Koje prijetnje mikrobiološki induciranom korozijom (MIC) postoje u dvostrukim vodo-hlađenim izmjenjivačima od nehrđajućeg čelika?

Više od pukog ograničenja protoka, ljigavi premaz unutar dvostruke cijevi od nehrđajućeg čelika živa je kolonija bakterija koje mogu probiti rupe kroz zid. Čak su i visoko{1}}legirani čelici podložni skrivenoj opasnosti poznatoj kao mikrobiološki inducirana korozija ili MIC. Kako bi se izbjegla neplanirana curenja i skupi zastoji, ključno je razumjeti mikrobiološki izazvanu koroziju u dvostrukim izmjenjivačima od nehrđajućeg čelika hlađenim vodom-.

Biološka osnova napada
Zbog svoje superiorne otpornosti na pucanje od korozije pod naponom i kloridnu točku, poželjni su dupleks nehrđajući čelici (kao što su 2205 i 2507). Ipak su osjetljivi na koroziju koju uzrokuju mikrobi. Sulfat{4}}smanjujuće bakterije (SRB) najčešći su uzročnici. U stajaćoj ili sporo tekućoj vodi ti anaerobni mikrobi bujaju i uspostavljaju kolonije unutar zaštitnog biofilma, koji je sluzava matrica proteina, polisaharida i staničnih detritusa koji se čvrsto drže metalne površine.

Okruženje neposredno ispod biofilma drastično se mijenja u odnosu na vodu nakon njegovog razvoja. Bakterije razgrađuju sulfatne ione (SO₄²⁻) u vodi do sumporovodika (H₂S) trošenjem organskih izvora. Aerobne bakterije koje se nalaze na vrhu biofilma troše kisik, dok bakterijski metabolički nusprodukti proizvode lokaliziranu kiselost. Ishod je mikrookruženje koje je:

Kiselo: pH može pasti čak i do 4.

Deoksigenirano: Sprječava popravak pasivnog oksidnog filma.

obiluje sumporovodikom, korozivnom tvari koja cilja na pasivne slojeve nehrđajućeg čelika.

U ovom neprijateljskom mikrookruženju, pasivna prevlaka krom oksida koja obično štiti dvostruki čelik postaje nestabilna. Pitting počinje na slabim točkama, često na površinskim pukotinama ili sulfidnim uključcima. Unutrašnjost jame, gdje su okolnosti znatno redukcijskije i -bogatije sulfidima, koloniziraju bakterije nakon što je jama počela. Budući da se korozivna ćelija -održava, napad ubrzavaju bakterije koje rastu u jami i proizvode više H2S.

Otrovno okruženje koje bakterije proizvode je ono što uzrokuje hrđanje, a ne same bakterije. U samo nekoliko mjeseci, biofilm tanak od 0,1 mm može proizvesti rupe dubine od mnogo milimetara.

Razlozi zašto dvostrani nehrđajući čelik nije otporan
Duplex nehrđajući čelici oslanjaju se na tanki, oksidirajući pasivni film, za razliku od titana ili nekih legura bakra-nikla, koje pokazuju jaku otpornost na MIC zbog svoje oksidne stabilnosti ili inherentnih biocidnih svojstava. Taj je film stabilan samo u neutralnim do blago alkalnim okruženjima bogatim kisikom. Film se raspada ispod reducirajućeg, kiselog, sulfidnog -biofilma. Iako duplex ima veću otpornost na MIC od 316L zbog visokog sadržaja kroma i molibdena (22-25% Cr, 3-4% Mo), legura nije otporna. Iako je opća korozija bila minimalna, zabilježen je niz kvarova na terenu u kojima je 2205 cijevi u servisu za hlađenje morskom vodom ili slanom vodom imalo duboke MIC jame nakon samo dvije do pet godina rada.

SRB se nalaze u mnogim prirodnim vodotocima, uključujući jezera, rijeke, oceane, pa čak i sustave pročišćene vode za hlađenje s niskim razinama biocida ili u zonama stagnacije. Svaki vodom{1}}hlađeni izmjenjivač topline koji radi na temperaturama između 20 i 60 stupnjeva -raspon u kojem većina SRB raste-je ranjiv, osobito ako je protok vode sporadičan ili se nakupljaju naslage.

Inspekcija i vizualni MIC simptomi
MIC jamice se mogu razlikovati od kloridne rupičaste korozije ili drugih vrsta korozije po njihovim karakterističnim karakteristikama:

Agresivna, podrezana morfologija: Šupljina ispod je široka, plitka ili nepravilnog oblika, nalik na "cvotočinu" ili mrežu povezanih mikro-jama. Ušće jame je često malo (1-3 mm).

Crne ili tamnosmeđe naslage: željezni sulfid (FeS), uobičajeni nusproizvod, daje jami i okolnom biofilmu katranasti, crni izgled.

Miris sulfida: kada je naslaga poremećena, može se osjetiti miris pokvarenog jaja (sumporovodik).

Lokalizirane nakupine: MIC se često očituje kao skupina jamica za razliku od široko raspršenih pojedinačnih jamica.

Metalna površina izvan biofilma još uvijek je sjajna i neozlijeđena; nema općeg pogoršanja.

Među tehnikama pregleda su:

Pažljivo pregledajte unutrašnjost epruveta za smeđe ili crne naslage ili tamne, sluzave mrlje.

Nakon uklanjanja biofilma, ispitivanje penetrantom boje može identificirati mikropukotine ili jame.

Ne-destruktivna metoda otkrivanja udubljenja u cijevima naziva se ispitivanje vrtložnim strujama (ECT). Za razliku od mehaničkih oštećenja, MIC jame generiraju karakteristične signale.

Uzorkovanje bakterija: Prisutnost bakterija potvrđuje se brisom biofilma, uzgojem na SRB ili genetskim testiranjem (kao što je qPCR).

Prevencija: Držite bakterije izvan svog doma
Potrebna je -strategija s više barijera kako bi se spriječio MIC u dvostrukim izmjenjivačima od nehrđajućeg čelika hlađenim vodom-. Kombinacija sljedećeg je prilično učinkovita, ali niti jedna strategija ne osigurava zaštitu.

1. Dosljedno tretiranje biocidima
Budući da oksidirajući biocidi probijaju biofilmove i trenutačno uništavaju bakterije, oni su najučinkovitiji. Tipični izbori:

Klor ili hipoklorit: Održavajte sadržaj slobodnog zaostalog klora u rashladnoj vodi između 0,1 i 0,5 ppm. Pri ovako niskim koncentracijama, Duplex 2205 je otporan na klor. Međutim, rupičasta pojava može biti posljedica prekomjernog kloriranja (preko 2 ppm).

Klor dioksid: Manje korozivno i učinkovitije protiv biofilma od klora. Uobičajena doza je između 0,1 i 0,3 ppm.

Ozon je snažan oksidans koji se potpuno razgrađuje na kisik. koristi se u rashladnim sustavima sa zatvorenim krugovima.

Kako bi se zaustavila otpornost bakterija, često se koriste ne-oksidirajući biocidi (kao što su glutaraldehid i izotiazoloni), često u kombinaciji s oksidansima. Kako bi se održale rezidualne razine, biocid treba primjenjivati ​​kontinuirano ili najmanje dva puta dnevno.

2. Redovito mehaničko čišćenje
Nastali biofilmovi ne mogu se ukloniti samo kemijskim tretmanom. Unutrašnjost cijevi treba redovito mehanički čistiti (svakih šest do dvanaest mjeseci, na primjer):

Cijevno četkanje uključuje povlačenje ili guranje okretne četke s čekinjama od nehrđajućeg čelika ili najlona kroz svaku cijev. Biofilm i sve rastresite naslage se eliminiraju na ovaj način.

Hidroblastiranje: žilavi biofilmovi mogu se učinkovito ukloniti-mlazovima vode pod visokim pritiskom (5000–10000 psi). Krajevi cijevi ne smiju se ozlijediti.

Čišćenje spužva-kuglice: Za online čišćenje, površine cijevi kontinuirano se brišu kruženjem spužvastih kuglica rashladnom vodom.

Da biste zaustavili brzi ponovni rast, sustav treba isprati i ponovo -dozirati biocidom nakon mehaničkog čišćenja.

3. Održavajte visoku brzinu vode
U turbulentnom protoku velike-brzine bakterije imaju problema s prianjanjem i stvaranjem biofilma. Za dvostruki nehrđajući čelik u opskrbi rashladnom vodom, preporuča se brzina-strane cijevi od najmanje 1,5–2,0 m/s. Rizik MIC značajno je povećan pri brzinama manjim od 1 m/s, osobito u ravnim cijevima s laminarnim protokom. Smanjite mrtve krakove, zone niskog-protoka i područja poremećenog protoka oko cijevnih listova.

4. Klonite se stagnirajućih situacija
Rashladnu vodu treba ukloniti iz izmjenjivača tijekom gašenja postrojenja ili vremena mirovanja, a cijevi treba osušiti i očistiti svježom vodom. Kao alternativa, biocid se može koristiti za održavanje niske-recirkulacije protoka. Biofilm se razvija u stajaćoj vodi, a čak i nekoliko dana stagnacije može uspostaviti SRB kolonije.

5. Odabir materijala za teške situacije
Otpornija legura može se uzeti u obzir ako biljka ima povijest ozbiljnog MIC-a čak i uz odgovarajuću obradu vode. Budući da titan (razred 2) ne pojačava aktivno prianjanje biofilma, a njegova pasivna prevlaka je stabilna čak i pod opadajućim okolnostima, titan je u velikoj mjeri otporan na MIC. Budući da se oslobađaju ioni bakra, legure bakra-nikla (90/10 ili 70/30) prirodno imaju biocidna svojstva. Oba, međutim, koštaju puno više od dupleksa. Duplex je pouzdana opcija za većinu vodeno{10}}hlađenih aplikacija uz pravilan rad i održavanje.

Kako postupiti ako se pronađe MIC
Sljedeće korake treba provesti u slučaju da dvostruki izmjenjivač pokazuje MIC piting:

Potvrdite dijagnozu metalografskom analizom poprečnog-presjeka i bakterijske kulture. Potražite naslage sulfida i karakterističnu morfologiju potkopa.

Odredite opseg umetanjem boreskopa ili korištenjem ispitivanja vrtložnim strujama za ispitivanje svake cijevi. Može li se cijev začepiti (ako ih je malo i ako je plitka) ili je potrebno ponovno zatvaranje ovisi o količini i dubini udubljenja.

Odmah poboljšajte obradu vode dodavanjem programa mehaničkog čišćenja, povećanjem doze biocida ili prebacivanjem na jači biocid. Prijeđite na kontinuirani tretman ako je biljka primala samo povremenu njegu.

Popravite ili zamijenite: Ako se stopa korozije smanjuje nakon tretmana, plitke jame (manje od 0,3 mm dubine) u cijevima s debelim-zidkama mogu biti prihvatljive. Pojedinačne cijevi moraju biti začepljene u dublje jame ili klastere. Ponovno postavljanje cijevi ili zamjena izmjenjivača savjetuje se ako je oštećeno više od 10–15% cijevi.

Ispitajte radne postupke kako biste bili sigurni da se isključivanja ispravno postupaju (ispraznite i osušite izmjenjivač). Ako je ikako izvedivo, povećajte brzinu vode.

U zaključku
Mikrobiološki izazvana korozija biološka je bitka protiv metala koja se može dobiti kombinacijom rutinskog fizičkog čišćenja s odgovarajućom kemijskom higijenom. Čak su i visoko{1}}legure izložene riziku od mikrobiološki izazvane korozije u dvostrukim izmjenjivačima od nehrđajućeg čelika hlađenim vodom-. Biofilmovi koje stvaraju bakterije koje reduciraju sulfat-i drugi mikroorganizmi osiguravaju okruženje koje je lokalno kiselo, sulfidno i deoksigenirano, što rezultira brzim pitingom koji može prodrijeti kroz stijenke cijevi u roku od nekoliko mjeseci. Održavanje brzine vode iznad 1,5 m/s, sprječavanje stagnacije tijekom obustave rada, povremeno mehaničko čišćenje (četkanje ili hidro pjeskarenje) te kontinuirani ili redoviti tretman biocidima neophodni su za prevenciju. Za život, čak i najsofisticiranija legura zahtijeva čistu atmosferu. Duplex izmjenjivači mogu ponuditi produženu uslugu-bez problema prepoznavanjem opasnosti i postavljanjem strogog rasporeda obrade vode i čišćenja cijevi. Međutim,-legura visokih performansi postaje sito ako se zanemari MIC.