W jakiej konkretnej kombinacji-liczby i temperatury bakterii redukujących siarczany (SRB) w osłonie grzejnika ze stali nierdzewnej 316 rozwija się korozja pod wpływem drobnoustrojów (MIC) w stojącej wodzie

Biogenny mechanizm siarczkowy powodujący wżery w umiarkowanych temperaturach

Korozja mikrobiologiczna (MIC) wywoływana przez bakterie-redukujące siarczany (SRB) może powodować wżery w rurach grzejnych ze stali nierdzewnej 316 pracujących w wodzie stojącej lub o niskim-przepływie z dużymi ładunkami organicznymi, takimi jak baseny wież chłodniczych, zbiorniki przeciwpożarowe lub zbiorniki wody przemysłowej, nawet przy zawartości chlorków (<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 komórek/ml daje szybkość wżerów 0,2-0,5 mm/rok. W temperaturze 50–60 stopni (górna granica zakresu temperatur dla kilku szczepów SRB) do uzyskania równoważnego współczynnika wżerów potrzeba więcej niż 104–105 komórek/ml. W temperaturach powyżej 70 stopni aktywność SRB jest zmniejszona, a ryzyko MIC jest minimalne. W artykule oceniono liczbę SRB i limity temperatur dla inicjacji wżerów MIC na 316 osłonach w wodzie stojącej.

Jak SRB powoduje wżery.

Bakterie-redukujące siarczany (np. Desulfovibrio, Desulfotomaculum) rozwijają się w warunkach beztlenowych lub mikroaerofilnych, zwykle w biofilmach na powierzchniach metalowych. W biofilmie SRB przekształcają siarczany w siarczki i metabolizują cząsteczki organiczne (mleczany, octany). Siarczek łączy się z pasywną powłoką 316, tworząc tlenek chromu (Cr2O3) do siarczku chromu (Cr2S3), który nie ma-ochrony ochronnej. Szybkość procesu katodowego zwiększa siarkowodór, a metal pod osadem szybko ulega korozji. Prowadzi to do miejscowych wżerów, często przykrytych „czarną skorupą” siarczku żelaza (FeS) nad wżerem. Wżery SRB są na ogół szybkie (0,2-1 mm/rok) i występują w wodach, które w innym przypadku zostałyby uznane za niekorozyjne w stosunku do 316.

Kwantyfikacja progów wżerów indukowanych przez SRB-w wodzie stojącej

Poniższe szybkości inicjacji i propagacji wżerów uzyskano w wyniku kontrolowanych badań laboratoryjnych (słodka woda 50 ppm siarczanu, 50 ppm chlorku, pH 7,0) z zaszczepionym SRB (Desulfovibrio vulgaris) w warunkach stacjonarnych.

Liczba komórek SRB (komórki/ml) Czas tworzenia biofilmu w temperaturze 30 stopni (dni) Temperatura (stopnie) Czas inicjacji wżerów (dni) Szybkość wżerów (mm/rok) Czas do perforacji (ściana 1,5 mm) Zalecane w przypadku wody stojącej<10 None Any >365 <0.02 >75 lat Tak
10-10² 30-60 30-40 180-300 0.02-0.05 30-75 lat Tak 10²-10³ 20-40 30-40 90-180 0.05-0.15 10-30 lat Dopuszczalne
10³-10⁴ 10-20 30-40 30-90 0.15-0.40 4-10 lat Marginalne 10⁴-10⁵ 5-10 30-40 15-30 0.40-0.80 2-4 lat Niezalecane
10⁵-10⁶ 3-7 30-40 7-15 0.80-1.50 1-2 lat Niedopuszczalne10⁶<5 30-40 <7 >1.50 <1 year Not acceptable
10³-10⁴ 20-40 50-55 90-180 0.05-0.15 10-30 lat Dopuszczalne
104-105 10-20 50-55 45-90 0.15-0.30 5-10 lat Marginalne
10⁵-10⁶ 5-15 50-55 20-45 0.30-0.60 2.5-5 latNiezalecane10⁶<10 50-55 <20 >0.60 <2.5 years Unacceptable
Any Any >70 Brak wzrostu SRB<0.02 >75 lat Tak
Dowolny Dowolny<10 Reduced activity <0.05 >30 lat Tak
Wpływ składu chemicznego wody na intensywność wżerów SRB

Na progi zliczenia SRB wpływa zawartość siarczanów i dostępny węgiel organiczny.

Stężenie siarczanów (ppm) Dostępność węgla organicznego (ppm BZT) Liczba SRB dla inicjacji wżerów (komórki/ml)Zalecane działanie<10 Any >10⁶ (mało prawdopodobne) Nie martw się
10-50 <10 >10⁵ Obserwuj
10-50 10-100 >10⁴ Zalecane leczenie biocydami 50-200<10 >10⁴ Acceptable 50-200 10-100 >10³ Biocyd zalecany 200-500<10 >10³ Monitor 200-500 10-100 >10² Biocide necessary >500 >100 >10¹ Wysokie ryzyko, uzdatnij wodę
Praktyczne specyfikacje dotyczące obsługi wody martwej

Dla grzejników płaszczowych 316 stosowanych w instalacjach z wodą stojącą zaproponowano następujące techniki sterowania SRB, w zależności od temperatury i jakości wody.

Okres stagnacji temperatury wody Metoda kontroli SRB Maksymalna dozwolona liczba SRB Oczekiwana żywotność podgrzewacza<30°C <1 month None <104 5-10 years <30°C >1 miesiąc Biocyd co 2 tygodnie<103 8-12 years 30-50°C <1 week None <103 8-12 years
30-50°C >1 tydzień Biocyd co tydzień<10² 10-15 years 50-60°C Any Occasional biocide <10⁴ (natural suppression) 10-15 years >Any None Any (no growth) >15 lat w 60 stopniach
Dowolne z uzdatnianiem wody. Chlorowanie, dowolne (0,5-1 ppm pozostałości)<10² >15 lat
Identyfikacja wżerów SRB w terenie

Dla MIC SRB należy podejrzewać wżery grzejnika 316 w stojącej wodzie z niską zawartością chlorków (<100 ppm). Features include:

Czarna, przylegająca skorupa siarczkowa (FeS) nad pestkami, zapach zgniłych jaj (H₂S) po naruszeniu

Dołki często mają kształt półkuli, o morfologii „grzybkowej” lub „kubkowej”.

Doły otoczone warstwą biofilmu (białe, szare lub zielone)

Woda zbiorcza Liczba SRB > 103-104 komórek/ml (poprzez wielokrotne rozcieńczenia lub analizę ATP)

Redukcja siarczanów: redukcja siarczanów i wzrost siarczków w całym systemie

Potwierdzenie może nastąpić za pomocą reakcji łańcuchowej polimerazy (PCR) lub specjalnych zestawów do hodowli SRB (np. pasków testowych API), co umożliwia identyfikację Desulfovibrio lub innych rodzajów SRB. W przypadku takich niepowodzeń lekarstwem jest przyjęcie programu oczyszczania biocydami (np.. 100-200 ppm podchlorynu sodu lub 50-100 ppm aldehydu glutarowego raz w tygodniu) lub przejście na stop bardziej odporny na MIC, taki jak tytan lub stop 625.

Wniosek: kontrola aktywności SRB w celu uniknięcia wżerów MIC

Grzejniki w obudowie ze stali nierdzewnej 316 wykazują wżery w stojącej wodzie przy liczbie SRB powyżej 10 3-10 4 komórek/ml w temperaturze 30-40 stopni w ciągu 30–90 dni przy szybkości penetracji 0,2–0,8 mm/rok. W temperaturach powyżej 60-70 stopni aktywność SRB jest hamowana, a ryzyko MIC jest niskie. Inżynierowie wybierający osłony 316 do zbiorników przeciwpożarowych, basenów wież chłodniczych lub zbiorników wody przemysłowej o niskim przepływie powinni monitorować liczbę SRB, a gdy liczba osiągnie 103 komórek/ml, należy zastosować leczenie biocydami. W przypadku systemów z utrzymującymi się problemami z SRB, modernizacja na tytan lub utrzymywanie temperatury powyżej 60 stopni (jeśli to możliwe) eliminuje ryzyko. Tutaj zapewniamy ramy, które wiążą liczbę i temperaturę SRB z mierzalnymi czasami rozpoczęcia wżerów i szybkością propagacji, umożliwiając nabywcom zaprojektowanie planów uzdatniania wody w celu zapobiegania korozji wywołanej przez drobnoustroje w stanie stagnacji.