EN
De ce eșuează racletele din metal în medii de ape uzate
H₂S, acizii organici și coroziunea influențată microbiologic (MIC) accelerează degradarea metalelor
Când sulfura de hidrogen (H₂S) pătrunde în sistemele de canalizare, se transformă în acid sulfuric, care erodează straturile protectoare de oxid de pe suprafețele metalice. În același timp, toți acești acizi organici reduc pH-ul sub valoarea de 4, creând condiții extrem de agresive care distrug filmele subțiri protectoare de pe metale. Mai există și coroziunea influențată microbiologic (MIC, prescurtare de la Microbiologically Influenced Corrosion), care agravează și mai mult situația. Aceste bacterii reducătoare de sulfați (SRB) se hrănesc, de fapt, atât cu sulfații, cât și direct cu metalele, provocând rate de deteriorare cu 200–400% mai mari decât cele observate în procesele obișnuite de coroziune nebiologică. Conform diverselor rapoarte de inginerie a coroziunii, componentele din oțel inoxidabil expuse acestor condiții se uzură, în mod tipic, între 0,8 și 1,2 milimetri pe an. Acest lucru explică de ce aproape jumătate (circa 43%) dintre scraperii metalici utilizați în medii acide din interiorul instalațiilor de tratare a apelor uzate necesită înlocuire la intervale de aproximativ 18 luni. Impactul financiar se acumulează rapid atunci când echipamentele cedează în mod repetat înainte de termenul lor normal de funcționare.
Coroziune galvanică și pitting în componentele din oțel inoxidabil și font ale racletei
Când metale diferite intră în contact, de exemplu acele şuruburi din oţel inoxidabil aflate pe cadre din fontă, se formează celule galvanice între ele. Aceste mici reacţii electrochimice degradează, de fapt, materialele cu o viteză de trei până la cinci ori mai mare decât ar face-o coroziunea obişnuită în mod independent. Ionii de clorură adoră să pătrundă prin defectele microscopice existente pe suprafeţele din oţel inoxidabil. Odată ce ajung în interior, încep să creeze aceste gropi periculoase care slăbesc în mod semnificativ structura. Am observat cazuri în care integritatea structurală scade cu aproximativ 40–60% după doar câţiva ani de expunere. Între timp, fonta are şi ea propriile probleme. Grafitul din aceste materiale tinde să se corodeze mai întâi, în timp ce părţile de ferită se dizolvă, lăsând în urmă o structură asemănătoare brânzii Emmental, dar care nu mai este suficient de rezistentă pentru a susţine nicio sarcină. Situaţia se agravează şi mai mult atunci când valoarea pH scade sub 4, ceea ce se întâmplă destul de frecvent în apropierea zonelor industriale. Brusc, echipamentele care ar fi trebuit să funcţioneze timp de zece ani încep să cedeze în doar doi ani. Echipele de întreţinere cheltuiesc aproximativ cu 74% mai mult pentru remedierea acestor defecţiuni metalice comparativ cu simpla înlocuire a pieselor cu raclete din plastic, soluţie care poate părea iniţial costisitoare, dar care, pe termen lung, conduce la economii semnificative.
Cum periile din plastic obțin o rezistență superioară la coroziune
Inertitate electrochimică: nicio oxidare sau eliberare de ioni în compoziția agresivă a apelor uzate
Materiale precum polietilena cu greutate moleculară ultraînaltă (UHMWPE) și nylonul 6/66 se remarcă deoarece nu reacționează chimic în condiții agresive. Acești polimeri ingineriți nu se oxidează deloc și nu eliberează ioni atunci când sunt expuși unor ape uzate corozive. Ceea ce îi face speciali este compoziția lor moleculară, care nu conduce deloc electricitatea, astfel încât nu există nicio posibilitate ca să apară coroziune galvanică între materiale diferite. Intervalul de densitate pentru aceste plaste se situează în jur de 0,94–0,98 grame pe centimetru cub, generând suprafețe atât de compacte încât microorganismele au dificultăți să adere, iar substanțele chimice găsesc greu calea de pătrundere. Chiar și în prezența concentrațiilor de clor de până la 500 de părți pe milion sau a soluțiilor de acid sulfuric cu pH sub 1, aceste materiale rezistă remarcabil de bine, păstrând aproximativ 98 % din rezistența la coroziune. Testele de laborator accelerate în timp arată, de asemenea, un rezultat impresionant: după o expunere echivalentă în condiții reale de aproximativ 10.000 de ore, în medii extrem de acide până la alcaline (pH 2–12), materialele își păstrează aproximativ 89 % din rezistența inițială la tractiune. Acest tip de durabilitate înseamnă că componentele polimerice pot dura mult mai mult decât alternativele tradiționale din metal înainte de a prezenta semne de degradare.
Profilul de rezistență chimică al nylonului 6/66 și al polietilenei UHMWPE față de sulfuri, reziduuri de clor și compuși organici cu pH scăzut
Nylonul 6/66 rezistă foarte bine la nivelurile de hidrogen sulfurat din aceste digestoare anaerobe. În același timp, polietilena UHMWPE are o suprafață care respinge apa, împiedicând astfel compușii acizi la pH-uri mai scăzute, care tind să corodeze în mod agresiv suprafețele metalice. În ceea ce privește rezistența la dezinfectanții pe bază de clor și la fisurarea provocată de sulfuri, aceste materiale plastice depășesc de patru ori metalele acoperite cu epoxidă, conform unor teste accelerate efectuate asupra lor. Și toată această rezistență chimică face, de fapt, o diferență semnificativă și din punct de vedere financiar. Studiile privind sistemele de apă uzată arată că operatorii economisesc aproximativ două treimi din costurile totale atunci când folosesc aceste materiale în locul opțiunilor din oțel inoxidabil.
Avantajele concepției racloarelor din plastic în afara rezistenței la coroziune
Atenuarea MIC: Suprafețele neconductoare și non-nutritive inhibă formarea biopeliclei bacteriilor reducătoare de sulfați (SRB)
Râchetele din plastic funcționează, de fapt, destul de bine împotriva coroziunii influențate microbiologic (MIC), deoarece elimină doi factori importanți care o cauzează: reacțiile electrochimice și nutrienții disponibili. Materialul plastic nu conduce electricitatea, astfel încât perturbă modul în care bacteriile reducătoare de sulfat (SRB) transferă electroni în procesele lor metabolice. În plus, deoarece plasticul nu este un metal și nu conține surse de carbon, nu există nimic de care bacteriile să se poată fixa pentru a forma acele biofilme deranjante. Cercetările efectuate în stații de epurare a apelor uzate indică faptul că polietilena cu greutate moleculară foarte ridicată (UHMWPE) poate reduce atașarea biofilmului SRB cu aproximativ 70%. Aceasta reduce semnificativ problemele de coroziune localizată (pitting) cauzate de acumularea noroiului și înseamnă că operatorii nu trebuie să recurgă atât de des la biocide scumpe sau la metode mecanice de curățare care consumă mult timp.
Avantaje operaționale: întreținere redusă, durată de viață mai lungă și cost total de proprietate mai mic comparativ cu alternativele din metal
Factorul de stabilitate electrochimică aduce unele beneficii destul de bune operațiunilor desfășurate pe teren. Instalațiile din întreaga țară au înregistrat o reducere de aproximativ 40% a timpului anual alocat întreținerii, atunci când trec la aceste sisteme realizate din module plastice. Ce este și mai bun? Acele probleme de coroziune care consumau atât de mult timpul tehnicienilor dispar complet. Părțile din oțel inoxidabil însă au o poveste diferită: ele trebuie înlocuite la fiecare doi ani, iar vorbim aici despre sume semnificative – aproximativ 700.000 USD plus TVA pentru fiecare nouă instalare. Racloarele plastice spun o poveste cu totul diferită: acestea funcționează excelent timp de peste zece ani, necesitând doar o verificare rapidă o dată pe an. Datele confirmă și acest lucru: analiza costurilor pe întreaga durată de viață evidențiază economii de aproximativ 30–35%, ceea ce este confirmat și de experiența practică. Luați, de exemplu, o instalație de tratare a apelor uzate din regiunea Midwest: după trecerea la racloare plastice, aceasta a reușit să reducă cheltuielile totale cu aproape 18% în doar douăsprezece luni de funcționare.
Întrebări frecvente
De ce eșuează raclețele din metal în medii de ape uzate?
Raclețele din metal eșuează în medii de ape uzate din cauza unor factori precum transformarea hidrogenului sulfurat în acid sulfuric, scăderea nivelurilor de pH și coroziunea influențată microbiologic (MIC) provocată de bacteriile reducătoare de sulfați.
Cum obțin raclețele din plastic o rezistență superioară la coroziune?
Raclețele din plastic, fabricate din materiale precum UHMWPE și nylon 6/66, sunt electrochimic inerte și nu se oxidează sau nu corodează în condiții agresive de apă uzată, menținând până la 98% rezistență la coroziune.
Care sunt beneficiile operaționale ale utilizării raclețelor din plastic?
Raclețele din plastic oferă întreținere redusă, durată de viață mai lungă și cost total de proprietate (TCO) mai mic. Ele atenuează coroziunea, au o durată de funcționare de peste zece ani și necesită înlocuiri mai puțin frecvente comparativ cu alternativele din metal.