EN
Miért hibásodnak meg a fém kaparók szennyvízkörnyezetekben?
Az H₂S, az oldott szerves savak és a mikrobiológiailag befolyásolt korrózió (MIC) gyorsítják a fémek lebomlását
Amikor a hidrogén-kénhidrogén (H2S) bejut a szennyvízrendszerekbe, kénsavvá alakul, amely leoldja a fémes felületeken lévő védő oxidrétegeket. Ugyanakkor az összes szerves sav lecsökkenti a pH-értéket 4 alá, így különösen agresszív körülményeket teremt, amelyek szétesítik a fémek vékony védőfilmjeit. Ezen felül a mikrobiológiailag befolyásolt korrózió (rövidítve: MIC) tovább súlyosbítja a helyzetet. Ezek a szulfátot redukáló baktériumok (SRB-k) gyakorlatilag mind a szulfátokat, mind magukat a fémeket is „fogyasztják”, és a károsodási sebesség 200–400 százalékkal magasabb, mint a szokásos, nem biológiai korróziós folyamatoknál. Különböző korróziós mérnöki jelentések szerint a ilyen körülményeknek kitett rozsdamentes acél alkatrészek éves kopása általában 0,8–1,2 milliméter között mozog. Ez magyarázza, hogy miért kell a szennyvízkezelő létesítményekben savas környezetben használt fémes kaparók közel felét (kb. 43%-át) kb. 18 havonta cserélni. A pénzügyi hatás gyorsan jelentőssé válik, ha a berendezések folyamatosan korai meghibásodást szenvednek.
Galvánkorrózió és lyukasodás rozsdamentes acélból és öntöttvasból készült kaparóalkatrészekben
Amikor különböző fémek érintkeznek egymással – például amikor az acélból készült csavarok öntöttvas kereteken nyugszanak – galvánelemek jönnek létre közöttük. Ezek a kis elektrokémiai reakciók a anyagokat akár három-ötöd szer gyorsabban pusztítják el, mint amennyire a normál korrózió egyedül képes lenne. A klórionok nagyon szeretnek bejutni a rozsdamentes acél felületén lévő apró hibákba. Amint belépnek, kezdődnek ezek a kellemetlen üregképződések, amelyek jelentősen gyengítik a szerkezetet. Olyan eseteket is láttunk, amikor a szerkezeti integritás mindössze néhány évnyi kitérés után 40–60 százalékkal csökkent. Ugyanakkor az öntöttvasnak is saját problémái vannak. A benne lévő grafit általában először korrózióznak, míg a ferrit részek oldódnak el, és olyan, sajnos nem teherbíró szerkezetet hagynak maguk után, amelyre a svájci sajt hasonlít. A helyzet még rosszabbá válik, ha a pH-érték 4 alá csökken – ami ipari területek közelében gyakran előfordul. Hirtelen az a berendezés, amelynek tíz évig kellett volna kitartania, már két év alatt meghibásodik. A karbantartó személyzet kb. 74 százalékkal több pénzt költ ezekre a fémhibákra való javításra, mint amennyit egyszerűen a műanyag kaparókra való cserével költene – ami kezdetben drágának tűnhet, de hosszú távon pénzt takarít meg.
Hogyan érik el a műanyag kaparók a kiváló korrózióállóságot
Elektrokémiai inaktivitás: nincs oxidáció vagy ionkivonódás agresszív szennyvízkémia esetén
Az ultra magas molekulatömegű polietilén (UHMWPE) és a nylon 6/66 olyan anyagok, amelyek kiemelkednek, mert kémiai reakciókra nem képesek káros környezeti feltételek mellett. Ezek a mérnöki polimerek egyszerűen nem oxidálódnak, és nem bocsátanak ki ionokat korrozív szennyvíz hatására. Különlegességüket molekuláris felépítésük adja, amely egyáltalán nem vezeti az elektromosságot, így nincs lehetőség galváni korrózió kialakulására különböző anyagok között. Ezeknek a műanyagoknak a sűrűsége körülbelül 0,94–0,98 gramm köbcentiméterenként mozog, ami olyan szoros felületet eredményez, ahol a mikroorganizmusok nehezen tudnak megkapaszkodni, és a vegyi anyagok számára is nehéz behatolni. Még akkor is figyelemre méltóan jól bírják a terhelést, ha klórtartalmuk eléri az 500 ppm-t, vagy ha pH-értékük 1-nél alacsonyabb kénsavoldatba kerülnek, ekkor is körülbelül 98%-os korrózióállóságuk megmarad. A laboratóriumi tesztek időt gyorsítva mutatnak egy lenyűgöző eredményt is: a pH 2-től 12-ig tartó extrém savas és lúgos körülmények között kb. 10 000 órás valós idejű expozíciót modellezve a minták eredeti húzószilárdságuk körülbelül 89%-át őrzik meg. Ezt a fajta tartósságot figyelembe véve a polimer alkatrészek lényegesen hosszabb ideig üzemelnek, mint a hagyományos fémes alternatívák, mielőtt bármilyen degradációs jelet mutatnának.
A nylon 6/66 és az UHMWPE kémiai ellenállási profilja szulfidokkal, maradék klórral és alacsony pH-értékű szerves anyagokkal szemben
A nylon 6/66 kiválóan ellenáll a hidrogén-szulfid szinteknek, amelyeket az anaerob lebontókban találunk. Ugyanakkor az UHMWPE víztaszító felülete visszatartja azokat az oldósavakat alacsonyabb pH-értékeken, amelyek általában nagyon agresszíven támadják a fémes felületeket. Klórtartalmú fertőtlenítőszerekkel és szulfidok okozta repedésekkel szembeni ellenállás tekintetében ezek a műanyagok gyorsított tesztek szerint négyszer jobbak, mint az epoxi bevonattal ellátott fémek. Mindez a kémiai ellenállás valójában jelentős pénzügyi előnyöket is jelent. A szennyvízkezelő rendszerekre vonatkozó tanulmányok azt mutatják, hogy az üzemeltetők körülbelül kétharmadot takarítanak meg az összköltségekben, ha ezeket az anyagokat használják helyettük rozsdamentes acél megoldásokat.
Műanyag kaparók tervezésének előnyei a korrózióállóságon túl
MIC-csökkentés: nem vezető, nem tápláló felületek gátolják a szulfát-redukáló baktériumok (SRB) biofilm-képződését
A műanyag kaparók valójában meglehetősen jól működnek a mikrobiológiailag befolyásolt korrózió (MIC) ellen, mert eltávolítanak két nagy tényezőt, amelyek elősegítik kialakulását: az elektrokémiai reakciókat és az elérhető tápanyagokat. A műanyag anyag nem vezeti az áramot, így zavarja a szulfát-redukáló baktériumok (SRB) elektronátvitelét anyagcseréjük során. Emellett, mivel a műanyag nem fém, és nem tartalmaz szénforrásokat, a baktériumok számára nincs semmi, amire rá tudnának tapadni a kellemetlen biofilmek képződésekor. Szennyvízkezelő létesítményekből származó kutatások szerint az ultra magas molekulatömegű polietilén (UHMWPE) körülbelül 70%-kal csökkentheti az SRB-biofilmek tapadását. Ez jelentősen csökkenti a szennyiszorítás okozta gödrösödés problémáit, és azt is jelenti, hogy az üzemeltetők kevesebb esetben kell alkalmazzanak drága biocidokat vagy időigényes mechanikus tisztítási módszereket.
Üzemeltetési előnyök: csökkent karbantartási igény, hosszabb élettartam és alacsonyabb teljes tulajdonlási költség a fémes alternatívákhoz képest
Az elektrokémiai stabilitási tényező számos jelentős előnnyel jár a gyakorlati működtetés szempontjából. Az ország szerte található üzemek éves karbantartási idejét körülbelül 40%-kal csökkentették, amikor áttértek ezekre a műanyag modulokból készült rendszerekre. Mi még jobb? Azok a kellemetlen korróziós problémák, amelyek korábban rengeteg műszaki szakember idejét emésztették fel, teljesen eltűnnek. A rozsdamentes acél alkatrészek esetében azonban más a helyzet: ezeket kétévenként ki kell cserélni, és itt komoly összegekről van szó – mindegyik új felszerelés kb. 700 000 dollár plusz változó költségek. A műanyag kaparók egészen más történetet mesélnek. Ezek több mint egy évtizedig hibátlanul működnek, évente csupán egy rövid ellenőrzésre van szükség. A számok is ezt támasztják alá: az életciklus-költségek elemzése 30–35%-os megtakarítást mutat, amit a gyakorlati tapasztalat is megerősít. Vegyük példaként egy közép-amerikai szennyvízkezelő telep esetét: miután áttértek műanyag kaparókra, az üzem üzemeltetésének első tizenkét hónapja alatt összesen majdnem 18%-kal csökkentették teljes költségeiket.
GYIK
Miért hibásodnak meg a fém kaparók szennyvízkörnyezetben?
A fém kaparók szennyvízkörnyezetben azért hibásodnak meg, mert például a hidrogén-szulfid kénsavvá alakul, csökkentve a pH-értéket, valamint mikrobiológiailag befolyásolt korrózió (MIC) lép fel szulfát-redukáló baktériumok hatására.
Hogyan érik el a műanyag kaparók a kiváló korrózióállóságot?
A műanyag kaparók – például UHMWPE-ből és nylon 6/66-ból készülve – elektrokémiai értelemben inaktívak, nem oxidálódnak és nem korródzódnak agresszív szennyvízkörnyezetben, és akár 98%-os korrózióállóságot biztosítanak.
Milyen üzemeltetési előnyöket nyújtanak a műanyag kaparók?
A műanyag kaparók kevesebb karbantartást igényelnek, hosszabb élettartammal rendelkeznek, és alacsonyabb teljes tulajdonosi költséggel járnak. Megelőzik a korróziót, több mint egy évtizedig tartanak, és ritkábban kell cserélni őket a fémes alternatívákhoz képest.