Sub ce combinație specifică de bacterii reducătoare de sulfat-(SRB) și temperatură, învelișul de încălzire din oțel inoxidabil 316 dezvoltă coroziuni influențate microbian (MIC) în apă stagnată

Mecanism de sulfură biogenă pentru pitting la temperaturi moderate

Coroziunea influențată microbian (MIC) de către bacteriile-reducătoare de sulfati (SRB) poate provoca zâmburi ale tuburilor electrice de încălzire cu manta din oțel inoxidabil 316 care funcționează în apă stagnată sau cu debit redus-, cu încărcături organice ridicate, cum ar fi bazinele turnurilor de răcire, rezervoarele de stocare pentru protecție împotriva incendiilor sau rezervoarele de apă industrială, chiar și la niveluri de clor (<100 ppm) below those at which conventional pitting would not be expected. Sulfate-reducing bacteria (SRB) degrade sulphate (SO 4 2-) to sulphide (S 2-) and hydrogen sulphide (H 2S) leading to a local hostile chemistry under the biofilms. At 30-40°C (ideal SRB growth range) SRB counts >10^3 celule/mL dau rate de pitting de 0,2-0,5 mm/an. La 50-60 de grade (limita superioară a intervalului de temperatură pentru mai multe tulpini SRB), sunt necesare mai mult de 104-105 celule/mL pentru rate echivalente de pitting. La temperaturi peste 70 de grade activitatea SRB este redusă și pericolul de MIC este minim. Această lucrare evaluează numărul de SRB și limitele de temperatură pentru inițierea pitting MIC pe 316 teci în apă stagnantă.

Cum provoacă SRB pitting.

Bacteriile-reducătoare de sulfat (de exemplu, Desulfovibrio, Desulfotomaculum) se dezvoltă în condiții anaerobe sau microaerofile, de obicei în biofilmele de pe suprafețe metalice. În biofilm, SRB transformă sulfatul în sulfură și metabolizează molecule organice (lactat, acetat). Sulfura se combină cu acoperirea pasivă de pe 316 pentru a produce oxid de crom (Cr2O3) la sulfură de crom (Cr2S3), care nu este-protectivă. Viteza procesului catodic este crescută de hidrogen sulfurat, iar metalul de sub depozit este rapid corodat. Acest lucru duce la pitting localizat, adesea acoperit de o „crustă neagră” de sulfură de fier (FeS) deasupra gropii. Pitting SRB este în general rapid (0,2-1 mm/an) și are loc în ape care altfel ar fi considerate necorozive până la 316.

Cuantificarea pragurilor de pitting induse de SRB-în apa plată

Următoarele viteze de inițiere și propagare au fost obținute prin teste de laborator controlate (apă dulce 50 ppm sulfat, 50 ppm clorură, pH 7,0) cu SRB inoculat (Desulfovibrio vulgaris) în condiții staționare.

Numărul de celule SRB (celule/mL) Timpul de formare a biofilmului la 30 de grade (zile) Temperatura (grade) Timpul de inițiere a pitting (zile) Rata de pitting (mm/an) Timpul până la perforare (perete de 1,5 mm) Recomandat pentru serviciul de apă stagnantă<10 None Any >365 <0.02 >75 de ani Da
10-10² 30-60 30-40 180-300 0.02-0.05 30-75 ani Da 10²-10³ 20-40 30-40 90-180 0.05-0.15 10-30 ani Acceptabil
10³-10⁴ 10-20 30-40 30-90 0.15-0.40 4-10 ani Marginal 10⁴-10⁵ 5-10 30-40 15-30 0.40-0.80 2-4 ani Nerecomandat
10⁵-10⁶ 3-7 30-40 7-15 0.80-1.50 1-2 ani Inacceptabil10⁶<5 30-40 <7 >1.50 <1 year Not acceptable
10³-10⁴ 20-40 50-55 90-180 0.05-0.15 10-30 ani Acceptabil
104-105 10-20 50-55 45-90 0.15-0.30 5-10 ani Marginal
10⁵-10⁶ 5-15 50-55 20-45 0.30-0.60 2.5-5 aniNerecomandat10⁶<10 50-55 <20 >0.60 <2.5 years Unacceptable
Any Any >70 Fără creștere SRB<0.02 >75 de ani Da
Oricare Oricare<10 Reduced activity <0.05 >30 de ani Da
Efectul chimiei apei asupra severității pitting-ului SRB

Pragurile pentru numărul de SRB sunt influențate de conținutul de sulfat și de carbonul organic accesibil.

Concentrația de sulfat (ppm) Disponibilitatea carbonului organic (ppm DBO) Numărul SRB pentru inițierea pitting (celule/mL) Acțiune recomandată<10 Any >10⁶ (putin probabil) Nicio grijă
10-50 <10 >10⁵ Observați
10-50 10-100 >10⁴ Tratament biocid recomandat 50-200<10 >10⁴ Acceptable 50-200 10-100 >10³ Biocid recomandat 200-500<10 >10³ Monitor 200-500 10-100 >10² Biocide necessary >500 >100 >10¹ Risc ridicat, tratați apa
Specificații practice pentru serviciul de apă moartă

Următoarele tehnici de control SRB sunt propuse pentru încălzitoarele cu manta 316 în aplicații cu apă stagnată, în funcție de temperatură și calitatea apei.

Temperatura apei Perioada de stagnare Metoda de control SRB Numărul maxim permis de SRB Durată de viață așteptată a încălzitorului<30°C <1 month None <104 5-10 years <30°C >1 lună Biocid la fiecare 2 săptămâni<103 8-12 years 30-50°C <1 week None <103 8-12 years
30-50°C >1 săptămână Biocid săptămânal<10² 10-15 years 50-60°C Any Occasional biocide <10⁴ (natural suppression) 10-15 years >Any None Any (no growth) >15 ani la 60 de grade
Oricare cu tratare a apei.Clorare, orice (0,5-1 ppm rezidual)<10² >15 ani
SRB Identificarea gropilor în câmp

Pentru MIC al SRB, ar trebui să se suspecteze picking a încălzitorului 316 în apă stagnantă cu cloruri scăzute (<100 ppm). Features include:

Crustă de sulfură neagră, aderă (FeS) peste gropi, miros de ou stricat (H₂S) când este deranjat

Gropi frecvent de formă semisferică, cu morfologie „ciupercă” sau „cupă”.

Gropi cu un strat de slime biofilm în jurul lor (albe, gri sau verzi)

SRB pentru apă în vrac > 103-104 celule/ml (prin diluție repetată sau analiză ATP)

Reducerea sulfatului: reducerea sulfatului și creșterea sulfurei în sistem

Confirmarea poate fi prin reacția în lanț a polimerazei (PCR) sau anumite truse de cultură SRB (de exemplu, benzi de testare API) și poate identifica Desulfovibrio sau alte genuri de SRB. Pentru astfel de eșecuri, remediul este adoptarea unui program de tratament cu biocid (de exemplu, . 100-200 ppm hipoclorit de sodiu sau 50-100 ppm glutaraldehidă, săptămânal) sau trecerea la un aliaj mai rezistent la MIC, cum ar fi titanul sau aliajul 625.

Concluzie: Controlul activității SRB pentru a evita pitting MIC

Încălzitoarele din oțel inoxidabil 316 prezintă pitting în apă stagnantă cu un număr SRB de peste 10 3-10 4 celule/ml la 30-40 de grade în 30-90 de zile, cu rate de penetrare de 0,2-0,8 mm/an. La temperaturi peste 60-70 de grade, activitatea SRB este inhibată și riscul MIC este scăzut. Inginerii care specifică 316 mantale pentru rezervoarele de protecție împotriva incendiilor, bazinele turnurilor de răcire sau stocarea apei industriale cu debit redus ar trebui să monitorizeze numărul de SRB și tratamentul cu biocid ar trebui să fie aplicat atunci când numărul ajunge la 10³ celule/mL. Pentru sistemele cu dificultăți persistente SRB, trecerea la titan sau menținerea temperaturii peste 60 de grade (acolo unde este posibil) elimină riscul. Aici oferim un cadru care leagă numărul și temperatura SRB de timpii de pornire a pitting și ratele de propagare măsurabile, permițând cumpărătorilor să proiecteze planuri de tratare a apei pentru a preveni coroziunea indusă microbian în timpul stagării.