Какви заплахи от микробиологично индуцирана корозия (MIC) съществуват в дуплексните топлообменници с водно{0}}охлаждане от неръждаема стомана?

Повече от просто ограничение на потока, лигавото покритие в дуплексната тръба от неръждаема стомана е жива колония от бактерии, които могат да пробият дупки през стената. Дори високо{1}}легираните стомани са податливи на скрита опасност, известна като микробиологично индуцирана корозия или MIC. За да се избегнат непланирани течове и скъпи престои, от решаващо значение е да се разбере микробиологично индуцираната корозия в дуплексните топлообменници от неръждаема стомана с водно-охлаждане.

Биологичната основа на атаката
Поради тяхната превъзходна устойчивост на корозионно напукване под напрежение и хлориден питинг, дуплексните неръждаеми стомани (като 2205 и 2507) са предпочитани. Те обаче са податливи на корозия, причинена от микроби. Сулфат{4}}намаляващите бактерии (SRB) са най-честите нарушители. В застояла или бавно течаща вода, тези анаеробни микроби процъфтяват и установяват колонии в защитен биофилм, който е лигава матрица от протеини, полизахариди и клетъчен детрит, който се придържа здраво към металната повърхност.

Околната среда непосредствено под биофилма се променя драстично от обема на водата след неговото развитие. Бактериите разграждат сулфатните йони (SO₄²⁻) във водата до сероводород (H₂S) чрез консумация на органични ресурси. Аеробните бактерии, които се намират върху биофилма, консумират кислород, докато бактериалните метаболитни странични продукти произвеждат локализирана киселинност. Резултатът е микросреда, която е:

Киселинно: pH може да падне до 4.

Дезоксигениран: Предотвратява възстановяването на пасивния оксиден филм.

богат на сероводород, корозивно вещество, което се насочва към пасивните слоеве от неръждаема стомана.

В тази враждебна микросреда пасивното покритие от хромен оксид, което обикновено предпазва дуплексната стомана, става нестабилно. Питингът започва в слаби места, често при повърхностни дефекти или сулфидни включвания. Вътрешността на ямата, където условията са значително по-редуциращи и богати-на сулфиди, се колонизира от бактерии, след като ямата е започнала. Тъй като корозионната клетка е -самоподдържаща се, атаката се ускорява от бактериите, растящи в ямата и произвеждащи повече H2S.

Токсичната среда, която произвеждат бактериите, е това, което причинява ръждясването, а не самите бактерии. Само за няколко месеца биофилм с дебелина от 0,1 mm може да създаде дупка с дълбочина от много милиметри.

Причините дуплексната неръждаема стомана да не е имунизирана
Дуплексните неръждаеми стомани разчитат на тънък, окисляващ пасивен филм, за разлика от титан или някои мед-никелови сплави, които проявяват силна устойчивост на MIC поради своята оксидна стабилност или присъщи биоцидни качества. Този филм е стабилен само в неутрална до леко алкална, наситена с кислород среда. Филмът се разпада под редуциращия, кисел, натоварен със сулфиди -биофилм. Въпреки че дуплексът има по-висока устойчивост на MIC от 316L поради високото си съдържание на хром и молибден (22–25% Cr, 3–4% Mo), сплавта не е имунизирана. Въпреки че общата корозия е била минимална, са докладвани редица повреди на място, при които 2205 тръби в морска или солена вода за охлаждане са имали дълбоки MIC ями само след две до пет години експлоатация.

SRB се намират в много естествени водни пътища, включително езера, реки, океани и дори системи за пречистена охлаждаща вода с ниски нива на биоциди или застояли зони. Всеки топлообменник с водно{1}}охлаждане, който работи при температури между 20 и 60 градуса -диапазонът, в който растат повечето SRB-е уязвим, особено ако водният поток е спорадичен или се натрупват отлагания.

Инспекция и визуални MIC симптоми
MIC питинги могат да бъдат разграничени от хлоридни питинги или други видове корозия по техните отличителни характеристики:

Агресивна, подрязана морфология: Кухината отдолу е широка, плитка или с неправилна форма, наподобяваща „червеева дупка“ или мрежа от свързани микро-ями. Устието на ямката често е малко (1–3 mm).

Черни или тъмнокафяви отлагания: Железният сулфид (FeS), често срещан вторичен продукт, придава на ямата и околния биофилм катранено черен вид.

Миризма на сулфид: Когато находището е нарушено, може да има миризма на развалени яйца (сероводород).

Локализирани клъстери: MIC често се проявява като група от ями, за разлика от широко разпръснати отделни ями.

Металната повърхност извън биофилма все още е блестяща и невредима; няма общо влошаване.

Сред техниките за проверка са:

Огледайте внимателно вътрешността на тръбите за кафяви или черни отлагания или тъмни, мазни петна.

След отстраняване на биофилма тестът за проникване на багрилото може да идентифицира микропукнатини или ями.

Не-разрушителният метод за откриване на питинг в тръбите се нарича изпитване с вихрови токове (ECT). За разлика от механичните повреди, MIC ямите генерират отличителни сигнали.

Вземане на бактериална проба: Наличието на бактерии се потвърждава чрез тампон от биофилма, култивиране за SRB или чрез генетично изследване (като qPCR).

Превенция: Пазете бактериите от дома си
Необходима е много{0}}стратегия с бариери, за да се предотврати MIC в дуплексни топлообменници с водно{1}}охлаждане от неръждаема стомана. Комбинацията от следните е доста ефективна, но нито една стратегия не гарантира защита.

1. Последователно третиране с биоциди
Тъй като окисляващите биоциди пробиват биофилмите и незабавно унищожават бактериите, те са най-ефективни. Типични избори:

Хлор или хипохлорит: Поддържайте съдържанието на свободен остатъчен хлор в охлаждащата вода между 0,1 и 0,5 ppm. При тези ниски концентрации Duplex 2205 е устойчив на хлор. Питинг обаче може да е резултат от прекомерно хлориране (над 2 ppm).

Хлорен диоксид: По-малко корозивен и по-ефективен срещу биофилми от хлора. Обичайната дозировка е между 0,1 и 0,3 ppm.

Озонът е мощен окислител, който напълно се разгражда до кислород. използвани в охладителни системи със затворен контур.

За спиране на бактериалната резистентност често се използват не-окисляващи биоциди (като глутаралдехид и изотиазолони), често в комбинация с окислители. За да се поддържат остатъчни нива, биоцидът трябва да се прилага непрекъснато или поне два пъти на ден.

2. Редовно механично почистване
Установените биофилми не могат да бъдат елиминирани само чрез химическо третиране. Вътрешността на тръбите трябва да се почиства механично редовно (на всеки шест до дванадесет месеца, например):

Тръбното четкане включва издърпване или бутане на въртяща се четка с косми от неръждаема стомана или найлон през всяка тръба. По този начин се елиминират биофилмът и всякакви свободни отлагания.

Хидробластиране: Устойчивите биофилми могат да бъдат ефективно отстранени с-водни струи под високо налягане (5 000–10 000 psi). Краищата на тръбите не трябва да се нараняват.

Почистване с гъба-топка: За онлайн почистване повърхностите на тръбите се избърсват непрекъснато чрез циркулиращи гъбени топки с охлаждаща вода.

За да се спре бързото повторно израстване, системата трябва да се промие и -нанесе повторно биоцид след механично почистване.

3. Поддържайте висока скорост на водата
При турбулентен, високо{0}}скоростен поток бактериите имат проблеми със залепването и образуването на биофилми. За дуплексна неръждаема стомана в системата за охлаждаща вода се препоръчва -странична скорост на тръбата от поне 1,5–2,0 m/s. Рискът от MIC е значително повишен при скорости под 1 m/s, особено в прави тръби с ламинарен поток. Минимизирайте мъртвите крака, зоните с нисък-поток и зоните с нарушен поток около тръбните листове.

4. Избягвайте застойните ситуации
Охлаждащата вода трябва да бъде отстранена от топлообменника по време на спиране на инсталацията или време на престой, а тръбите трябва да бъдат изсушени и почистени с прясна вода. Като алтернатива може да се използва биоцид за поддържане на ниска -рециркулация на потока. Растежът на биофилма процъфтява в застояла вода и дори няколко дни стагнация могат да създадат SRB колонии.

5. Избор на материали за тежки ситуации
По-еластична сплав може да се вземе под внимание, ако дадено растение има анамнеза за тежък MIC дори при адекватно третиране на водата. Тъй като титанът (клас 2) не подобрява активно адхезията на биофилма и неговото пасивно покритие е стабилно дори при намаляващи обстоятелства, титанът е до голяма степен имунизиран срещу MIC. Тъй като се отделят медни йони, мед-никелови сплави (90/10 или 70/30) естествено имат биоцидни качества. И двете обаче струват много повече от дуплекса. Duplex е надеждна опция за повечето приложения с водно{10}}охлаждане при правилна работа и поддръжка.

Как да процедираме, ако бъде открит MIC
Следните стъпки трябва да бъдат приложени в случай, че дуплексният топлообменник показва MIC питинг:

Потвърдете диагнозата, като направите металографски анализ на напречен-срез на яма и бактериална култура. Потърсете сулфидни отлагания и отличителната подкопана морфология.

Определете степента, като поставите бороскоп или използвате тест с вихрови токове, за да изследвате всяка тръба. Дали тръбата може да бъде запушена (ако е малко и е плитка) или дали е необходима повторна тръба, зависи от количеството и дълбочината на ямите.

Подобрете пречистването на водата веднага, като добавите програма за механично почистване, увеличите дозата на биоцида или преминете към по-мощен биоцид. Променете към продължително третиране, ако растението е получавало само случайни грижи.

Поправете или сменете: Ако скоростта на корозия намалява след обработката, може да са приемливи плитки вдлъбнатини (под 0,3 mm дълбочина) в дебело-стенните тръби. Индивидуалните тръби трябва да бъдат запушени в по-дълбоки ями или клъстери. Ако повече от 10–15% от тръбите са засегнати, се препоръчва повторно поставяне на тръби или смяна на обменника.

Проучете работните процедури, за да се уверите, че спиранията се обработват правилно (източете и изсушете топлообменника). Ако изобщо е възможно, увеличете скоростта на водата.

В заключение
Микробиологично индуцираната корозия е биологична битка срещу метала, която може да бъде спечелена чрез комбиниране на рутинно физическо почистване с подходяща химическа хигиена. Дори висококачествените сплави са изложени на риск от микробиологично индуцирана корозия в дуплексни топлообменници от неръждаема стомана с водно-охлаждане. Биофилмите, образувани от редуциращи сулфат -бактерии и други микроорганизми, осигуряват среда, която е локално кисела, сулфидна и дезоксигенирана, което води до бързи питинги, които могат да проникнат през стените на тръбите за няколко месеца. Поддържането на скоростта на водата над 1,5 m/s, предотвратяването на застояли условия по време на спиране, случайно механично почистване (четкане или хидробластиране) и непрекъснато или редовно третиране с биоциди са необходими за превенция. За да живее, дори и най-сложната сплав изисква чиста атмосфера. Дуплексните топлообменници могат да предложат разширено,-безпроблемно обслужване чрез разпознаване на опасността и въвеждане на строг график за обработка на водата и почистване на тръбите. Обаче, -високопроизводителната сплав се превръща в сито, ако MIC се пренебрегне.