Kā plastmasas skrāpji iztur koroziju notekūdeņu tīrītājstacijās?

Kāpēc metāla skrāpji neiztur notekūdeņu vides apstākļos?

H₂S, organiskās skābes un mikrobioloģiski ietekmēta korozija (MIC) paātrina metāla iznīcināšanos

Kad sērūdeņradis (H2S) nonāk kanalizācijas sistēmās, tas pārvēršas par sērskābi, kas izēd metāla virsmu aizsargkārtiņas — oksīda pārklājumus. Tajā pašā laikā visas organiskās skābes pazemina pH līmeni zem 4, radot ļoti agresīvas vides apstākļus, kas iznīcina metāliem raksturīgās plānās aizsargplēves. Turklāt pastāv mikrobioloģiski ietekmēta korozija jeb saīsināti MIC, kas situāciju padara vēl sliktāku. Šīs sulfātu reducējošās baktērijas (SRB) patiesībā ‘barojas’ gan ar sulfātiem, gan ar pašiem metāliem, izraisot bojājumu ātrumu, kas ir par 200–400 % augstāks nekā parastajās nebioloģiskajās korozijas procesos. Dažādu korozijas inženierijas ziņojumu datu pamatā nerūsējošā tērauda komponenti, kas ir pakļauti šādām apstākļiem, parasti nodilst 0,8–1,2 milimetru gadā. Tas palīdz izskaidrot, kāpēc aptuveni puse (apmēram 43 %) no metāla skrāpējiem, ko izmanto skābā vidē notekūdeņu attīrīšanas iekārtās, ir jānomaina ik pēc 18 mēnešiem. Finansiālā ietekme strauji pieaug, ja iekārtas nepārtraukti ātri nolietojas.

Galvaniskā korozija un rievu veidošanās nerūsējošā tēraudā un čuguna skrāpju komponentos

Kad dažādi metāli nonāk saskarē viens ar otru, piemēram, tās nerūsējošā tērauda skrūves, kas atrodas uz lietās dzelzs rāmjiem, starp tiem veidojas galvaniskās šūnas. Šīs nelielās elektroķīmiskās reakcijas patiesībā iznīcina materiālus trīs līdz piecas reizes ātrāk nekā parastā korozija to darītu patstāvīgi. Hlorīda joni ļoti labprāt iekļūst pat vismazākajos defektos nerūsējošā tērauda virsmā. Kad vien viņi nokļūst iekšā, tie sāk veidot šos bīstamos dobumus, kas ievērojami vājina struktūru. Mums ir bijuši gadījumi, kad strukturālā stabilitāte pēc tikai dažu gadu ekspluatācijas samazinājusies aptuveni par 40–60 procentiem. Tajā pašā laikā arī lietā dzelzs ir savas problēmas. Šajos materiālos grafīts parasti korodē pirmais, kamēr ferīta daļas izšķīst, atstājot aiz sevis struktūru, kas vizuāli līdzina šveices siera porainībai, taču vairs nav pietiekami stipra, lai ko turētu kopā. Situācija kļūst vēl sliktāka, ja pH līmenis nokrīt zem 4, kas notiek diezgan bieži rūpniecisko objektu tuvumā. Pēkšņi iekārtas, kas bija paredzētas darboties desmit gadus, sāk sabrukt jau pēc diviem gadiem. Uzturēšanas brigādes iztērē aptuveni par 74 procentiem vairāk līdzekļu, lai novērstu šādas metāla bojājumu sekas, salīdzinot ar vienkāršu detaļu aizvietošanu ar plastmasas skrāpēm — kas sākumā var šķist dārgs risinājums, taču ilgtermiņā tomēr ļauj ietaupīt naudu.

Kā plastmasas skrāpji nodrošina augstāku korozijas izturību

Elektroķīmiskā neaktīvība: nekas neoksidējas un neizdalās joni agresīvā notekūdeņu ķīmijā

Materiāli, piemēram, ļoti augstas molekulmasas polietilēns (UHMWPE) un nilons 6/66, izceļas tāpēc, ka tiem nav ķīmiskas reakcijas agresīvos apstākļos. Šie inženierizstrādājumi vienkārši neoksidējas un neizdala jonus, kad tie nonāk saskarē ar korozīvu notekūdeni. To īpašums ir molekulārā struktūra, kas vispār nepārvada elektrību, tāpēc starp dažādiem materiāliem nav iespējama galvaniskā korozija. Šo plastmasu blīvuma diapazons ir aptuveni 0,94–0,98 grami uz kubikcentimetru, veidojot tik ciešas virsmas, ka mikrobiem grūti pievienoties, bet ķīmiskajiem savienojumiem — iekļūt. Pat saskarē ar hlora koncentrāciju līdz 500 daļām uz miljonu vai sērskābes šķīdumiem ar pH zem 1 šie materiāli saglabā lielisku izturību, saglabājot aptuveni 98 % no savas korozijas izturības. Laboratorijas testi, kas paātrināti laikā, arī rāda ievērojamus rezultātus: pēc ekvivalentas reāllaika iedarbības, kas ilga aptuveni 10 000 stundas ārkārtīgi skābās līdz alkaliskās vides apstākļos (pH no 2 līdz 12), materiāli saglabā aptuveni 89 % no sava sākotnējā stiepes izturības. Šāda izturība nozīmē, ka polimēru komponenti var kalpot daudz ilgāk nekā tradicionālie metāla analogi, pirms parādās degradācijas pazīmes.

Nailona 6/66 un UHMWPE noturības profils pret sulfīdiem, atlikušo hloru un zema pH organiskajām vielām

Nailons 6/66 ļoti labi iztur ūdeņraža sulfīda līmeņus, kas raksturīgi anaerobajiem pārstrādes rezervuāriem. Savukārt UHMWPE ir ūdeni noraidoša virsma, kas novērš skābju savienojumu iedarbību zemākos pH līmeņos, kuri parasti ļoti agresīvi ietekmē metāla virsmas. Attiecībā uz noturību pret hloru saturošiem dezinfekcijas līdzekļiem un plaisām, ko izraisa sulfīdi, šie plastmasas materiāli pārspēj epoksīda pārklātus metālus četrkārši, kā liecina daži paātrinātie testi, kas veikti ar šiem materiāliem. Turklāt šī ķīmiskā noturība patiešām ietekmē arī finansiālo pusi. Pētījumi, kas veltīti notekūdeņu sistēmām, rāda, ka ekspluatācijas personāls ietaupa aptuveni divas trešdaļas kopējās izmaksas, izmantojot šos materiālus vietā vietā nevainojamajai tēraudam.

Plastmasas skrāpju konstrukcijas priekšrocības, kas pārsniedz korozijas noturību

MIC riska samazināšana: nevadītspējīgas un navietošanas vielas nesaturīgas virsmas kavē sērskābes reducējošu baktēriju (SRB) bioplēves veidošanos

Plastmasas skrāpji patiesībā diezgan labi darbojas pret mikrobioloģiski ietekmētu koroziju (MIC), jo tie novērš divus galvenos faktorus, kas to izraisa: elektroķīmiskās reakcijas un pieejamos barības vielu avotus. Plastmasas materiāls nevada elektrību, tādēļ tas traucē sērskābes reducējošo baktēriju (SRB) elektronu pārnešanu to metaboliskajos procesos. Turklāt, tā kā plastmasa nav metāls un nesatur oglekļa avotus, baktērijām nav nekā, kur piestikt, veidojot šīs nepatīkamās bioplēves. Pētījumi, kas veikti notekūdeņu attīrīšanas iekārtās, norāda, ka ļoti augstas molekulmasas polietilēns (UHMWPE) var samazināt SRB bioplēvju pievienošanos aptuveni par 70%. Tas ievērojami samazina problēmas ar rievām, ko izraisa dūņu uzkrāšanās, un nozīmē, ka ekspluatācijas personālam retāk jāizmanto dārgi biocīdi vai laikietilpīgas mehāniskās tīrīšanas metodes.

Ekspluatācijas priekšrocības: samazināta tehniskā apkope, garāks kalpošanas laiks un zemāka kopējā īpašniecības izmaksu summa salīdzinājumā ar metāla alternatīvām

Elektroķīmiskā stabilitātes koeficients nodrošina diezgan lielas priekšrocības darbībām uz zemes. Visā valstī esošās rūpnīcas ir novērojušas aptuveni 40% samazinājumu savās ik gadu tehniskās apkopes laikā, pārejot uz šiem no plastmasas moduļiem izgatavotajiem sistēmām. Kas vēl labāk? Tie neērtie korozijas problēmu jautājumi, kas agrāk patērēja tik daudz tehniķu laika, pilnībā pazūd. Tomēr nerūsējošā tērauda detaļām stāsts ir cits. Tās jānomaina katru otro gadu, un šeit runa ir par nopietnu naudu — aptuveni 700 000 ASV dolāru plus papildus izmaksas katram jaunam iekārtojumam. Plastmasas skrāpji stāsta pilnīgi citu stāstu. Šīs ierīces darbojas spēcīgi vairāk nekā desmit gadus, nepieciešama tikai īsa pārbaude reizi gadā. Skaitļi to arī apstiprina. Apskatot dzīves cikla izmaksas, redzams ietaupījums apmēram 30–35%, ko apstiprina arī reālās pieredzes dati. Piemēram, viena notekūdeņu attīrīšanas iekārta Vidējos Ziemeļos pēc pārejas uz plastmasas skrāpjiem 12 darbības mēnešu laikā izdevumus kopumā samazināja gandrīz par 18%.

BUJ

Kāpēc metāla skrāpji neveicas notekūdeņu vides apstākļos?

Metāla skrāpji neveicas notekūdeņu vides apstākļos, jo ūdeņraža sērūdeņradis pārvēršas par sērskābi, pazeminot pH līmeni, kā arī tādēļ, ka notiek mikrobioloģiski ietekmēta korozija (MIC) no sulfātreducējošām baktērijām.

Kā plastmasas skrāpji nodrošina augstāku korozijas izturību?

Plastmasas skrāpji, kas izgatavoti no materiāliem, piemēram, UHMWPE un nilona 6/66, ir elektroķīmiski inerti un neoksidējas vai nekorodē agresīvās notekūdeņu vidē, saglabājot līdz pat 98 % korozijas izturību.

Kādi ir ekspluatācijas priekšnosti, izmantojot plastmasas skrāpjus?

Plastmasas skrāpji nodrošina mazāku apkopi, garāku kalpošanas laiku un zemāku kopējās īpašumtiesību izmaksas (TCO). Tie novērš koroziju, kalpo vairāk nekā desmit gadus un prasa retāk nomaiņu salīdzinājumā ar metāla alternatīvām.