Как остатъчният биофилм ускорява локализираната корозия на нагревателните тръби

# Механизмът, чрез който локализираната корозия на отоплителните канали се ускорява от остатъчния биофилм. Органичните биофилми остават полепнали по стените на нагревателните тръби, заваръчните шевове и колената в циркулационните тръбопроводи за ферментация поради неадекватно CIP почистване. Тези микробни отлагания не само възпрепятстват ефективността на топлообмена; те също генерират клетки с локализирана-концентрация на кислород под филмовия слой, които непрекъснато разяждат защитния пасивиращ филм на металните тръби и проникват в драскотините на PFA покритието. Експлоатационният живот на всички видове отоплителни съоръжения е значително намален от концентрирани вдлъбнатини, неравномерно изтъняване на стените и скрити мехури, които са предизвикани от дългосрочно-покритие с биофилм върху нагреватели с покритие. Следващата таблица контрастира опасностите от корозия на биофилма за четири често срещани нагревателни материала.|Материал на нагревателната тръба|Корозионен механизъм на биофилма|Типично повредено местоположение|Видим цикъл на отказ|Стандартно противодействие на почистването|| 316 неръждаема стомана|Анаеробният метаболизъм под биофилм произвежда органична киселина; дефицит на кислород образува корозионна клетка|Заваръчни пукнатини, слабо-мъртви зони|Вдлъбнатина, която е лесно забележима в рамките на период от три до четири месеца|Гореща алкална циркулация + периодично ецване с азотна киселина|| Титан клас 2|Биофилмът консумира локално разтворен кислород, възпрепятства самовъзстановяването на TiO₂ филма;{10}} улавя следи от флуоридни примеси|Тръбни колена, опорни контактни зони|Млечно равномерно гравиране след 2 месеца|Удължена аерация по време на CIP, редовно промиване с-богата на кислород вода|| Нагревател с PFA покритие|Биофилмът се натрупва в драскотините на покритието, задържа алкален детергент вътре в междинните слоеве, за да образува мехури|Позиции на драскотини от абразия|Локални изпъкнали мехури в рамките на 4–6 месеца|Рециркулационна филтрация с висок-поток, онлайн почистване с мека четка|| Кварцово стъкло|Страничните продукти на органичните киселини корозират повърхностните микро-скрежи; остатъците от биофилм влошават щетите от алкално ецване|Всички участъци със застоял поток|Матовият матиран слой се задълбочава бързо|Киселинно промиване без смесване на основи, пълно регулиране на скоростта на потока|## 1. Основният принцип на индуцираната от биофилм-локализирана корозия Биофилмът е вискозен композитен слой, който се състои от микробни колонии, протеинови метаболити и агрегиран мицел, които са прикрепени към стената на тръбата. Той създава физическа бариера, която изолира металната повърхност от -богатата на кислород циркулираща среда. 1. Галванична клетка с разлика в концентрацията на кислород се образува, когато металната повърхност под биофилма е в анаеробна среда с ниско-кислород, докато външната повърхност на биофилма влиза в контакт със свежа течност,-съдържаща кислород. Като анод, покритата област претърпява непрекъснато разтваряне. 2. Анаеробните микроорганизми в биофилма разлагат остатъчната културална среда, за да произведат млечна киселина, оцетна киселина и други слаби органични киселини. Тези киселини са уловени под филма и не могат да бъдат разредени от основната течност, което води до локална високо{27}}киселинна микросреда, която непрекъснато атакува защитния слой. 3. Порите и пролуките на биофилма натрупват корозивни вещества на фиксирани позиции целогодишно-, образувайки постоянни корозионни слаби точки, чрез улавяне на хлоридни йони, флуоридни остатъци и алкална почистваща течност. ## 2. Еволюция на материал-специфични наранявания ### Неръждаема стомана 316 Неговият пасивен филм, който е богат на хром, зависи от непрекъснатия контакт с кислород, за да запази своята цялост. Снабдяването с кислород се прекъсва от покритието на биофилма и оксидното отлагане в пукнатините на заварката се разтваря от органични киселини. Хлоридът, който е ограничен под филма, бързо прониква в голия метал, което води до образуването на дълбоки ями. Безопасният праг ще бъде превишен от локално обогатяване на хлорид под биофилм десетки пъти, което ще доведе до изтичане далеч преди типичния сервизен цикъл, дори ако общата средна концентрация на хлорид отговаря на стандартната граница от 50 ppm. Биофилмът ще се прикрепи отново бързо след една производствена партида, ако скоростта на потока в мъртвата зона е твърде ниска, тъй като редовното пасивиране може да отстрани само повърхностния биофилм. ### Титан от клас 2 Капацитетът на титана за само-възстановяване Филмът от TiO₂ изисква постоянна концентрация на разтворен кислород, която надвишава 8 mg/L. Биофилмът консумира значително количество разтворен кислород в местната област, което прави невъзможно възстановяването на абразията. Освен това, биофилмът лесно абсорбира следи от флуорид от суровини и вода за почистване, като по този начин концентрира флуорид под слоя филм. Дори остатъците от флуорид на ниво ppb непрекъснато ще ецват титановата повърхност, което води до образуването на равномерни млечнобели мъгливи ецващи слоеве. В конвенционалните тръбопроводи ежедневните данни за мониторинг на разтворения кислород често изглеждат нормални, прикривайки ниска -кислородна корозия под биофилма, докато се появи обезцветяване на стената на тръбата. ### Нагревател с PFA покритие Ненарушените гладки повърхности на PFA са трудни за прилепване към биофилма; въпреки това микро-драскотините служат като огнища на адхезия на биофилм. Алкалната почистваща течност се улавя в каналите за надраскване от вискозни микробни отлагания. Растежът на блистера между слоевете се ускорява от изпаряването на затворена основа, което се случва след всеки цикъл на нагряване, което води до генериране на налягане на разширяване. Биофилмът също така намалява ефикасността на преноса на топлина, което налага операторите индиректно да повишават температурата на нагряване, което увеличава увреждането на покритието от топлинен стрес. ### Кварцово стъкло Кварцът е до известна степен устойчив на ерозия от органични киселини; въпреки това остатъците от биофилм задържат алкална почистваща течност по време на непълно промиване. Кристалът силициев диоксид непрекъснато се гравира от алкалната течност, която е уловена под филма, което води до образуването на матирано матирани слоеве. Грапавата матирана повърхност от своя страна полепва върху повече биофилм, което води до порочен кръг от увеличаване на площта на ецване и намаляване на здравината на структурата. Този процес лесно се причинява от напукване при термичен удар по време на студено-горещо редуване. ## 3. Натрупването на биофилм е риск в ключови производствени връзки 1. Мъртви зони с нисък поток: колена на тръбопроводи, дъна на тръбни снопове, контактни междини на скоби и вътрешни кухини на клапани; скоростта на потока на флуида е недостатъчна за цялостно измиване на прикрепените микроорганизми. 2. Недостатъчно време за задържане на CIP: операторите намаляват продължителността на циклите на алкално измиване и изплакване, за да подобрят използването на линията, което води до невъзможност за разтваряне и отстраняване на зрял биофилм. 3. Неизправност при блокиране на филтъра: Образуването на филми върху повърхностите на нагревателните тръби се ускорява от действието на нефилтрирани твърди частици като носители за прикрепване към биофилм. 4. Продължителната статична ферментация без междинна циркулация позволява достатъчно време за микробна адхезия и удебеляване на филма в дълги производствени партиди. ## 4. Всеобхватна система за контрол на биофилма за смекчаване на локализираната корозия 1. Подобрете хидравличния дизайн на тръбопровода: елиминирайте статичните мъртви зони, които са податливи на отлагане на биофилм, и модифицирайте потока на циркулационната помпа, за да гарантирате скорост на потока на стената на тръбата от най-малко 1,5 m/s. 2. Стандартизирайте целия процес на CIP почистване: стриктно се придържайте към алкално накисване, киселина неутрализация и много-етапно изплакване на пречистена вода с блокировки с фиксирано време на задържане. Освен това включете периодично декапиране с азотна киселина за отстраняване на зрелия биофилм. 3. Подобрете поддръжката на предната-филтрация: поддържайте чистотата на много-степенните филтри по време на всяка смяна, за да елиминирате носителите на твърди частици от биофилма. 4. Последователна целенасочена проверка: проверете блясъка на коляното и повърхността на заваръчния шев по време на ежедневните патрули; използвайте инфрачервено сканиране за PFA нагреватели и потенциално тестване за титан и неръждаема стомана за откриване на ранни корозионни сигнали-предизвикани от биофилм. 5. Намалете статичното време на задържане чрез извършване на циркулиращо промиване с кратък-цикъл на удължени ферментационни партиди, за да предотвратите непрекъснатото удебеляване на биофилма по стените на тръбата. В обобщение, остатъчният биофилм генерира устойчиви ниско-кислородни, силно-корозивни микросреди върху повърхностите на нагревателните тръби, които предизвикват необратима локализирана корозия във всички анти-корозионни нагревателни материали. Оптималната циркулация на флуида и стандартизираното пълно-процесно CIP почистване са основните методи за удължаване на пълния експлоатационен живот на нагревателните тръбни снопове, защита на защитните структури на повърхността на тръбата и елиминиране на прикрепването на биофилм.