تحت چه ترکیب خاصی از سولفات-تعداد و دما باکتری‌های کاهش‌دهنده (SRB) غلاف بخاری فولادی ضد زنگ 316 باعث ایجاد خوردگی متاثر از میکروبی (MIC) در آب راکد می‌شود

مکانیسم سولفید بیوژنیک برای ایجاد حفره در دماهای متوسط

خوردگی تحت تأثیر میکروبی (MIC) توسط باکتری‌های کاهش‌دهنده سولفات- (SRB) می‌تواند باعث ایجاد حفره در 316 لوله گرمایش الکتریکی غلاف فولادی ضد زنگ شود که در آب راکد یا کم جریان{2} با بارهای آلی بالا مانند حوضچه‌های برج خنک‌کننده، مخازن ذخیره آتش، یا حتی در سطح مخازن نگهدارنده آب صنعتی کار می‌کنند.<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 سلول در میلی لیتر نرخ حفره شدن 0.2-0.5 میلی متر در سال را نشان می دهد. در دمای 50-60 درجه (بالاترین محدوده دمایی برای چندین سویه SRB)، تعداد بیش از 104-105 سلول در میلی لیتر برای نرخ های معادل حفره شدن مورد نیاز است. در دماهای بالاتر از 70 درجه فعالیت SRB کاهش می یابد و خطر MIC حداقل است. این مقاله تعداد SRB و محدودیت های دما را برای شروع حفره شدن MIC روی 316 غلاف در آب راکد ارزیابی می کند.

چگونه SRB باعث ایجاد حفره می شود.

باکتری‌های کاهنده سولفات{0} (مثلاً Desulfovibrio، Desulfotomaculum) در محیط‌های بی‌هوازی یا میکروآئروفیل، معمولاً در بیوفیلم‌های روی سطوح فلزی رشد می‌کنند. در بیوفیلم، SRB سولفات را به سولفید تبدیل می کند و مولکول های آلی (لاکتات، استات) را متابولیزه می کند. سولفید با پوشش غیرفعال روی 316 ترکیب می‌شود و اکسید کروم (Cr2O3) به سولفید کروم (Cr2S3) تولید می‌کند که محافظت‌کننده نیست. سرعت فرآیند کاتدی توسط سولفید هیدروژن افزایش می یابد و فلز زیر رسوب به سرعت خورده می شود. این منجر به حفره‌های موضعی می‌شود که اغلب توسط یک "پوسته سیاه" از سولفید آهن (FeS) در بالای گودال پوشیده شده است. حفره‌های SRB عموماً سریع است (0.2-1 میلی‌متر در سال) و در آب‌هایی رخ می‌دهد که در غیر این صورت تا 316 غیرخورنده در نظر گرفته می‌شوند.

کمی کردن آستانه‌های حفره‌ای SRB-در آب ساکن

سرعت شروع و انتشار حفره زیر با آزمایش کنترل شده آزمایشگاهی (آب شیرین 50 پی پی ام سولفات، 50 پی پی ام کلرید، pH 7.0) با SRB تلقیح شده (Desulfovibrio vulgaris) در تنظیمات ثابت به دست آمده است.

تعداد سلول های SRB (سلول ها/میلی لیتر) زمان تشکیل بیوفیلم در 30 درجه (روز) دما (درجه) زمان شروع حفره (روز) میزان حفره شدن (میلی متر/سال) زمان سوراخ شدن (دیوار 1.5 میلی متر) توصیه شده برای سرویس آب راکد<10 None Any >365 <0.02 >75 سال بله
10-10² 30-60 30-40 180-300 0.02-0.05 30-75 سال بله 10²-10³ 20-40 30-40 90-180 0.05-0.15 10-30 سال قابل قبول
10³-104 10-20 30-40 30-90 0.15-0.40 4-10 سال حاشیه 104-105 5-10 30-40 15-30 0.40-0.80 2-4 سال توصیه نمی شود
105-106 3-7 30-40 7-15 0.80-1.50 1-2 سال قابل قبول نیست106<5 30-40 <7 >1.50 <1 year Not acceptable
10³-104 20-40 50-55 90-180 0.05-0.15 10-30 سال قابل قبول است
104-105 10-20 50-55 45-90 0.15-0.30 5-10 سال حاشیه
10⁵-106 5-15 50-55 20-45 0.30-0.60 2.5-5 سال توصیه نمی شود106<10 50-55 <20 >0.60 <2.5 years Unacceptable
Any Any >70 بدون رشد SRB<0.02 >75 سال بله
هر کدام<10 Reduced activity <0.05 >30 سال بله
اثر شیمی آب بر شدت حفره شدن SRB

آستانه برای تعداد SRB تحت تأثیر محتوای سولفات و کربن آلی قابل دسترس است.

غلظت سولفات (ppm) در دسترس بودن کربن آلی (ppm BOD) تعداد SRB برای شروع حفره (سلول/میلی لیتر) اقدام توصیه شده<10 Any >106 (بعید است) نگران نباشید
10-50 <10 >105 رعایت کنید
10-50 10-100 >104 درمان بیوساید توصیه شده 50-200<10 >10⁴ Acceptable 50-200 10-100 >10³ Biocide توصیه شده 200-500<10 >10³ Monitor 200-500 10-100 >10² Biocide necessary >500 >100 >10¹ خطر بالا، تصفیه آب
مشخصات عملی برای سرویس آب مرده

تکنیک های کنترل SRB زیر برای 316 بخاری غلاف در کاربردهای آب راکد بسته به دما و کیفیت آب پیشنهاد شده است.

دوره ایستایی دمای آب روش کنترل SRB حداکثر تعداد مجاز SRB عمر مورد انتظار بخاری<30°C <1 month None <104 5-10 years <30°C >1 ماه بیوساید هر 2 هفته<103 8-12 years 30-50°C <1 week None <103 8-12 years
30-50°C >هفته ای یک هفته بیوساید<10² 10-15 years 50-60°C Any Occasional biocide <10⁴ (natural suppression) 10-15 years >Any None Any (no growth) >15 سال در 60 درجه
هر با تصفیه آب. کلرزنی، هر (0.5-1 ppm باقیمانده)<10² >15 سال
شناسایی حفره SRB در فیلد

برای MIC SRB، باید به سوراخ شدن بخاری 316 در آب راکد با کلرید کم مشکوک بود.<100 ppm). Features include:

پوسته سیاه سولفید چسبنده (FeS) روی گودال ها، بوی تخم مرغ گندیده (H2S) در صورت مختل شدن

گودال ها اغلب به شکل نیمکره، با مورفولوژی "قارچ" یا "فنجان".

حفره هایی با لایه لجن بیوفیلم در اطراف آنها (سفید، خاکستری یا سبز)

تعداد SRB آب حجیم > 103-104 سلول در میلی لیتر (با رقیق سازی مکرر یا تجزیه و تحلیل ATP)

احیا سولفات: کاهش سولفات و رشد سولفید در سراسر سیستم

تأیید ممکن است با واکنش زنجیره ای پلیمراز (PCR) یا کیت های کشت SRB خاص (مثلاً نوارهای آزمایش API) باشد و می تواند Desulfovibrio یا سایر جنس های SRB را شناسایی کند. برای چنین شکست هایی، راه حل اتخاذ یک برنامه درمان بیوسید (مثلاً{4}} پی پی ام هیپوکلریت سدیم یا 50-100 پی پی ام گلوتارآلدئید، هفتگی) یا تغییر به یک آلیاژ مقاوم در برابر MIC مانند تیتانیوم یا آلیاژ 625 است.

نتیجه گیری: کنترل فعالیت SRB برای جلوگیری از حفره شدن MIC

بخاری‌های 316 فولادی ضد زنگ حفره‌هایی را در آب راکد با تعداد SRB بیش از 10 3-10 4 سلول در میلی‌لیتر در دمای 30-40 درجه در 30 تا 90 روز با نرخ نفوذ 0.2-0.8 میلی‌متر در سال نشان می‌دهند. در دماهای بیش از 60-70 درجه، فعالیت SRB مهار می شود و خطر MIC کم است. مهندسانی که 316 غلاف را برای مخازن حفاظت از آتش، حوضه های برج خنک کننده یا ذخیره سازی آب صنعتی کم جریان مشخص می کنند، باید بر تعداد SRB نظارت داشته باشند و هنگامی که تعداد سلول ها به 10³ در میلی لیتر رسید، باید از درمان بیوسید استفاده شود. برای سیستم هایی که مشکلات SRB مداوم دارند، ارتقاء به تیتانیوم یا نگه داشتن دمای بالای 60 درجه (در صورت امکان) خطر را از بین می برد. در اینجا ما چارچوبی را ارائه می‌دهیم که تعداد و دما SRB را به زمان‌های شروع حفره‌های قابل اندازه‌گیری و نرخ انتشار مرتبط می‌کند و به خریداران اجازه می‌دهد تا طرح‌های تصفیه آب را برای جلوگیری از خوردگی ناشی از میکروبی در سرویس راکد طراحی کنند.