התפקיד של קונטמיניסטים מיקרוביולוגיים בקורוזיה של ציוד תעשייתי ותשתיות

האיום הנסתר: כיצד מזהמים מיקרוביולוגיים מניעים קורוזיה תעשייתית

קונוטמדומים מיקרוביולוגיים כולל חיידקים, פטריות ואצה מייצגים את אחד הכוחות החזקים ביותר עדיין לא מוערכים בניהול נכסים תעשייתיים.אורגניזמים מיקרוסקופיים אלה לא רק coexist עם תשתיות מתכת; הם מאיצים באופן פעיל את ההשפלה שלה באמצעות קבוצה מורכבת של תהליכים ביולוגיים ואלקטרוכימיים הידועים באופן קולקטיבי כקורטוזיציה מושפע מיקרוביולוגי (MIC).

תעשיות החל מנפט וגז לטיפול במים, משלוח ימי ועיבוד כימי כל להתמודד עם הפסדים כספיים משמעותיים בשל ה- MIC. הערכות מהאגודה הלאומית של מהנדסי קורוזיה (NACE) מצביעות על כך שהקורוזיה עולה לכלכלה העולמית כ-2.5 טריליון דולר בשנה, עם MIC תורמת שבריר משמעותית של זה.הבנת התפקיד הספציפי של מיקרואורגניזמים בקורוזיון אינה פעילות אקדמית; הוא צורך מעשי עבור כל אחד, קירור או קירור, או מחסנים ימיים אחראיים.

מאמר זה מספק בדיקה מקיפה של איך מיקרוביאלי contaminants לגרום להאיץ את קורוזיה, אשר אורגניזמים הם בעייתיים ביותר, התעשיות ביותר בסיכון, ואת האסטרטגיות כי צוותי הנדסה יכולים לפרוס כדי לזהות, למנוע, ולצמצם את הנזק הקשור MIC.

יסודות המיקרוביולוגיים השפיעו על קורוזיה

מיקרוביולוגית מושפע קורוזיה אינה מנגנון קורוזיה נפרד במובן המסורתי.במקום, היא האצה או שינוי של תהליכי קורוזיה אלקטרו-כימיים הקיימים המונעים על ידי הפעילויות המטבוליות של ⁇ s. ⁇ אלה לשנות את הכימיה המקומית על פני המתכת, ליצור תאי ריכוז, לייצר מטבוליטים קורוזיים, ושיבוש סרטים הגנה שאחרת היו איטיים בדרך כלל שיעורי קורוזיאוקריון.

התכונה המרשימה של MIC היא נוכחות של ביו-סרטים. Biofilms הם קהילות בנויות של מיקרואורגניזמים משובצים במריצה עצמית של חומרים פולימרים חוץ-תאיים (EPS) זה רזה, דמוי ג'ל דבקים משטחים מתכת ויוצר מיקרו-סביבה כי הוא שונה באופן קיצוני מהכימיה הנוזלית. בתוך pH, יכול להשתנות על ידי מספר יחידות, חמצן יכול להתרחש עד אפסי, עד רמות לאפסיביות, כי הוא יכול להתרחש עד אפסיביות, עד אפסיביות, כי הוא יכול להתרחש באופן קיצוני, כי הוא יכול להיות שונה באופן קיצוני שונה לחלוטין מן הכימיה.

ביוסרטים גם לקדם היווצרות של תאי aeration שונים.כאשר ביופיל מכסה חלקית משטח מתכת, האזור מתחת לביופיל הופך להיות מחוספס חמצן בעוד המתכת המקיפה נותרת חשופים לחמצן.ההבדל הזה בריכוז חמצן יוצר פוטנציאל אלקטרוכימי ⁇ , נהיגה קורוזיון באתר annodic מתחת ל- biofilm.זה התקפה מקומית הוא לעתים קרובות מסוכן יותר מאשר קורוזיציה אחידה כי זה יכול לחדור עמוק על פני מתכת.

כיצד Biofilms Initiate ו Accelerate Corrosion

התהליך מתחיל עם המודעות של מולקולות אורגניות על משטח מתכת נקי, להרכיב סרט מיזוג. Planktonic (חינם floating) microorganism ולאחר מכן לצרף באופן רציני, ולאחר מכן על ידי החזקה בלתי הפיך באמצעות ייצור EPS. לאחר שהקימה, הביופילם בוגר למבנה תלת-ממדי מורכב עם ערוצים עבור תחבורה תזונתית ופסולת.בשלב זה, הקהילה המיקרוביאלית יכולה לכלול מספר רב של מינים עובדתיים כדי ליצור מחלות קריקטורטיביות מאוד.

ה-EPS ממטריקס עצמו תורם לשחיתות במספר דרכים.זה יכול לקשור תצלומי מתכת, יצירת תאי ריכוז.זה יכול ללכוד סוכנים קורוזיים כמו כלורוידים או sulfates נגד פני השטח. זה גם מעכב את הפיזור של מעכבי קורוזיון, מה שהופך טיפול כימי פחות יעיל.

אחד ההיבטים המסובסדים ביותר של קורוזיה מונחת ביו-סרטים הוא כי לעתים קרובות הוא נעלם עד נזק משמעותי התרחש.ביופילים הם מטושטשים ולא חד-משמעיים, המוביל לבור, קריון קריקטורון, ועומס התמוטטות קורוזיה במקום דקת כללית.

מיקרואורגניזמים מרכזיים מעורבים ב-MIC

אף מין מיקרוביאלי יחיד אינו אחראי לכל הסביבה, החומרים, ותנאי התפעול נבחרים לקהילות מיקרוביאליות שונות.עם זאת, כמה קבוצות של מיקרואורגניזם מעורבים באופן עקבי בכישלונות של קורוזיה תעשייתית.

Sulfate-Reducing Bacteria (SRB)

חיידקים מסולפים הם האורגניזמים המוכרים ביותר ולמדו מ"מקלים" (חיידקים אנאירוביים אלה משתמשים בסולפט כמו אלקטרון מסוף מקבל בשרשרת הנשימה שלהם, הפחתתו למני sulfide (H2S) sulfide מימן מגיב אגרסיבי עם משטח ברזל ופלדה, ומייצר תרכובות ברזל כי הם קטודיים לבסיס המתכת, ובכך הקימו תאים scorrosic.

התגובה הטיפוסית כוללת את SRB צריכת תרכובות אורגניות ו sulfate כדי לייצר מימן sulfide פחמן דו חמצני. sulfide מימן ולאחר מכן להגיב עם ברזל מפרה משטח המתכת כדי ליצור sulfide מפרה (FeS), אשר הפיקה כמו שחור, לפעמים דבק שכבת sulfide ברזל זה יכול להיות קטודי פלדה, יצירת זוג גליאקלי המיוצר במהירות כדי להפחית את הקרקו, בדרך יעילה יותר של דלקת ריאות, בדרך כלל יכול להיות מסוגל להשתמש דלקת ריאות.

(FLT:0) מפיצים כגון Desulfovibrio desulfuricans, Desulfotomaculum nigrificans, ו Desulfobulbus propionicusphFLT:1 הם בדרך כלל מבודדים צינורות משוחק, מערכות הזרקת שדות נפט ומבנים ימיים.B לשגשג בסביבות אנירוביות, אבל הם יכולים לשרוד בביו-סרטים שבהם חמצן מקומי יוצר מיקרו-אווירה מתאים.

Iron-Oxidizing Bacteria (IOB)

חיידקי ברזל מחמצן מאיצים את קורוזיה על ידי חמצון ברזל מפרה (Fe2+) כדי לפרוספר (Fe3+), אשר לאחר מכן מחלחל כמו הידרוקסיום ברזל או כריות תחמוצת ברזל.תהליך זה מסיר ברזל משטח המתכת ויוצר צינורות -raated, צבעוני כי צורה תחת biofilms.

(FLT:0)Gallionella ferruginea ו Leptothrix ochraceaph:1 הם דוגמאות קלאסיות של IOB בדרך כלל נמצא במערכות הפצה מים, מגדלי קירור, צינורות פלדה. הם להפקיד כמויות גדולות של תחמוצת ferric כמו תוצר לוואי של חילוף החומרים שלהם, אשר יכול לצבור צורה עבה, ⁇ כי להאיץ תחת depositretrasive מערכות הם בעייתיים במיוחד עם אורגניזמים קשים.

שיעור ההקרוזיה מתחת לפקדות חיידקיות משוריינות ברזל יכול להיות פקודות של גודל גבוה יותר מאשר שיעור קורוזיון רקע.השחפתים מספקים גם בתי גידול מוגנים עבור אורגניזמים אחרים של MIC-causing, כולל SRB, יצירת קהילה רב-מינים שהיא אפילו יותר אגרסיבית יותר מכל מין אחד שפועל לבד.

Acid-Producing Bacteria (APB)

(חומצה אורגנית) מייצרת חומצות אורגניות (חומריות, אךריות, טקטיקות, אינטגרליות, אינטגרלית, propionic) וחומצות אורגניות (חומצה גולגולתית) כמוצרים מטבוליים. חומצות אלה מתמוססות ישירות את תווי המתכת ותחת ה- pH המקומי, מאיץ את הפירוק החומצה ה- pH של מתכות.FLT:0Acithiobus thiooxidans, למשל, ל-coulans, ל- 2, לתרכובות חומצה מדויקת, לייצר תרכובות מתכתיתות.

APB אחר, כגון:0. [Clostridium aceticum ו- Acetobacterium Woodiiigiiph 1] לייצר חומצה אצטית, שהיא אגרסיבית במיוחד משום שהיא יכולה לחדור שכבות תחמוצת מגן ולתקוף את המתכת הבסיסית. בניגוד חומצות מינרלים חזקות שנטרוללות במהירות בסביבות מטבולות, חומצות אורגניות יכולות לשמור על פעילות קורוזיטיבית אפילו ברמות pH בינוניות, מה שהופך אותן לבעייתיות במיוחד בקהילות מיקרוביות.

APB נמצא לעתים קרובות בשיתוף עם SRB ו- IOB, יצירת קונסורציום מיקרוביאלי שבו מוצרי הפסולת של אורגניזם אחד הופכים לחומרים מזינים או לאלקטרונים לקבל עבור אחר.זה שיתוף פעולה מטבולי זה תוצאות בשיעורי קורוזיה הרבה יותר מאשר כל מין אחד יכול להשיג באופן עצמאי.

פטריות ואלגה

פטריות לתרום MIC באמצעות מספר מנגנונים.FLT:0Hormoconis resinae (לשעבר Cladosporium resinae) irFLT:1 ידוע לשמצה על גרימת קורוזיה בטנקים דלק מטוסים על ידי metabolizing hydrocarbons ומייצרת חומצות אורגניות.פטריות אחרות לייצר אנזים חוץ-סלולאריים, chelators אורגני, משטחים, ו-אקטיביים שיכולים לחדור לציפוי מתכת ולזרז גם לציפוי מתכת וציפויים.

Algae, במיוחד בסביבות ימיות ורענן מים, לתרום להיווצרות ביו-סרטונים לייצר חמצן באמצעות פוטוסינתזה.הייצור של חמצן בתוך ביוסרטים יכול להגדיל את קצב התגובה הקטודודי, מאיץ קורוזיה. Algae גם לייצר תרכובות אורגניות תאיות שיכולות מורכבות מתכת ומשנה את המאפיינים המגן של סרטים פסיביים.

המגזרים התעשייתיים המשפיעים ביותר על ידי MIC

קורוזיה מושפעת מיקרוביולוגית אינה מכבדת את הגבולות בתעשייה.כל מערכת המכילה מים, חומרים מזינים אורגניים, משטחי מתכת היא פוטנציאל פגיע.עם זאת, כמה מגזרים תעשייתיים חווים MIC עם תדירות גדולה וחומרה בשל התנאים הספציפיים הקיימים בפעילותם.

תעשיית הנפט והגז

מגזר הנפט והגז הוא ככל הנראה המשפיעים ביותר על ידי MIC.Pipelines, מיכלי אחסון, מתקני ייצור, והזרקת בארות לספק סביבות מותאמות לצמיחת מיקרוביאלית. Oil ו צינורות גז מכילים לעתים קרובות מים נפרדים ממוצרים הידרופחמיים, ויצרו שכבת מים בתחתית הצינור.שלב המים הזה מכיל מלחים מומסים, חומצות אורגניות, חומרים מזינים התומכים בקהילות מיקרוביאליות חזקות.

בארות הזריקה המשמשות לשיקום שמן משופר או לפסולת מים הן בעייתיות במיוחד.המים המוזרים, בין אם מקורם מים המיוצרים, מים ים או אקוויפרים מים מתוקים, נושאים מיקרואורגניזמים וחומרים מזינים לתוך תת-קרקעיים שבו הם יכולים ליישב היטב קדומים, מסכים, היווצרות סלע.B הם בעייתיים במיוחד בהקשר זה כי הם מייצרים מימן סולפט, אשר לא רק גורם קירור של פחמן, אלא גם חומרים רעילים, אלא גם מ-חמצני.

MIC בתעשיית הנפט והגז מתבטא בהתרחשות בתחתיות צינורות, תחת התמוטטות של קורוזיה בטנקים לאחסון, והתקפה מקומית באזורים שבהם מתחים ושינויים מתכתיים יוצרים אתרים רגישים.התוצאות כוללות דליפות, פיסות, הפסקות תפעוליות וכישלונות קטסטרופליים של 2006 Prudhoe Bay באלסקה, בעוד שלא רק ייחסו לקווים פנימיים חמורים של נפט.

מים וטיפול במים

צמחי טיפול במים, מערכות הפצה ורשתות איסוף מים הם קרקע פורייה עבור MIC. נוכחות קבועה של מים, שינוי pH וטמפרטורה, ושפע חומר אורגני ליצור תנאים אידיאליים עבור microbial ⁇ . במערכות מים שתייה, צינורות ברזל קורוזיה מואצת על ידי IOB ו- SRB מוביל לתלונות מים אדומים, קיבולת הידראולית מופחתת, ריכוזי מתכת מוגברת במים מוגמרים.

מתקני טיפול במים עומדים בפני אתגרים גדולים יותר.הגיל מכיל ריכוזים גבוהים של חומר אורגני, sulfates, ומיקרואורגניזמים.תנאים האנירוביים בקווי תפירה לקדם פעילות SRB, המוביל לדור sulfide מימן.כאשר מימן sulfide ventsulfide לתוך חלל הראש של צינורות ו manholes, הוא מחמצן על ידי sfurulating כגון חיידקים: LTigic כגון varicialsicialsigicials גרם נזק varicials:

מבנים ימיים ומחופים

סביבות ימיות מספקות מים עם סליציטי גבוהה, חומרים מזינים בשפע, וקהילה מיקרוביאלית מגוונת. Offshore פלטפורמות, משחות ספינות, מיכלי כדוריות, צינורות תת-ימיים כל ניסיון MIC במים ים. היווצרות של ביו-סרטים על ספינות גדל, מקטין את יעילות הדלק, ומייצר תנאים להאצת מתקני קורוזיה מקומיים, אשר חלופיים בין מים ומסעות, במיוחד, הן מיקרו-דלקתיים רטובים, כי הם תנאי צמיחה רטובים של מחזוריים.

בייצור שמן וגז offshore, מים הים מוזרק לעתים קרובות לתוך מאגרים עבור תחזוקה לחץ.ללא טיפול הולם, המיקרואורגניזמים במי הים המוזרקים יכולים ליישב את מערכת הייצור כולה, מן ההזרקה היטב מתקני הפרדה.החומר וכתוצאה מכך MIC יכול לגרום כישלונות בצנרת, צינורות זרימה וציוד העליון, המוביל להתערבויות יקרות והפסד.

מערכות מים מגניבות

מגדלי קירור תעשייתיים וחילופי חום מספקים מים חמים, עשירים תזונתיים התומכים בצמיחה מיקרוביאלית.נוכחות של ביו-סרטים על פני השטח של החלפת חום מפחיתה את יעילות העברת החום, מגבירה את הירידה בלחץ, ויוצרת תנאים לקורטוזיציה מתחת לדלוז. MIC במערכות קירור בדרך כלל מתגלה כמו בסגסוגת נחושת ורכיבי פלדה אל-חלד, לעתים קרובות באזורי נתוך או באזורים סטריאניים.

הטמפרטורות החמות (20-45 מעלות צלזיוס) וקלט תזונתי מתמשך מחלקיקים ודלפות תהליכים הופכים מגדלי קירור אידיאליים של בתי גידול מיקרוביאליים.ללא טיפול ביו-צידה יעיל ניטור, ביו-סרטים יכולים להתפתח בתוך ימים של סטארט-אפ מערכת, תוך מתן אופטימיזציה של תהליכי קורוזיה כי פשרה ציוד אינטגראלי לאורך זמן.

עתיד הכוח הגרעיני

אפילו תעשיית הכוח הגרעינית אינה חסיןת ל-MIC.למרות שהלאות הקרירטיביות העיקריות בצמחים גרעיניים פועלות עם מים מטוהרים מאוד, מערכות משניות ועיגולים קירור עוזרים הן פגיעות.הספקים של MIC תועדו במערכות הגנה אש, קווי מים קירור, וקבורו בצנרת במתקנים גרעיניים.נוכחות MIC במערכות הקשורות לבטיחות מעלה חששות לגבי יושרה מבנית ואמינות מבצעית ארוכת טווח, הדורשות ופרוטוקולים.

תעשיות כימיות ומעבדות

צמחים כימיים העוסקים במגוון רחב של מוצרי מזון, ביניים, ומוצרים לעתים קרובות נתקלים MIC במקומות בלתי צפויים.אחסון טנקים עבור כימיקלים אורגניים, מערכות מים תהליכים, ויחידות טיפול פסולת יכול כולם לתמוך בצמיחה מיקרוביאלית.נוכחות של קורוזיה תחת בידוד (CUI) מסבך עוד יותר את התמונה: מלכודות חומרים בידוד וליצור סביבות שבהן מיקרואורגניזמים יכולים לשגשג במגע עם פני מתכת, אפילו בטמפרטורות גבוהות יותר.

מכניזם של מיקרוביולוגי השפיע על קורוזיה

הבנת החסמים המכניים של MIC חיונית לבחירת אסטרטגיות מייגציה מתאימות.המנגנונים מגוונים ולעתים קרובות פועלים במקביל, אך ניתן לסווגם למספר מסלולים נפרדים.

ייצור כימי Mechanism

המנגנון הישיר ביותר כולל מיקרואורגניזמים המייצרים חומרים מטבוליים קורטוזיים. SRB מייצרים מימן sulfide, אשר מגיב עם ברזל כדי ליצור sulfide קטודות וצורכים מימן מאתרים קטוודיים. APB מייצרת חומצות אורגניות ולא אורגניות הממיסות סרטים פסיביים הגנה ותוקפים את המתכת הבסיסית.

הקינטיקה התגובה של ייצור כימי MIC יכול להיות מהיר באופן מפתיע.במחקרים מעבדה, תרבויות SRB הוכח להגדיל את שיעורי קורוזיה של פלדה פחמן על ידי גורמים של 10 עד 100 בהשוואה לפקדים סטריליים.השיעורים בפועל תלויים בטמפרטורה, זמינות תזונתית, צפיפות האוכלוסייה מיקרוביאלית, והמין הספציפי הנוכחי.

ייצור תאים ריכוז

ביוסרטים ופקדונות מיקרוביאליים יוצרים הבדלים מקומיים בהרכב כימי על פני השטח המתכת.תאים שונים בצורת כאשר חמצן נצרך מתחת לביופילים עבים, יצירת אזור annodic מרוקן חמצן מוקף באזורים קטודיים עשירים בחמצן. Chloride ו anions אגרסיביים אחרים יכולים להתרכז תחת פיקדונות, מאיץ התקפה מקומית.

קטוודי דה קוטביזציה

מנגנון חשוב במיוחד, במיוחד עבור SRB, הוא קטוודי דה קוטליזציה. במהלך קורוזיה של ברזל בסביבות אנירוביות, התגובה קטודי היא צמצום פרוטונים גז מימן.התגובה הזו היא איטית וקצבה תחת תנאים רגילים.אבל, SRB יש אנזימים מימן המאפשרים להם לצרוך מימן קטוודי כאלקטרון על ידי הסרת מימן ממתקן המימן, במיוחד כדי להאט את ה-קרקע.

הרס סרטים מוגנים

מתכות רבות ⁇ מסתמכות על סרט חד-חמצני או סרט פסיבי של עמידות קורוזיה. Stainless Steels, למשל, ליצור סרט פסיבי עשיר כרום המספק עמידות קורוזיה מעולה בסביבות רבות.מיקרואורגניזמים מסוימים, במיוחד IOB ו- sulfur-חמצןidizing, יכולים לייצר metabolites אגרסיביים כי לשבור את הסרטים המגינים האלה.

בנוסף, רכיבי EPS המיוצרים על ידי ביוסרטים יכולים למקם את השדות המתכתיים של סרטים פסיביים, לערער אותם ולקדם התמוטטות סרט.מנגנון זה בעייתי במיוחד במערכות שבהן הפסיביות היא האסטרטגיה העיקרית להגנה על קורוזיה, כגון קווי מים קירור נירוסטה ותהליך כימי.

המונחים: Galvanic Cell Formation

תוצרי לוואי מיקרוביאליים כגון sulfides ברזל מפעילות SRB יכולים להפקיד על משטח מתכת כמו שכבות התנהגות חשמלית.אם הפקדונות האלה הם קטודי יחסית למתכת הבסיסית, הם מקימים תאים גליאניים שמניעים קורוזיה מקומית.הזרם הגלקטי יכול להיות משמעותי, המוביל לחדירה מהירה באתרי annodic.מנגנון זה הוא ייחודי מפיתוח תא כי זה כרוך בהבדלים אלקטרוכימיים במקום חומרים כימיים שונים.

גילוי ובדיקה של MIC

ניהול MIC יעיל דורש זיהוי בזמן.על ידי הזמן גלויה או דרך חדירה נוצר, נזק משמעותי כבר צבר.תוכנית ניטור פרואקטיבית המשלבת טכניקות זיהוי מרובות מציע את הסיכוי הטוב ביותר לזהות MIC לפני שהוא פוגע באמינות הנכסים.

שיטות מבוססות תרבות

שיטות תרבות מסורתיות כרוכות באיסוף דגימות מים, דגימות ביופיל, או מוצרי קורוזיה ומינוף אותם על מדיה צמיחה סלקטיבית כדי למנות קבוצות מיקרוביאליות ספציפיות.Serial dilution טכניקות כגון המספר הסביר ביותר (MPN) שיטה משמשים נרחב לכמת SRB, APB, ואוכלוסיות IOB במערכות מים תעשייתיות. בעוד שיטות אלה הן בעלות נמוכה יחסית ומספקות נתונים כמותיים, יש להם פוטנציאל גבוה יותר כדי לזהות את התנאים של מחלות מיקרוביות.

שיטות מולקולריות

טכניקות מולקולריות פיתחו מהפכה בזיהוי MIC בשנים האחרונות.תגובת שרשרת פולימרים קוונטית (qPCR) מאפשרת זיהוי מהיר, ספציפי של מיקרואורגניזמים מטרה ללא צורך בטיפוח.על ידי מיקוד הגן RNA ribosomal או גנים פונקציונליים כגון הפחתת סולפיט (dsilite sulfase) ב- SRB, qCR יכול לספק תוצאות בתוך ימים.

הדור הבא של ריצוף (NGS) ו metagenomics מציעים אפילו יותר החלטה על ידי אפיון הקהילה המיקרוביאלית כולה בדגימה. שיטות אלה יכולות לזהות אורגניזמים לא תרבותיים ובלתי צפויים, לספק תמונה מקיפה של אקולוגיה המיקרוביאלית באתר קורוזיה. בעוד יקר יותר ודורש מומחיות אנליטית מיוחדת, NGS הפך נגיש יותר ויותר ומשמש כיום באופן שגרתי בתוכניות ניטור נכסים גבוה.

ניטור אלקטרו-כימי

טכניקות אלקטרוכימיות מספקות הערכה בזמן אמת, ב-itution של פעילות קורוזיה. עמידות קואר קוטביזציה (LPR) ו-Electronic Impedance spectroscopy (EIS) יכולה למדוד את שערי קורוזיה ולבדל בין התקפה כללית ומקומית אלקטרוכימית ניתוח רעש אלקטרוכימי רגיש במיוחד לאירועים קורוזיים מקומיים כגון פיזור ויכול לזהות את תחילת הנזק הנראה לפני התרחשות הנזק.

בדיקות מיוחדות המיועדות למעקב MIC משלבות חיישנים ביולוגיים לצד חיישנים אלקטרו-כימיים.בדיקות אלה יכולות למדוד פרמטרים כגון עובי ביו-film, פעילות מטבולית ו- pH מקומי, ולספק תמונה מלאה יותר של הסיכון MIC במיקום מסוים.

טכניקות בדיקה גופנית

בדיקה גופנית ישירה נשאר חיוני לאישור ולאפיון נזק MIC. רדום בדיקה (UT) יכול למדוד עובי קיר וגילוי בורות, בעוד בדיקות קוליות מערכיות (PAUT) מספק הדמיה מפורטת של נזק קורוזיה.רדיוגרפיה, בדיקות עדכניות, ודלפת שפעת מגנטית (MFL) משמשים גם ביישומים ספציפיים.

כלים של In-line (ILI) ידועים בעיקר כחזירים חכמים, משמשים נרחב בתעשיית הנפט והגז כדי להעריך את המצב הפנימי של צינורות. בעוד כלים ILI נועדו בעיקר לזהות אובדן מתכת פגמים גיאומטריים, כלים מתקדמים יכולים לאפיין את המורפולוגיה בדרכים המסייעות להבחין בין MIC ממנגנוני קורוזיון אחרים.

אסטרטגיות מניעה ובקרה

מניעת MIC דורש גישה רב שכבתית המתייחסת לתנאים הסביבתיים התומכים בצמיחה מיקרוביאלית, מצב פני השטח המתכת, והפרמטרים התפעוליים של המערכת.שום התערבות יחידה אינה יעילה באופן אוניברסלי; התוצאות הטובות ביותר מגיעות מתכניות משולבות המשלבות בקרת הנדסה, טיפול כימי, ניטור.

בחירה חומרית

בחירת חומרים עם התנגדות טבועה MIC היא האסטרטגיה הבסיסית ביותר למניעת הריון סגסוגת עמיד בפני קורוזיה כגון נירוסטה פלדה (ציוני 304L, 316L, ו פלדות אל-חלד דופלקס) מציעים התנגדות משופרת ל MIC בהשוואה לפלדה פחמן, אבל הם לא חסינים.אפילו חומרים מסגסוגת גבוהה יכולים לסבול MIC אם הסרט הפסיבי הוא נפגע, במיוחד באזורים ננואלים וחום אזורים נגועים.

חומרים לא-מטאליים כגון פלסטיק של סיבים-reinforced (FRP), פוליאתילן בעלות רגישות גבוהה (HDPE), ופוליוויניל chloride (PVC) אינם מתנגשים ויכולים להיות חלופות מצוינות עבור פישוט ורכיבים בסביבות MIC-prone. עם זאת, חומרים אלה יש מגבלות אחרות, כולל דירוגי לחץ נמוכים ורגישות לנזק מכני, כי חייב להיות נחשב בתהליך העיצוב.

ציפויים מוגנים וציפויים מספקים מחסום בין פני השטח המתכת והסביבה הקורוזית.Efoxy, Polyurethane, ו fusion-boned epoxy (FBE) משמשים בדרך כלל להגנה פנימית של צינורות וטנקים. עם זאת, ציפויים חייבים להיות מיושם כראוי ובדיקה; פגמים בציפוי יכולים להפוך לאתרים של התקפה MIC מרוכז מאוד.

טיפול כימי

biocides הם הגישה הכימית הנפוצה ביותר לשליטה MIC. Oxidizing biocides כגון chlorine, chlorine דו חמצני, ברוקר, ואוזון משמשים נרחב במערכות מים קירור ומתקני הזרקת מים. Chlorine יעיל נגד ספקטרום רחב של מיקרואורגניזמים והוא זול יחסית, אבל זה יכול להיות נצרך על ידי חומר אורגני והוא פחות יעיל נגד אורגניזמים biofilm מעוכב.

biocides non-oxidizing כולל glutaraldehyde, tetrakis (hydroxymethyl)phosphonium sulfate (THPS), ותרכובות ammonium quaternary מספק חלופות כי הם פחות מושפעים על ידי עומס אורגני ויכול לחדור biofilms ביעילות רבה יותר. הרבה מפעילי להשתמש תוכניות סיבוב ביו-cide כי חלופי בין חמצון לבין לא חמצון לא חמצון למנוע את ההתפתחות של עמידות מיקרוביאלית.

מעכבי קורוזיה משמשים לעתים קרובות לצד biocides. , amines ו מעכבי קורוזיה אחרים יכולים לספק הגנה נוספת על ידי יצירת שכבת מגן מתמשכת על פני השטח המתכת.

ניהול מים

שליטה בכימיה המים התומכת בצמיחה מיקרוביאלית היא אסטרטגיה נוספת למניעת הריון. הסרת חומרים מזינים באמצעות סינון, צמצום רמות פחמן אורגניות, ושליטה ב- pH וטמפרטורה יכולה להאט את קצב הצמיחה המיקרוביאלית. במערכות סגורות, שמירה על רמות חמצן נמוכות מתמוססות יכולות לדכא אורגניזמים אירוביים, אם כי anaerobic SRB עדיין יכול לשגשג.

ניקוי מכני

הסרת פיזיקלי של ביו-סרטים והפקדות היא חיונית לניהול חזירים מבוססי MIC. פייפר (כלי צנרת) משמשים להסרת פיקדונות מפני צינורות וליישם כימיקלים לניקוי.בחילופי חום, ניקוי באמצעות מצחצוצים, גרוטנים, או מטוסי מים בלחץ גבוה יכולים לשחזר יעילות העברת חום ולהסיר את ההפקדות המופעלות על ידי קורוזיציה ותדירות ניקוי חייב למנוע אופטימיזציה למנוע שיבושים כדי לצמצום של שיבושים תפעוליים.

הגנה קטוודית

הגנה קטוודית (CP) משמשת נרחב למניעת קורוזיה של מבנים מתכתיים קבורים ומפוצצים.בתאוריה, CP יכול להגן מפני MIC על ידי קיטוב משטח המתכת לפוטנציאל שבו פירוק אנדיק הוא בלתי אפשרי מבחינה תרמודינמית. בפועל, יעילות CP נגד MIC היא מוגבלת.ביופילות ופיקוח מוצרי קורוזי יכול להגן על פני השטח מפני זרם ההגנה, אשר יוצר אזורים מבוזרים אחרים, בנוסף, אשר יכולים לסבול את ה- pH לא מוגבל.

כדי ש-CP יהיה יעיל נגד MIC, יש לתכנן אותו עם סטיות נוכחיות גבוהות יותר ורודות ממותרות יותר מאשר יידרשו עבור בקרת קורוזיה קונבנציונלית. ניטור רגיל של פוטנציאלים CP והתפוקה הנוכחית חיוני כדי להבטיח שהמערכת מספקת הגנה נאותה.

קונצנזוס כלכלי ומבצעי של MIC

ההשפעה הפיננסית של MIC מרחיבה הרבה מעבר למחיר הישיר של חומרים ותיקונים.כאשר MIC גורם דליפת צינורות או כשל בציוד, ההשלכות ארקייד דרך כל המבצע.התפוקה נסגרה, תיקונים חירום, תיווך סביבתי, קנסות רגולטוריים, ונזק מוניטין לתרום עלויות שיכולות לעלות על הערך הראשוני של הנכס המושפע.

מחקר שנערך על ידי מינהל הכבישים הפדרלי בארה"ב מעריך כי קורוזיה עולה כלכלת ארה"ב כ 76 מיליארד דולר בשנה, עם MIC תורמת כ -10-20% מסך זה.בתעשיית הנפט והגז בלבד, כשלים הקשורים ל- MIC מהווים אחוז משמעותי של תקריות צינורות.המנהלת פיפירית וחומרים מסוכנים (PHA) מראה כי קורוזציה פנימית, קטגוריה כוללת אחת של כישלונות בארה"ב.

מעבר לעלויות ישירות, MIC מפחית את היעילות התפעולית.ביופילים במערכות מים קירור מגבירים את צריכת האנרגיה על ידי צמצום יעילות העברת חום. צינורות מחומצים דורשים יותר אנרגיה שואבת כדי להעביר נוזלים.צמצם את כוחות תוחלת החיים של נכסים מוקדם, מאיץ מחזורי הוצאות הון.עבור תעשיות הפועלות על שולי דק, ההשפעה המצטברת של MIC יכולה להיות ההבדל בין רווחיות והפסד.

טכנולוגיות מתפתחות וכיוונים עתידיים

תחום המחקר וניהול MIC ממשיך להתפתח במהירות.התקדמות במיקרוביולוגיה מולקולרית, טכנולוגיית חיישן, וחומרים מדע הם יצירת כלים חדשים לאיתור, מניעה והפחתה.

מעקב אמיתי-Time Biofilm

חיישני אופטי ואלקטרוכימי שיכולים לזהות היווצרות ביו-סרט בזמן אמת הופכים זמינים מבחינה מסחרית.חיישנים אלה מודדים שינויים בשטף, אימפולס, או העברה חום על פני השטח החיישן כדי לציין את נוכחות ופעילות של ביו-סרטים. כאשר משולבים עם בקרה פיקוח ורכישת נתונים (SCADA) מערכות חיישנים אלה יכולים לגרום לביצועים ביו-צידה אוטומטיים או ניקוי כאשר פעילות ביו-סרטמה מגיעה לסף שנקבע מראש.

טכנולוגיות Biocide-Enhancing Technologies

גישות חדשות לאספקת ביו-סידה משפרות את היעילות תוך צמצום הצריכה הכימית.דור הביו-צידה אלקטרוכימי מייצר מינים חמצון ב- situ, תוך חיסול הצורך באחסון כימי וטיפול.אסאונד יכול לשבש ביו-סרטים ולשפר את חדירת הביו-צידה, בעוד שדות חשמליים הדופק יכולים לפגוע במזכרי תאי מיקרוביאלי ללא שימוש בכימיקלים.

נוגדנים וחומרים

מחקר לציפויים אנטימיקרוביאליים המונעים היווצרות ביופילם מתקדם.מתאים המשלבים כסף, נחושת או תות אבץ, כמו גם חומרים פולימרים עם תכונות אנטימיקרוביאליות אינטרימיות, מפותחים ונבדקים עבור יישומים תעשייתיים. בעוד ציפויים אלה מראים הבטחה במחקרים מעבדה, הביצועים ארוכי הטווח שלהם בתנאים של העולם האמיתי והתאמה שלהם עם מערכות הגנה קיימות של אזורי חקירה פעילים.

מודלים חיזוי

למידת מכונה ואינטליגנציה מלאכותית מוחלים על מנת לחזות את הסיכון של MIC בהתבסס על פרמטרים תפעוליים, נתוני כימיה מים, ורשומות כישלונות היסטוריות.מודלים אלה יכולים לזהות תנאים התומכים בפיתוח MIC ולהמליץ על פעולות מונעות לפני הנזקים.כפי שהנתונים הופכים לזמינים יותר, כלים חיזוייים יותר יהפכו ליותר ויותר יקר עבור תוכניות ניהול נכסים.

מסקנה

contaminants מיקרוביולוגיים אינם נוסעים פסיביים במערכות תעשייתיות; הם סוכנים פעילים של השפלה חומרית.באמצעות היווצרות של ביו-סרטים, ייצור של metabolites קורוזיות, ויצירת סביבות אלקטרוכימיות מקומיות, המיקרואורגניזמים מניעים תהליכי קורוזיה שיכולים להתפשר על הבטיחות, האמינות והכלכלה של פעולות תעשייתיות כמעט בכל מגזר.

ניהול MIC יעיל דורש הכרה כי קורוזיה ביולוגית שונה באופן יסודי מן קורוזיה כימית קונבנציונלית.זה דורש שיטות זיהוי מיוחדות, אסטרטגיות בקרה ממוקדות, וגישה ניהולית מתייחסת לפעילות מיקרוביאלית כתהליך משתנה כדי להיות במעקב ובקרה ולא תופעה טבעית בלתי נשלטת.

התעשיות שמשקיעות בהבנת האתגרים המיקרוביאליים שלהן, פריסת טכנולוגיות ניטור מתאימות, וליישם תוכניות מיגנציה משולבות יהיו ממוקמות בצורה הטובה ביותר כדי להגן על התשתית שלהן מפני האיום הנסתר אך חסר הפשר של המיזוג המושפעים מבחינה מיקרוביולוגית.כפי שביקוש לאנרגיה גלובלית ממשיך לעלות ועידני תשתיות, החשיבות של ניהול MIC רק תגדל.הארגונים שמשתפים צעדים היום תמנעו אסון הרסני מחר ולהבטיח את השלמות ארוכת הטווח של נכסיהם הקריטיים ביותר.