EN
Waarom falen metalen schrapers in riolwateromgevingen?
H₂S, organische zuren en microbiologisch geïnspireerde corrosie (MIC) versnellen de afslijtage van metaal
Wanneer waterstofsulfide (H₂S) in rioleringssystemen terechtkomt, wordt het omgezet in zwavelzuur, dat de beschermende oxidecoatings op metalen oppervlakken aantast. Tegelijkertijd verlagen al die organische zuren de pH-waarde tot onder de 4, waardoor zeer agressieve omstandigheden ontstaan die de dunne beschermende films op metalen vernietigen. Daarnaast speelt microbiologisch beïnvloede corrosie (MIC) een nog grotere rol in het versnellen van dit proces. Deze sulfaatreducerende bacteriën (SRB) gebruiken zowel sulfaten als de metalen zelf als voedselbron, wat leidt tot corrosiesnelheden die 200 tot 400 procent hoger liggen dan bij reguliere, niet-biologische corrosieprocessen. Volgens diverse rapporten uit de corrosietechniek vertonen roestvrijstalen onderdelen die aan deze omstandigheden zijn blootgesteld, typisch een slijtage van 0,8 tot 1,2 millimeter per jaar. Dit verklaart waarom bijna de helft (ongeveer 43%) van de metalen schrappers die in zuurhoudende omgevingen binnen rioolwaterzuiveringsinstallaties worden gebruikt, elke 18 maanden of zo moeten worden vervangen. De financiële gevolgen nemen snel toe wanneer apparatuur voortdurend vroegtijdig uitvalt.
Galvanische corrosie en putvorming in roestvaststaal- en gietijzeren schraperonderdelen
Wanneer verschillende metalen met elkaar in contact komen, zoals die roestvrijstalen bouten die op gietijzeren frames zitten, ontstaan er galvanische cellen tussen hen. Deze kleine elektrochemische reacties tasten materialen feitelijk drie tot vijf keer sneller aan dan normale corrosie zou doen. Chloorionen vinden graag hun weg door minuscule gebreken in roestvrijstalen oppervlakken. Zodra ze eenmaal binnendringen, beginnen ze deze nare putten te vormen die de constructie ernstig verzwakken. We hebben gevallen gezien waarbij de structurele integriteit na slechts een paar jaar blootstelling met ongeveer 40 tot 60 procent daalt. Ondertussen heeft gietijzer ook zijn eigen problemen. De grafiet in deze materialen corrodeert meestal als eerste, terwijl de ferrietdelen oplossen en achterlaten wat eruitziet als Zwitserse kaas, maar niet meer sterk genoeg is om nog iets bij elkaar te houden. De situatie wordt nog erger wanneer de pH-waarde onder de 4 daalt, wat vrij vaak voorkomt in de buurt van industrieterreinen. Plotseling begint die apparatuur die oorspronkelijk tien jaar moest meegaan, binnen twee jaar te falen. Onderhoudsploegen besteden ongeveer 74 procent meer geld aan het herstellen van deze metaalfouten dan aan het simpelweg vervangen van onderdelen door plastic schrappers, wat op korte termijn misschien duur lijkt, maar op lange termijn uiteindelijk geld bespaart.
Hoe kunststofschrapers superieure corrosieweerstand bereiken
Elektrochemische inertie: geen oxidatie of ionenuitwaseming in agressieve afvalwaterchemie
Materialen zoals ultra-hoogmoleculair polyethyleen (UHMWPE) en nylon 6/66 onderscheiden zich doordat ze chemisch niet reageren onder zware omstandigheden. Deze technische polymeren oxideren eenvoudigweg niet of geven geen ionen af wanneer ze worden blootgesteld aan corrosief afvalwater. Wat ze bijzonder maakt, is hun moleculaire opbouw, die helemaal geen elektriciteit geleidt, waardoor galvanische corrosie tussen verschillende materialen volledig wordt voorkomen. Het dichtheidsbereik van deze kunststoffen ligt rond de 0,94 tot 0,98 gram per kubieke centimeter, waardoor oppervlakken ontstaan die zo compact zijn dat micro-organismen moeite hebben om eraan te hechten en chemicaliën moeite hebben om erdoorheen te dringen. Zelfs bij chloorconcentraties tot 500 delen per miljoen of zwavelzuuroplossingen met een pH-waarde onder de 1 blijven deze materialen opmerkelijk goed bestand, met nog steeds ongeveer 98% corrosiebestendigheid. Laboratoriumtests met versnelde belasting tonen ook iets indrukwekkends: na een equivalente, reëel-teruggevoerde blootstelling van ongeveer 10.000 uur onder uiterst zure tot alkalische omstandigheden (pH 2 tot 12) behouden de materialen nog ongeveer 89% van hun oorspronkelijke treksterkte. Dit soort duurzaamheid betekent dat polymeercomponenten veel langer meegaan dan traditionele metalen alternatieven, voordat ze tekenen van verslechtering vertonen.
Chemische bestendigheidsprofiel van nylon 6/66 en UHMWPE ten opzichte van sulfiden, resterend chloor en organische stoffen bij lage pH
Nylon 6/66 vertoont een zeer goede weerstand tegen waterstofsulfideconcentraties zoals die voorkomen in anaerobe digesters. UHMWPE daarentegen heeft een waterafstotend oppervlak dat zuurachtige verbindingen bij lagere pH-waarden afweert — verbindingen die metalen oppervlakken vaak agressief aantasten. Wat betreft de weerstand tegen chloorontsmettingsmiddelen en door sulfiden veroorzaakte scheuren, presteren deze kunststoffen volgens versnelde tests vier keer beter dan met epoxy gecoate metalen. En al deze chemische bestendigheid maakt ook een groot verschil op financieel gebied. Onderzoeken naar afvalwaterinstallaties tonen aan dat exploitanten ongeveer twee derde besparen op de totale kosten wanneer zij deze materialen gebruiken in plaats van roestvrij staal.
Voordelen van het ontwerp van kunststofschrapers buiten corrosiebestendigheid om
MIC-mitigatie: niet-geleidende, niet-voedende oppervlakken remmen de vorming van biofilms van sulfaatreducerende bacteriën (SRB)
Plastic schrappers werken eigenlijk vrij goed tegen microbiologisch geïnduceerde corrosie (MIC), omdat ze twee belangrijke factoren elimineren die deze vorm van corrosie veroorzaken: elektrochemische reacties en beschikbare voedingsstoffen. Het plastic materiaal geleidt geen elektriciteit, waardoor het de manier verstoort waarop sulfaatreducerende bacteriën (SRB) elektronen overdragen tijdens hun metabolisme. Bovendien bevat plastic geen metaal en geen koolstofbronnen, zodat bacteriën niets hebben om aan te hechten bij de vorming van vervelende biofilms. Onderzoek uit afvalwaterzuiveringsinstallaties wijst uit dat ultra-hoog-moleculair-gewicht-polyethyleen (UHMWPE) de hechting van SRB-biofilms met ongeveer 70% kan verminderen. Dit vermindert aanzienlijk problemen met putvorming door slibafzetting en betekent dat operators minder vaak hoeven terug te grijpen op dure biociden of tijdrovende mechanische reinigingsmethoden.
Operationele voordelen: verminderd onderhoud, langere levensduur en lagere totale eigendomskosten ten opzichte van metalen alternatieven
De elektrochemische stabiliteitsfactor biedt enkele zeer voordelige voordelen voor de operationele inzet op locatie. Installaties over het hele land hebben bij overschakeling naar deze systemen, die zijn vervaardigd uit plastic modules, een vermindering van ongeveer 40% in hun jaarlijkse onderhoudstijd gezien. En wat nog beter is? Die vervelende corrosieproblemen, die vroeger zoveel tijd van technici opslokten, verdwijnen volledig. Roestvrijstalen onderdelen vertellen echter een ander verhaal: deze moeten om de twee jaar worden vervangen, en we spreken hier over aanzienlijke kosten – ongeveer $700.000 plus wisselgeld per nieuwe installatie. Plastic schrapers vertellen daarentegen een geheel ander verhaal: deze blijven meer dan tien jaar goed functioneren, met slechts één korte inspectie per jaar. Ook de cijfers bevestigen dit: een analyse van de levenscycluskosten laat besparingen van ongeveer 30–35% zien, wat wordt bevestigd door praktijkervaring. Neem als voorbeeld een afvalwaterzuiveringsinstallatie in het Midden-Westen: na overschakeling naar plastic schrapers slaagde men er binnen twaalf maanden bedrijfstijd in om de totale kosten met bijna 18% te verlagen.
Veelgestelde vragen
Waarom mislukken metalen schrappers in rioleringomgevingen?
Metalen schrappers mislukken in rioleringomgevingen vanwege factoren zoals waterstofsulfide dat omzet in zwavelzuur, waardoor de pH-waarden dalen, en microbiologisch beïnvloede corrosie (MIC) door sulfaatreducerende bacteriën.
Hoe bereiken kunststof schrappers superieure corrosiebestendigheid?
Kunststof schrappers, vervaardigd uit materialen zoals UHMWPE en nylon 6/66, zijn electrochemisch inert en oxideren of corroderen niet onder agressieve afvalwateromstandigheden, waarbij zij tot 98% corrosiebestendigheid behouden.
Wat zijn de operationele voordelen van het gebruik van kunststof schrappers?
Kunststof schrappers bieden minder onderhoud, een langere levensduur en lagere totale eigendomskosten. Zij verminderen corrosie, hebben een levensduur van meer dan tien jaar en moeten minder vaak worden vervangen dan metalen alternatieven.