En agua de refrigeración de circulación abierta, piscinas de tratamiento de aguas residuales y sistemas de reciclaje de aguas residuales de procesos, grandes cantidades de bacterias, hongos, algas y metabolitos microbianos se acumulan fácilmente en la superficie exterior de los tubos calefactores de acero inoxidable 316. Los microorganismos se adhieren para formar un denso limo biológico, que cubre áreas locales de la pared del tubo y crea microambientes anóxicos ocluidos. Las bacterias reductoras de sulfato-, las bacterias de hierro y las bacterias productoras de ácido- dominan las actividades metabólicas dentro de la biopelícula, generando sulfuro de hidrógeno, ácidos orgánicos y precipitados corrosivos que descomponen la película pasiva rica en cromo-sobre el acero inoxidable. Este tipo de corrosión influenciada microbiológicamente (MIC) a menudo ocurre bajo depósitos biológicos delgados, mostrando características típicas de picaduras ocultas y rápida penetración local. Muchas empresas solo eliminan periódicamente las incrustaciones inorgánicas pero ignoran el control biológico de las incrustaciones, lo que provoca frecuentes fugas inducidas por MIC-en los tubos de calefacción, incluso cuando los indicadores convencionales de calidad del agua, como el cloruro y el pH, cumplen con los límites estándar. Por lo tanto, la prevención integrada de incrustaciones biológicas y la gestión de la inhibición microbiana son esenciales para bloquear la corrosión localizada de los tubos de calefacción provocada microbiológicamente.
La corrosión influenciada microbiológicamente se produce mediante la combinación del metabolismo biológico y la corrosión electroquímica. Después de que los microorganismos se adhieren a la superficie del tubo calefactor, se secretan sustancias poliméricas extracelulares para formar biopelículas pegajosas que aíslan la región cubierta del oxígeno disuelto en el líquido a granel. Dentro de la biopelícula anóxica, las bacterias reductoras de sulfato-convierten los iones de sulfato en sulfuro de hidrógeno, que reacciona con el hierro disuelto de la matriz de acero inoxidable para formar depósitos de sulfuro de hierro. Estos sedimentos de sulfuro tienen una alta conductividad eléctrica y actúan como sitios catódicos, acelerando la disolución anódica continua del sustrato de acero inoxidable circundante. Mientras tanto, las bacterias del hierro oxidan los iones ferrosos solubles en precipitados de hidróxido férrico, espesando aún más la capa de sedimento y agravando la corrosión celular por concentración de oxígeno. Los microorganismos productores de ácido-excretan ácidos orgánicos-de molécula pequeña, lo que reduce localmente el valor del pH y disuelve directamente la película pasiva, lo que acorta en gran medida el período de incubación de la corrosión por picaduras. En comparación con la corrosión común inducida por cloruro-, MIC presenta una velocidad de crecimiento de picaduras más rápida y una mayor ocultación, lo que a menudo conduce a una perforación repentina del tubo sin un adelgazamiento general obvio de la pared.
Este estudio propone cuatro estrategias de control sistemático para suprimir la corrosión influenciada microbiológicamente en 316 tubos de calentamiento de acero inoxidable.
En primer lugar, implemente dosis alternas periódicas de biocidas oxidantes y no-oxidantes para interrumpir la reproducción microbiana. Los biocidas oxidantes a base de cloro- se aplican para matar los microorganismos planctónicos y eliminar las biopelículas sueltas, mientras que los biocidas no oxidantes de isotiazolinona o sal de amonio cuaternario -se usan para inhibir la actividad de las bacterias adheridas e incrustadas dentro de un limo denso. El uso alternativo de dos tipos de biocidas cada 7 a 15 días puede prevenir eficazmente la resistencia microbiana a los medicamentos. Controle estrictamente la concentración de dosificación de biocida para evitar daños excesivos por oxidación en la película pasiva de acero inoxidable y controle el contenido de biocida residual en el agua en circulación para mantener una concentración bactericida eficaz.
En segundo lugar, combine dispersantes de alta-eficiencia con filtración de flujo lateral-en línea para evitar la deposición de lodos biológicos. Se agregan dispersantes libres de poliacrilato y fosfonato orgánico-al medio circulante para dispersar coloides microbianos, metabolitos suspendidos y pequeñas partículas inorgánicas, inhibiendo la aglomeración y adhesión de biopelículas en las superficies de los tubos de calentamiento. Equipe los sistemas de circulación con filtros de retrolavado automáticos para eliminar continuamente flóculos microbianos y contaminantes orgánicos, reduciendo la fuente de nutrientes necesaria para la proliferación microbiana. Evite zonas muertas de bajo flujo en la disposición de los haces de tubos de calefacción; Optimice la velocidad del flujo para fregar la superficie del tubo y evitar la adhesión microbiana inicial.
En tercer lugar, realice periódicamente una limpieza biológica y una reparación de pasivación de superficies para eliminar la biopelícula madura. Cuando la caída de presión del intercambiador de calor aumenta obviamente o el recuento microbiano excede el umbral, adopte una limpieza biológica alcalina para degradar el bio-limo rebelde. Después de la limpieza biológica, implemente un enjuague de varias etapas seguido de un tratamiento de pasivación local para reparar la película pasiva dañada por los metabolitos microbianos. Para calentar tubos con incrustaciones biológicas-a largo plazo, aumente la frecuencia de la limpieza ultrasónica fuera de línea para eliminar completamente los sedimentos microbianos residuales ocultos en las costuras de soldadura y las grietas, cortando la base de fijación para la formación de biopelículas secundarias.
En cuarto lugar, establecer un mecanismo dinámico de vigilancia de la calidad del agua y de alerta microbiana temprana. Detecte periódicamente el recuento bacteriano total, la concentración de sulfato, la demanda química de oxígeno y el oxígeno disuelto en el medio para juzgar el nivel de riesgo de MIC. Cuando el contenido de materia orgánica y sulfato exceda el valor de advertencia, aumente la frecuencia del biocida y fortalezca el tratamiento de filtración. Realizar periódicamente-pruebas electroquímicas in situ de las superficies de los tubos de calefacción; una fuerte caída en la resistencia a la polarización generalmente indica corrosión biológica oculta debajo de los depósitos. Optimice el rango de temperatura operativa para evitar-una temperatura del agua estable a largo plazo entre 25 grados y 40 grados, el intervalo de temperatura más adecuado para una rápida reproducción microbiana.
Los datos de aplicaciones de campo muestran que los tubos de calentamiento con biocida completo y control biológico de incrustaciones pueden funcionar durante más de 26 meses sin fallas microbiológicas por picaduras. Por el contrario, los tubos calefactores sin control microbiano sufren una perforación grave de la CIM dentro de los 5 a 10 meses de funcionamiento. En conclusión, la dosificación alterna de biocidas, el control de lodos asistido por dispersantes-, la limpieza regular de biopelículas y el monitoreo microbiano en tiempo real-pueden formar un-sistema completo de defensa del proceso contra la corrosión influenciada microbiológicamente. Estas medidas de gestión integrada eliminan el inductor biológico de la corrosión localizada oculta, protegiendo eficazmente la integridad estructural de los tubos de calentamiento de acero inoxidable 316 en entornos industriales de aguas residuales y de agua de circulación abierta.
