Onder welke specifieke combinatie van sulfaat-het verminderen van het aantal bacteriën (SRB) en de temperatuur ontwikkelt de 316 roestvrijstalen verwarmingsmantel microbieel beïnvloede corrosie (MIC) in stilstaand water

Biogeen sulfidemechanisme voor putvorming bij gematigde temperaturen

Microbieel beïnvloede corrosie (MIC) door sulfaat-reducerende bacteriën (SRB) kan putvorming veroorzaken in 316 roestvrijstalen omhulde elektrische verwarmingsbuizen die werken in stilstaand of- laagstromend water met hoge organische belasting, zoals koeltorenbassins, brandwerende opslagtanks of industriële wateropslagtanks, zelfs bij chlorideniveaus (<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 cellen/ml geven putjespercentages van 0,2-0,5 mm/jaar. Bij 50-60 graden (het hoge temperatuurbereik voor verschillende SRB-stammen) zijn meer dan 104-105 cellen/ml nodig voor gelijkwaardige putvorming. Bij temperaturen boven de 70 graden wordt de SRB-activiteit verminderd en is het gevaar op MIC minimaal. Dit artikel beoordeelt het aantal SRB's en de temperatuurlimieten voor MIC-putvorming op 316 omhulsels in stilstaand water.

Hoe SRB putjes veroorzaakt.

Sulfaat-reducerende bacteriën (bijv. Desulfovibrio, Desulfotomaculum) gedijen goed in anaërobe of micro-aerofiele omgevingen, meestal in biofilms op metalen oppervlakken. In de biofilm zet SRB sulfaat om in sulfide en metaboliseert het organische moleculen (lactaat, acetaat). Het sulfide combineert met de passieve coating op 316 om chroomoxide (Cr2O3) te produceren tot chroomsulfide (Cr2S3), dat niet-beschermend is. De snelheid van het kathodische proces wordt verhoogd door waterstofsulfide, en het metaal onder de afzetting wordt snel gecorrodeerd. Dit leidt tot plaatselijke putjes, vaak afgedekt door een "zwarte korst" van ijzersulfide (FeS) boven de put. SRB-putvorming is over het algemeen snel (0,2-1 mm/jaar) en komt voor in wateren die anders als niet-corrosief voor 316 zouden worden beschouwd.

Kwantificering van SRB-geïnduceerde putdrempels in stilstaand water

De volgende initiatie- en voortplantingssnelheden voor putvorming zijn verkregen door gecontroleerde laboratoriumtests (zoetwater 50 ppm sulfaat, 50 ppm chloride, pH 7,0) met geïnoculeerde SRB (Desulfovibrio vulgaris) in stationaire omgevingen.

SRB-celtelling (cellen/ml) Biofilmvormingstijd bij 30 graden (dagen) Temperatuur ( graden) Pitting-initiatietijd (dagen) Pittingsnelheid (mm/jr) Tijd tot perforatie (1,5 mm wand) Aanbevolen voor stilstaand water<10 None Any >365 <0.02 >75 jaar Ja
10-10² 30-60 30-40 180-300 0.02-0.05 30-75 jaar Ja 10²-10³ 20-40 30-40 90-180 0.05-0.15 10-30 jaar Acceptabel
10³-10⁴ 10-20 30-40 30-90 0.15-0.40 4-10 jaar Marginaal 10⁴-10⁵ 5-10 30-40 15-30 0.40-0.80 2-4 jaar Niet aanbevolen
10⁵-10⁶ 3-7 30-40 7-15 0.80-1.50 1-2 jaar Niet acceptabel10⁶<5 30-40 <7 >1.50 <1 year Not acceptable
10³-10⁴ 20-40 50-55 90-180 0.05-0.15 10-30 jaar Acceptabel
104-105 10-20 50-55 45-90 0.15-0.30 5-10 jaar Marginaal
10⁵-10⁶ 5-15 50-55 20-45 0.30-0.60 2.5-5 jaarNiet aanbevolen10⁶<10 50-55 <20 >0.60 <2.5 years Unacceptable
Any Any >70 Geen groei van de GAR<0.02 >75 jaar Ja
Elke willekeurige<10 Reduced activity <0.05 >30 jaar Ja
Effect van waterchemie op de ernst van SRB-putjes

Drempels voor SRB-tellingen worden beïnvloed door het sulfaatgehalte en toegankelijke organische koolstof.

Sulfaatconcentratie (ppm) Beschikbaarheid van organische koolstof (ppm BZV) SRB-telling voor pitting-initiatie (cellen/ml) Aanbevolen actie<10 Any >10⁶ (onwaarschijnlijk) Geen zorgen
10-50 <10 >10⁵ Observeer
10-50 10-100 >10⁴ Behandeling met biocide aanbevolen 50-200<10 >10⁴ Acceptable 50-200 10-100 >10³ Biocide aanbevolen 200-500<10 >10³ Monitor 200-500 10-100 >10² Biocide necessary >500 >100 >10¹ Hoog risico, behandel water
Praktische specificaties voor Dead Water Service

De volgende SRB-regeltechnieken worden voorgesteld voor 316 verwarmingstoestellen met mantel in toepassingen met stilstaand water, afhankelijk van de temperatuur en de waterkwaliteit.

Stagnatieperiode watertemperatuur SRB-controlemethode Maximaal toegestane SRB-telling Verwachte levensduur van verwarmingselement<30°C <1 month None <104 5-10 years <30°C >1 maand Biocide elke 2 weken<103 8-12 years 30-50°C <1 week None <103 8-12 years
30-50°C >1 week Biocide per week<10² 10-15 years 50-60°C Any Occasional biocide <10⁴ (natural suppression) 10-15 years >Any None Any (no growth) >15 jaar op 60 graden
Elke met waterbehandeling. Chlorering, elke (0,5-1 ppm resterend)<10² >15 jaar
SRB-pittingidentificatie in het veld

Voor MIC of SRB moet men vermoeden dat er putjes in de 316-verwarmer zitten in stilstaand water met een laag chloridegehalte (<100 ppm). Features include:

Zwarte, aanhangende sulfidekorst (FeS) boven putten, rotte eierengeur (H₂S) bij verstoring

Pitten zijn vaak halfrond van vorm, met de morfologie van een "paddestoel" of "beker".

Putten met daaromheen een biofilm-slijmlaag (wit, grijs of groen)

SRB-tellingen in bulkwater > 103-104 cellen/ml (door herhaalde verdunning of ATP-analyse)

Sulfaatreductie: reductie van sulfaat en groei van sulfide door het hele systeem

Bevestiging kan plaatsvinden door middel van een polymerasekettingreactie (PCR) of specifieke SRB-kweekkits (bijv. API-teststrips) en kan Desulfovibrio of andere geslachten van SRB identificeren. Voor dergelijke storingen bestaat de remedie uit het toepassen van een biocidebehandelingsprogramma (bijv. . 100-200 ppm natriumhypochloriet of 50- 100 ppm glutaaraldehyde, wekelijks) of overschakelen naar een meer MIC-resistente legering zoals titanium of Alloy 625.

Conclusie: Controle van SRB-activiteit om MIC-pitting te voorkomen

316 roestvrijstalen verwarmingselementen vertonen putjes in stilstaand water met SRB-tellingen van meer dan 10 3-10 4 cellen/ml bij 30-40 graden in 30-90 dagen met penetratiesnelheden van 0,2-0,8 mm/jaar. Bij temperaturen boven de 60-70 graden wordt de SRB-activiteit geremd en is het MIC-risico laag. Ingenieurs die 316 omhulsels specificeren voor brandbeveiligingstanks, koeltorenbassins of industriële wateropslag met laag debiet moeten de SRB-tellingen monitoren en er moet een biocidebehandeling worden toegepast wanneer de tellingen 10³ cellen/ml bereiken. Voor systemen met aanhoudende SRB-problemen neemt het upgraden naar titanium of het houden van de temperatuur boven de 60 graden (waar mogelijk) het risico weg. Hier bieden we een raamwerk dat het aantal SRB's en de temperatuur relateert aan meetbare starttijden en voortplantingssnelheden, waardoor kopers waterbehandelingsplannen kunnen ontwerpen om microbieel geïnduceerde corrosie bij stilstaand gebruik te voorkomen.