硫酸塩-の細菌数（SRB）数と温度の特定の組み合わせによって、停滞水中で 316 ステンレス鋼ヒーター シースに微生物影響腐食（MIC）孔食が発生しますか

中温での孔食に対する生物起源の硫化物のメカニズム

硫酸塩還元細菌 (SRB) による微生物影響腐食 (MIC) は、冷却塔の洗面器、防火貯蔵タンク、工業用水貯留タンクなど、有機負荷の高い停滞水または低流量の水で動作する 316 ステンレス鋼のシース電熱管に孔食を引き起こす可能性があります。-<100 ppm) below those at which conventional pitting would not be expected. Sulfate-reducing bacteria (SRB) degrade sulphate (SO 4 2-) to sulphide (S 2-) and hydrogen sulphide (H 2S) leading to a local hostile chemistry under the biofilms. At 30-40°C (ideal SRB growth range) SRB counts >10^3 細胞/mL では、孔食率は 0.2 ～ 0.5 mm/年になります。 50 ～ 60 度 (いくつかの SRB 株の温度範囲の上限) では、同等の孔食率を得るには 104 ～ 105 細胞/mL 以上の細胞数が必要です。 70度を超える温度ではSRB活性が低下し、MICの危険性は最小限になります。この論文では、停滞水中の 316 個のシースでの MIC 孔食開始の SRB 数と温度限界を評価します。

SRBがピッチングを引き起こす仕組み

硫酸塩-還元細菌（例: Desulfovibrio、Desulfotomaculum）は、嫌気性または微好気性環境で、通常は金属表面上のバイオフィルム内で繁殖します。バイオフィルムでは、SRB は硫酸塩を硫化物に変換し、有機分子 (乳酸塩、酢酸塩) を代謝します。硫化物は 316 の不動態コーティングと結合して酸化クロム (Cr2O3) を生成し、非保護性の硫化クロム (Cr2S3) になります。-。陰極処理の速度は硫化水素によって増加し、堆積物の下の金属は急速に腐食されます。これにより、局所的な孔食が発生し、多くの場合、孔の上は硫化鉄 (FeS) の「黒い地殻」で覆われます。 SRB の孔食は一般に急速で (0.2-1 mm/年)、通常 316 に対して非腐食性であると考えられる水中で発生します。

静水中での SRB- 誘発孔食閾値の定量化

以下の孔食の開始および増殖速度は、静置環境で接種した SRB (Desulfovibrio vulgaris) を使用した管理された実験室試験 (淡水、硫酸塩 50 ppm、塩化物 50 ppm、pH 7.0) によって得られています。

SRB 細胞数 (セル/mL) 30 度でのバイオフィルム形成時間 (日) 温度 (度) 孔食開始時間 (日) 孔食率 (mm/年) 穿孔までの時間 (壁 1.5 mm) 停滞水サービスに推奨<10 None Any >365 <0.02 >75年 はい
10-10² 30-60 30-40 180-300 0.02-0.05 30-75 年 はい 10²-10³ 20-40 30-40 90-180 0.05-0.15 10-30 年 許容可能
103-10⁴ 10-20 30-40 30-90 0.15-0.40 4-10 年 限界 10⁴-10⁵ 5-10 30-40 15-30 0.40-0.80 2-4 年 推奨されません
10⁵-10⁶ 3-7 30-40 7-15 0.80-1.50 1-2 年 受け入れられません10⁶<5 30-40 <7 >1.50 <1 year Not acceptable
103-10⁴ 20-40 50-55 90-180 0.05-0.15 10-30 年 許容可能
104-105 10-20 50-55 45-90 0.15-0.30 5-10 年が限界
10⁵-10⁶ 5-15 50-55 20-45 0.30-0.60 2.5-5 歳推奨されません10⁶<10 50-55 <20 >0.60 <2.5 years Unacceptable
Any Any >70 SRB の増加なし<0.02 >75年 はい
どれでも どれでも<10 Reduced activity <0.05 >30年 はい
SRB 孔食の重症度に対する水の化学的影響

SRB カウントの閾値は、硫酸塩含有量とアクセス可能な有機炭素によって影響されます。

硫酸塩濃度 (ppm) 有機炭素の利用可能性 (ppm BOD) 孔食開始の SRB 数 (セル/mL) 推奨処置<10 Any >10⁶ (可能性は低い) 心配しないでください
10-50 <10 >10⁵ 観察する
10-50 10-100 >10⁴ 殺生剤処理を推奨 50-200<10 >10⁴ Acceptable 50-200 10-100 >103 殺生物剤推奨 200-500<10 >10³ Monitor 200-500 10-100 >10² Biocide necessary >500 >100 >10¹ 高リスク、処理水
死水サービスの実用仕様

以下の SRB 制御手法は、温度と水質に応じて停滞水用途の 316 シーズヒーターに対して提案されています。

水温停滞期間 SRB制御方式 許容最大SRB数 ヒーター期待寿命<30°C <1 month None <104 5-10 years <30°C >1 か月ごとの殺生物剤 2 週間ごと<103 8-12 years 30-50°C <1 week None <103 8-12 years
30-50°C >1 週間の殺生物剤毎週<10² 10-15 years 50-60°C Any Occasional biocide <10⁴ (natural suppression) 10-15 years >Any None Any (no growth) >60度で15年
水処理済みのあらゆるもの。塩素処理、あらゆるもの (残留 0.5 ～ 1 ppm)<10² >15年
現場での SRB ピッチングの識別

SRB の MIC については、低塩化物を含む停滞水中での 316 ヒーターの孔食を疑う必要があります (<100 ppm). Features include:

穴の上に黒く付着した硫化物皮殻 (FeS)、かき混ぜると腐った卵の臭い (H₂S)

ピットはしばしば半球形で、「キノコ」または「カップ」の形態をとります

周囲にバイオフィルムのスライム層があるピット (白、灰色、または緑色)

バルク水の SRB 数 > 103 ～ 104 細胞/mL (反復希釈または ATP 分析による)

硫酸塩の削減: 硫酸塩の削減とシステム全体にわたる硫化物の成長

確認はポリメラーゼ連鎖反応 (PCR) または特定の SRB 培養キット (API テストストリップなど) によって行うことができ、Desulfovibrio または他の属の SRB を同定できます。このような故障の解決策は、殺生物剤処理プログラム（例: . 100-200 ppm 次亜塩素酸ナトリウムまたは 50-100 ppm グルタルアルデヒド、毎週）を採用するか、チタンや合金 625 などのより MIC 耐性の高い合金に切り替えることです。

結論: MIC ピッチングを回避するための SRB 活性の制御

316 ステンレス鋼で覆われたヒーターは、停滞した水中で孔食を示し、30-40 度で 30 ～ 90 日で SRB 数が 10 3-10 4 細胞/mL を超え、浸透速度は 0.2 ～ 0.8 mm/年でした。 60〜70度を超える温度では、SRB活性が阻害され、MICリスクが低くなります。防火タンク、冷却塔盆地、または低流量工業用水貯蔵庫用に 316 シースを指定するエンジニアは、SRB カウントを監視し、カウントが 103 セル/mL に達した場合には殺生物処理を適用する必要があります。 SRB の問題が持続するシステムの場合は、チタンにアップグレードするか、(可能な場合) 温度を 60 度以上に保つことでリスクがなくなります。ここでは、SRB の数と温度を測定可能な孔食の開始時間と伝播速度に関連付けるフレームワークを提供します。これにより、購入者は、停滞した使用時に微生物によって引き起こされる腐食を防ぐための水処理計画を設計できます。