EN
Hvorfor svigter metalskrabere i spildevandsmiljøer
H₂S, organiske syrer og mikrobiologisk påvirket korrosion (MIC) accelererer metaldeteriorering
Når hydrogen-sulfid (H₂S) trænger ind i kloaksystemer, omdannes det til svovlsyre, som angriber de beskyttende oxidlag på metaloverflader. Samtidig sænker alle disse organiske syrer pH-niveauet til under 4, hvilket skaber ekstremt aggressive forhold, der ødelægger de tynde beskyttende film på metaller. Derudover er der mikrobiologisk påvirket korrosion (MIC), som gør situationen endnu værre. Disse sulfat-reducerende bakterier (SRB) spiser både sulfater og metallerne selv og forårsager korrosionshastigheder, der er 200–400 % højere end ved almindelige ikke-biologiske korrosionsprocesser. Ifølge forskellige korrosionstekniske rapporter slitter rustfrit stål-komponenter, der udsættes for disse forhold, typisk 0,8–1,2 millimeter om året. Det hjælper med at forklare, hvorfor næsten halvdelen (ca. 43 %) af metalskrabere, der anvendes i sure miljøer inden for renseanlæg, skal udskiftes hvert 18. måned eller deromkring. De økonomiske konsekvenser stiger hurtigt, når udstyret gentagne gange svigter for tidligt.
Galvanisk korrosion og pitting i rustfrit stål og støbejernsskraberdele
Når forskellige metaller kommer i kontakt med hinanden – for eksempel rustfrie stålskruer, der sidder på støbejernsrammer – dannes der galvaniske celler mellem dem. Disse små elektrokemiske reaktioner nedbryder materialerne op til tre til fem gange hurtigere end almindelig korrosion ville gøre det alene. Chloridioner finder gerne vej gennem små fejl i overfladen af rustfrit stål. Når de først er trængt ind, begynder de at danne disse skadelige pitter, der virkelig svækker konstruktionen. Vi har set tilfælde, hvor den strukturelle integritet falder med omkring 40–60 procent efter blot et par års udsættelse. Støbejern har imidlertid også sine egne problemer. Grafiten i disse materialer korroderer typisk først, mens ferritdelene opløses og efterlader noget, der ligner svejtsk ost, men som ikke længere er stærkt nok til at holde noget sammen. Situationen bliver endnu værre, når pH-niveauet falder under 4 – hvilket sker ret ofte i nærheden af industriområder. Pludselig begynder den udstyr, der skulle have varet i ti år, at svigte allerede efter to år. Vedligeholdelsespersonale bruger cirka 74 procent mere penge på at reparere disse metalfejl sammenlignet med at udskifte dele med plastikskrabere – hvilket måske lyder dyrt i starten, men på længere sigt resulterer i besparelser.
Hvordan plastskrapere opnår fremragende korrosionsbestandighed
Elektrokemisk inaktivitet: Ingen oxidation eller ionudvaskning i aggressiv spildevandskemi
Materialer såsom ultra-højmolekylær polyethylen (UHMWPE) og nylon 6/66 skiller sig ud, fordi de ikke reagerer kemisk under krævende forhold. Disse tekniske polymerer oxideres slet ikke og frigiver ikke ioner, når de udsættes for korrosiv spildevand. Det, der gør dem særlige, er deres molekylære sammensætning, som slet ikke leder elektricitet, så der ikke er nogen risiko for galvanisk korrosion mellem forskellige materialer. Densitetsområdet for disse plastmaterialer ligger omkring 0,94–0,98 gram pr. kubikcentimeter, hvilket skaber så tætte overflader, at mikrober har svært ved at fastholde sig, og kemikalier har svært ved at trænge igennem. Selv ved klorkoncentrationer op til 500 dele pr. million eller svovlsyreopløsninger med en pH-værdi under 1 holder disse materialer sig bemærkelsesværdigt godt, idet ca. 98 % af deres korrosionsbestandighed bevares. Accelererede laboratorietests over tid viser også noget imponerende: efter en ækvivalent virkelighedsnær udsættelse svarende til ca. 10.000 timer under ekstremt sure til basiske forhold (pH 2–12) bibeholder materialerne ca. 89 % af deres oprindelige trækstyrke. Denne type holdbarhed betyder, at polymerkomponenter kan vare langt længere end traditionelle metalalternativer, inden de viser tegn på nedbrydning.
Kemisk bestandighedsprofil for Nylon 6/66 og UHMWPE over for sulfider, restklor og organiske stoffer ved lav pH
Nylon 6/66 tåler meget godt brintsvovlkoncentrationer som forekommer i disse anaerobe fordøjere. UHMWPE har derimod en vandafvisende overflade, der holder de sure forbindelser væk ved lavere pH-værdier, hvilket typisk angriber metaloverflader ret aggressivt. Når det gælder modstand mod klor-desinficerende midler og revner forårsaget af sulfider, overgår disse plastmaterialer epoksy-beklædte metaller med en faktor fire ifølge nogle accelererede tests, der er udført på dem. Og al denne kemiske bestandighed gør faktisk også en stor forskel på omkostningssiden. Undersøgelser af spildevandsanlæg viser, at driftspersonale besparer omkring to tredjedele af samlede omkostninger ved at anvende disse materialer i stedet for rustfrit stål.
Fordele ved plastskraberdesign ud over korrosionsbestandighed
MIC-mindskelse: Ikke-ledende og ikke-næringsgivende overflader hæmmer dannelse af biofilm fra sulfat-reducerende bakterier (SRB)
Kunststofskrabere virker faktisk ret godt mod mikrobiologisk påvirket korrosion (MIC), fordi de fjerner to store faktorer, der forårsager den: elektrokemiske reaktioner og tilgængelige næringstoffer. Kunststoffens materiale leder ikke elektricitet, så det forstyrrer den måde, hvorpå sulfatnedbringende bakterier (SRB) overfører elektroner under deres stofskifteprocesser. Desuden indeholder kunststof ikke metal og ingen kulstofkilder, så der er intet, som bakterierne kan fastholde sig til, når de danner disse irriterende biofilm. Forskning fra renseanlæg viser, at ultra-højmolekylær polyethylen (UHMWPE) kan reducere SRB-biofilms fastholdelse med omkring 70 %. Dette reducerer betydeligt problemer med pitting forårsaget af slamopbygning og betyder, at operatører ikke så ofte behøver at ty til dyre biocider eller tidskrævende mekaniske rengøringsmetoder.
Driftsmæssige fordele: Reduceret vedligeholdelse, længere levetid og lavere samlet ejerskabsomkostning i forhold til metalalternativer
Den elektrokemiske stabilitetsfaktor giver nogle ret gode fordele for driften på stedet. Anlæg rundt om i landet har oplevet en reduktion på ca. 40 % af deres årlige vedligeholdelsestid, når de skifter til disse systemer fremstillet af plastikmoduler. Og hvad er endnu bedre? De irriterende korrosionsproblemer, der tidligere brugte så meget teknikertid, forsvinder helt og aldeles. Rustfrie ståldele fortæller en anden historie. De skal udskiftes hvert andet år, og vi taler her om alvorlige penge – omkring 700.000 USD plus ekstraomkostninger pr. ny installation. Plastikskrabere fortæller en helt anden historie. Disse komponenter fungerer sikkert i over ti år med blot en hurtig inspektion én gang om året. Tallene understøtter også dette. En analyse af livscyklusomkostningerne viser besparelser på ca. 30–35 %, hvilket også bekræftes af praktisk erfaring. Tag som eksempel en renseanlæg i Midtvesten: Efter at have skiftet til plastikskrabere lykkedes det dem at reducere deres samlede omkostninger med næsten 18 % inden for blot tolv måneder efter idriftsættelsen.
Ofte stillede spørgsmål
Hvorfor mislykkes metalskrabere i kloakmiljøer?
Metalskrabere mislykkes i kloakmiljøer på grund af faktorer som brint-sulfid, der omdannes til svovlsyre, hvilket sænker pH-niveauet, samt mikrobiologisk påvirket korrosion (MIC) fra sulfat-reducerende bakterier.
Hvordan opnår plastskrabere overlegen korrosionsbestandighed?
Plastskrabere fremstillet af materialer som UHMWPE og nylon 6/66 er elektrokemisk inerte og oxiderer eller korroderer ikke i aggressive spildevandsforhold, hvilket sikrer op til 98 % korrosionsbestandighed.
Hvad er de driftsmæssige fordele ved at anvende plastskrabere?
Plastskrabere giver reduceret vedligeholdelse, længere levetid og lavere samlet ejerskabsomkostning (TCO). De mindsker korrosion, har en levetid på over ti år og kræver mindre hyppige udskiftninger sammenlignet med metalalternativer.