Blog Ko Buijs - Microbieel geïnduceerde corrosie (MIC) in procesinstallaties.
Micro-organismen vormen de laatste jaren een steeds groter probleem in koelunits en proceswaterinstallaties. Niet alleen kan infectie van producten problemen veroorzaken maar ook zullen biofilms de warmteoverdracht nadelig beïnvloeden. Zelfs kunnen deze organismen gehele systemen dicht laten slibben en ook ernstige corrosie veroorzaken. Een voorbeeld van bacteriën die gemakkelijk corrosie initiëren zijn sulfaatreducerende bacteriën (SRB’s) die zich als een slijmerige biofilm hechten op het oppervlak en uiteindelijk sulfaat omzetten in zwavelzuur.
Door Ko Buijs - Innomet Consultancy BV
Dit betreft een sterk reducerend zuur waar roestvast staal niet tegen bestand is waardoor ernstige corrosie kan ontstaan. Zelfs beton kan hierdoor aangetast worden. Dit probleem komt extra vaak voor bij afvalwatersystemen vanwege het aanwezige hoge sulfaatgehalte. Daarbij komt de vraag of microbieel geïnduceerde corrosie (MIC) ook op kan treden in warmtewisselaars van roestvast staal. Daar kan helaas zonder meer bevestigend op geantwoord worden. Sterker nog, het kan zelfs reeds binnen een jaar leiden tot lekke pijpen. Daarom is het nuttig om het volgende praktijkvoorbeeld nader te beschouwen. Aan de pijpzijde van een warmtewisselaar bevond zich rivierwater met een temperatuur van maximaal 32°C. Aan de mantelzijde is het te koelen product aanwezig met een temperatuur van maximaal 70°C.De pijpen zijn gemaakt van roestvast staaltype AISI 316L. De rivier, waaraan het koelwater wordt onttrokken, bevindt zich op slechts enkele kilometers van de zee zodat het chloridegehalte fors zal schommelen. Afhankelijk van de rivierwaterstand, de zeewaterstand en mogelijke andere externe factoren variëren deze waarden tussen 100 en 10.000 mg/liter chloorionen.
De laatstgenoemde waarde komt in de buurt van die van zeewater terwijl de eerstgenoemde dichter bij die van rivierwater ver landinwaarts ligt. Het sulfaatgehalte in het rivierwater varieert tussen 30 en 100 mg/liter. Sulfaat is voornamelijk afkomstig van lozingen van organisch afval in het water. Een lekke pijp is over de lengte doorgezaagd en visueel geïnspecteerd. Hieruit bleek dat de lekkage begon aan de waterzijde van de pijp. Verder was aan de binnenzijde van de pijp op het pijpoppervlak een dun aangekoekt laagje te zien. Gezien het hoge sulfaatgehalte is een corrosieput onderzocht met behulp van een elektronenmicroscoop. Het zwavelgehalte bleek met zes gewichtsprocenten behoorlijk hoog te zijn. Ook het corrosieproduct in de put is geanalyseerd en hier bleek het zwavelgehalte plaatselijk nog veel hoger te zijn, namelijk gemiddeld 12%. Het hoge koolstofgehalte in het corrosieproduct bevestigt de aanwezigheid van micro-organismen aangezien deze uit organisch materiaal bestaan. De hoge zwavelgehaltes zijn een bewijs dat men hier te maken heeft met activiteit van zwavelreducerende bacteriën.
Het is namelijk uitgesloten dat de geringe sulfaatgehaltes in het water t.g.v. een directe reactie met het roestvast staal een dusdanig hoog zwavelgehalte van het corrosieproduct kunnen veroorzaken. De omstandigheden in de warmtewisselaar zijn ideaal voor de ontwikkeling van een biofilm op het metaal met daarin de sulfaatreducerende bacteriën. Het sulfaatgehalte in het water is hiervoor meer dan hoog genoeg. Vandaar dat uit deze resultaten kan worden geconcludeerd dat microbiologische corrosie een voorname rol in de corrosieschade heeft gespeeld. Het mechanisme achter corrosie door sulfaatreducerende bacteriën is kathodische depolarisatie. Een bekend type sulfaatreducerende bacterie is de desulfovibrio. Deze gedijt alleen bij aanwezigheid van sulfaat of sulfiet en onder anaerobe omstandigheden omdat meerdere lagen bacteriën op elkaar kunnen zitten. Toch is dit niet de enige oorzaak van het boven omschreven schadegeval. De materiaalkeuze is roestvast staal 316L. Het rivierwater is met een temperatuur van rond de 30°C en een chloridengehalte tot 10.000 ppm te corrosief voor roestvast staal 316L.
Hiermee is de tweede oorzaak van de schade vastgelegd en dat is een te lichte materiaalkeuze. De remedie bij dit probleemgeval zou het verwijderen van de biofilm met biociden kunnen zijn en het verder tegengaan van een nieuwe biofilm d.m.v. het intermitterend doseren van biocides zoals natriumhypochloriet. Bij vervanging is het veel beter om te kiezen voor een beter corrosiebestendig materiaal zoals 6% Mo roestvast staal (254 SMO) of titanium grade 2. Ook superduplex roestvast staal is in dit geval geschikt. Toch zal met het gebruik van dergelijke hoogwaardige typen roestvast staal toch regelmatig een biocide moeten gebruiken om een mogelijke afzetting van een biofilm te voorkomen anders kan het alsnog misgaan. Ook is het gebruik van een speciale kathodische bescherming te overwegen. Dankzij een fluctuerende stroomtoevoer zal de zuurgraad mee op en neer gaan bewegen. Hiermee remt men micro-organismen af om zich als biofilm af te gaan zetten op het metaaloppervlak.
