EN
Varför misslyckas metallskrapor i avloppsmiljöer
H₂S, organiska syror och mikrobiologiskt påverkad korrosion (MIC) accelererar metallsådan
När vätevätesulfid (H2S) kommer in i avloppssystem omvandlas det till svavelsyra, som bryter ned de skyddande oxidbeläggningarna på metallytorna. Samtidigt sänker alla dessa organiska syror pH-nivån under 4, vilket skapar mycket hårda förhållanden som förstör de tunna skyddsfilmerna på metaller. Därefter finns det mikrobiologiskt påverkad korrosion, eller MIC förkortat, vilket förvärrar situationen ytterligare. Dessa sulfatreducerande bakterier (SRB) förtär i princip både sulfater och metallerna själva, vilket leder till korrosionshastigheter som är 200–400 procent högre än vad vi ser vid vanliga icke-biologiska korrosionsprocesser. Enligt olika korrosionstekniska rapporter slits rostfria stålkomponenter som utsätts för dessa förhållanden typiskt med 0,8–1,2 millimeter per år. Detta förklarar varför nästan hälften (cirka 43 %) av metallskrapor som används i sura miljöer inom avloppsreningsanläggningar behöver bytas ut vart 18:e månad eller så. Den ekonomiska påverkan ackumuleras snabbt när utrustning hela tiden går sönder för tidigt.
Galvanisk korrosion och pitting i rostfritt stål och gjutjärnsskrapkomponenter
När olika metaller kommer i kontakt med varandra, till exempel de rostfria stålbultarna som sitter på gjutjärnsramar, bildas galvaniska celler mellan dem. Dessa små elektrokemiska reaktioner förstör material upp till tre till fem gånger snabbare än vanlig korrosion skulle göra det på egen hand. Kloridjoner är mycket glada över att hitta vägar genom mikroskopiska defekter i ytan på rostfritt stål. När de väl tränger in i materialet börjar de skapa dessa skadliga gropar som verkligen försvagar konstruktionen. Vi har sett fall där strukturell integritet minskat med cirka 40–60 procent efter endast några år av exponering. Samtidigt har gjutjärn sina egna problem. Grafiten i dessa material tenderar att korrodera först, medan ferritdelarna löses upp och lämnar kvar något som liknar schweizisk ost – men som inte längre är tillräckligt starkt för att hålla ihop något. Situationen försämras ytterligare när pH-värdet sjunker under 4, vilket ofta sker i närheten av industriområden. Plötsligt börjar den utrustning som skulle ha hållit i ett decennium istället misslyckas inom två år. Underhållspersonalen spenderar ungefär 74 procent mer pengar på att reparera dessa metallfel jämfört med att helt enkelt byta ut delarna mot plastskrapor – vilket kanske låter dyrt från början, men på lång sikt sparar pengar.
Hur plastskrapor uppnår överlägsen korrosionsbeständighet
Elektrokemisk tröghet: Ingen oxidation eller jonutlakning i aggressiv avloppsvattenkemi
Material som ultra högmolekylärt polyeten (UHMWPE) och nylon 6/66 sticker ut eftersom de inte reagerar kemiskt i hårda förhållanden. Dessa konstruerade polymerer oxideras helt enkelt inte eller frigör inga joner när de utsätts för korrosiv avloppsvatten. Vad som gör dem särskilda är deras molekylära sammansättning, som inte leder elektricitet alls, så det finns ingen risk för galvanisk korrosion mellan olika material. Densitetsintervallet för dessa plastmaterial ligger kring 0,94–0,98 gram per kubikcentimeter, vilket skapar så täta ytor att mikrober har svårt att fastna och kemikalier har svårt att tränga in. Även vid klorhalter upp till 500 delar per miljon eller svavelsyravlösningar med pH under 1 bibehåller dessa material en imponerande motståndskraft, med cirka 98 % kvarvarande korrosionsmotstånd. Accelererade laboratorietester över tid visar också något imponerande: efter en ekvivalent verklig exponering motsvarande ungefär 10 000 timmar i extremt sura till alkaliska förhållanden (från pH 2 till pH 12) behåller materialen cirka 89 % av sin ursprungliga draghållfasthet. Denna typ av hållbarhet innebär att polymerkomponenter kan hålla längre än traditionella metallalternativ innan de visar tecken på nedbrytning.
Kemisk beständighetsprofil för nylon 6/66 och UHMWPE mot sulfider, klorrester och organiska ämnen vid låg pH
Nylon 6/66 håller mycket bra emot vätevätesulfidnivåer som förekommer i dessa anaeroba digesters. Samtidigt har UHMWPE en vattenavstötande yta som håller borta de sura föreningarna vid lägre pH-nivåer, vilka annars angriper metallytorna ganska aggressivt. När det gäller beständighet mot klorbaserade desinfekteringsmedel och sprickbildning orsakad av sulfider överträffar dessa plastmaterial epoxibehandlade metallytor fyra gånger enligt vissa accelererade tester som utförts på dem. Och denna kemiska beständighet gör faktiskt en stor skillnad även på kostnadssidan. Studier av avloppssystem visar att operatörer sparar cirka två tredjedelar av de totala kostnaderna när de använder dessa material istället for alternativ i rostfritt stål.
Fördelar med plastskrapors design utöver korrosionsbeständighet
Mikrobiell inducerad korrosion (MIC) – minskning: icke-ledande och icke-näringsskapande ytor hämmar bildning av biofilm av sulfatreducerande bakterier (SRB)
Plastskrapor fungerar faktiskt ganska bra mot mikrobiellt påverkad korrosion (MIC), eftersom de eliminerar två stora faktorer som orsakar denna: elektrokemiska reaktioner och tillgängliga näringssubstanser. Plastmaterialet leder inte elektricitet, vilket stör sättet på vilket sulfatreducerande bakterier (SRB) överför elektroner under sina metaboliska processer. Dessutom innehåller plast inte metall och saknar kolkällor, så det finns inget för bakterierna att fästa sig vid när de bildar dessa irriterande biofilmer. Forskning från avloppsreningsanläggningar visar att polyeten med extremt hög molekylvikt (UHMWPE) kan minska SRB:s biofilmfästning med cirka 70 %. Detta minskar kraftigt problemen med pitting orsakat av slamuppsamling och innebär att operatörer inte behöver använda dyra biocider eller tidskrävande mekaniska rengöringsmetoder lika ofta.
Driftfördelar: Minskad underhållsfrekvens, längre servicelevnad och lägre total ägarkostnad jämfört med metallalternativ
Den elektrokemiska stabilitetsfaktorn ger ganska stora fördelar för drift på plats. Anläggningar över hela landet har sett en minskning av underhållstiden med cirka 40 % per år när de byter till dessa system som är tillverkade av plastmoduler. Ännu bättre? De irriterande korrosionsproblemen som tidigare krävde så mycket teknikertid försvinner helt och hållet. Rostfria stålkomponenter berättar dock en annan historia. De måste bytas ut vartannat år, och vi pratar här om betydliga kostnader – någonstans runt 700 000 USD plus eventuell växelkurspåverkan för varje ny installation. Plastskrapor berättar en helt annan historia. Dessa håller i mer än tio år med endast en snabb översyn en gång per år. Siffrorna stödjer detta också. En analys av livscykelkostnaderna visar besparingar på cirka 30–35 %, vilket bekräftas av erfarenheter från verkligheten. Ta till exempel en avloppsreningsanläggning i Mellanvästern. Efter att ha bytt till plastskrapor lyckades de minska sina totala kostnader med nästan 18 % inom endast tolv månader efter igångsättning.
Vanliga frågor
Varför misslyckas metallskrapor i avloppsmiljöer?
Metallskrapor misslyckas i avloppsmiljöer på grund av faktorer som vätevätesulfid som omvandlas till svavelsyra, vilket sänker pH-nivåerna, samt mikrobiellt påverkad korrosion (MIC) från sulfatreducerande bakterier.
Hur uppnår plastskrapor överlägsen korrosionsbeständighet?
Plastskrapor, tillverkade av material som UHMWPE och nylon 6/66, är elektrokemiskt inerta och oxiderar eller korroderar inte i aggressiva avloppsvattenmiljöer, vilket ger upp till 98 % korrosionsbeständighet.
Vilka operativa fördelar erbjuder plastskrapor?
Plastskrapor ger minskad underhållsbehov, längre servicelevnad och lägre totalägarkostnad (TCO). De minskar korrosionen, håller i mer än ett decennium och kräver mindre frekventa utbyten jämfört med metallalternativ.