud morfoloogiat.

Määrake ulatus, sisestades iga toru uurimiseks boroskoobi või kasutades pöörisvoolutesti. See, kas toru saab sulgeda (kui seda on vähe ja see on madal) või on vaja uuesti torusid, sõltub süvendite kogusest ja sügavusest.

Parandage veetöötlust kohe, lisades mehaanilise puhastusprogrammi, suurendades biotsiidi annust või vahetades üle tugevama toimega biotsiidile. Kui taim on saanud ainult aeg-ajalt hooldust, lülitage see üle pidevale töötlemisele.

Parandage või asendage: kui korrosioonikiirus pärast töötlemist väheneb, võivad paksuseinalistes torudes olla vastuvõetavad madalad süvendid (sügavusega alla 0,3 mm). Üksikud torud tuleb ühendada sügavamatesse süvenditesse või kobaratesse. Kui löök on rohkem kui 10–15% torudest, on soovitatav soojusvaheti uuesti torustada või asendada.

Kontrollige tööprotseduure veendumaks, et seiskamisi käsitletakse õigesti (tühjendage ja kuivatage soojusvaheti). Kui see on võimalik, suurendage vee kiirust.

Kokkuvõtteks
Mikrobioloogiline indutseeritud korrosioon on bioloogiline võitlus metalli vastu, mille saab võita, kui kombineerida rutiinset füüsilist puhastamist korraliku keemilise hügieeniga. Isegi kõrgekvaliteedilisi sulameid ohustab mikrobioloogiliselt põhjustatud korrosioon roostevabast terasest vesijahutusega dupleks{2}}vahetites. Sulfaadi{4}}redutseerivate bakterite ja muude mikroorganismide poolt moodustunud biokiled loovad lokaalselt happelise, sulfiidse ja hapnikuvaba keskkonna, mille tulemuseks on kiire aukude moodustumine, mis võib mõne kuuga läbi torude seinte tungida. Ennetamiseks on vajalik vee kiiruse hoidmine üle 1,5 m/s, seisakute vältimine seiskamiste ajal, aeg-ajalt mehaaniline puhastamine (harjamine või hüdropritsimine) ja pidev või regulaarne biotsiidravi. Elamiseks vajab isegi kõige keerukam sulam puhast atmosfääri. Dupleksvahetid võivad pakkuda pikaajalist,-probleemideta teenust, teadvustades ohtu ning kehtestades range veetöötluse ja torude puhastamise ajakava. Suure jõudlusega sulam muutub aga sõelaks, kui MIC-i ignoreerida.