วิธีที่ฟิล์มชีวะตกค้างเร่งการกัดกร่อนเฉพาะจุดของท่อทำความร้อน

# กลไกที่เร่งการกัดกร่อนเฉพาะจุดของท่อทำความร้อนด้วยฟิล์มชีวะที่ตกค้าง ฟิล์มชีวะอินทรีย์ยังคงเกาะติดอยู่กับผนังของท่อทำความร้อน ตะเข็บเชื่อม และข้อศอกในท่อหมุนเวียนของการหมัก เนื่องจากการทำความสะอาด CIP ไม่เพียงพอ การสะสมของจุลินทรีย์เหล่านี้ไม่เพียงแต่ขัดขวางประสิทธิภาพการแลกเปลี่ยนความร้อนเท่านั้น นอกจากนี้ ยังสร้างเซลล์ความเข้มข้นของออกซิเจน-เฉพาะที่ใต้ชั้นฟิล์ม ซึ่งจะกัดกร่อนฟิล์มป้องกันของท่อโลหะอย่างต่อเนื่อง และเจาะรอยขีดข่วนที่เคลือบด้วย PFA อายุการใช้งานของอุปกรณ์ทำความร้อนทุกประเภทลดลงอย่างมากเนื่องจากมีความเข้มข้นของรูพรุน ผนังบางไม่สม่ำเสมอ และตุ่มพองที่ปกปิดซึ่งเกิดจากการครอบคลุมของฟิล์มชีวะในระยะยาว-บนเครื่องทำความร้อนที่เคลือบ ตารางต่อไปนี้เปรียบเทียบอันตรายจากการกัดกร่อนของฟิล์มชีวะสำหรับวัสดุทำความร้อนทั่วไปสี่ชนิด|วัสดุท่อทำความร้อน|กลไกการกัดกร่อนของไบโอฟิล์ม|ตำแหน่งที่เสียหายโดยทั่วไป|วงจรความล้มเหลวที่มองเห็นได้|มาตรการตอบโต้การทำความสะอาดมาตรฐาน|| สแตนเลส 316|เมแทบอลิซึมแบบไม่ใช้ออกซิเจนภายใต้ฟิล์มชีวะจะสร้างกรดอินทรีย์ การขาดออกซิเจนก่อให้เกิดเซลล์การกัดกร่อน|รอยแยกเชื่อม, จุดตายการไหลต่ำ-|รูพรุนที่เห็นได้ชัดภายในระยะเวลาสามถึงสี่เดือน|การไหลเวียนของด่างร้อน + ทู่กรดไนตริกดองเป็นระยะ|ไทเทเนียมเกรด 2|ไบโอฟิล์มใช้ออกซิเจนละลายน้ำเฉพาะที่ ซึ่งเป็นอุปสรรคต่อการซ่อมแซมตัวเองของฟิล์ม TiO₂- ดักจับฟลูออไรด์เจือปน|ข้องอท่อรองรับบริเวณหน้าสัมผัส|การแกะสลักแบบน้ำนมหลังจาก 2 เดือน|การเติมอากาศเพิ่มเติมระหว่าง CIP, การล้างด้วยน้ำปริมาณมากด้วยออกซิเจนปกติ -|| เครื่องทำความร้อนเคลือบ PFA|ไบโอฟิล์มสะสมในรอยขีดข่วนของสารเคลือบ และกักเก็บผงซักฟอกอัลคาไลไว้ภายในชั้นต่างๆ ให้เกิดแผลพุพอง|ตำแหน่งรอยขีดข่วนรอยขีดข่วนของอนุภาค|ตุ่มพองเฉพาะที่ภายใน 4–6 เดือน|การกรองแบบหมุนเวียนไหลสูง- แปรงขนอ่อน การทำความสะอาดออนไลน์|| แก้วควอตซ์|ผลพลอยได้ของกรดอินทรีย์จะกัดกร่อนไมโคร-ฟรอสติ้งของพื้นผิว; สารตกค้างจากฟิล์มชีวะทำให้รุนแรงขึ้นต่อความเสียหายจากการกัดกรดด้วยด่าง ส่วนที่ไหลนิ่งทั้งหมด|เนื้อแมท ฟรอสต์ ซึมลึกอย่างรวดเร็ว|การชะล้างด้วยกรดโดยไม่ต้องผสมอัลคาไล ปรับความเร็วการไหลเต็มที่ ## 1. หลักการพื้นฐานของฟิล์มชีวภาพ-ที่ทำให้เกิดการกัดกร่อนเฉพาะจุด ไบโอฟิล์มเป็นชั้นคอมโพสิตที่มีความหนืดซึ่งประกอบด้วยโคโลนีของจุลินทรีย์ สารเมตาโบไลต์ของโปรตีน และไมซีเลียมที่รวมตัวกันซึ่งติดอยู่กับผนังท่อ โดยสร้างสิ่งกีดขวางทางกายภาพที่แยกพื้นผิวโลหะออกจาก-ตัวกลางหมุนเวียนที่มีออกซิเจนสูง. 1. เซลล์กัลวานิกที่มีความเข้มข้นของออกซิเจนต่างกันเกิดขึ้นเมื่อพื้นผิวโลหะใต้แผ่นชีวะอยู่ในสภาพแวดล้อมที่มีออกซิเจนต่ำ-แบบไม่ใช้ออกซิเจน ในขณะที่พื้นผิวด้านนอกของแผ่นชีวะสัมผัสกับออกซิเจนสด-ที่มีของเหลว ในฐานะแอโนด พื้นที่ที่ถูกปกคลุมจะเกิดการละลายอย่างต่อเนื่อง. 2. จุลินทรีย์ไร้อากาศภายในแผ่นชีวะจะสลายตัวกลางในการเพาะเลี้ยงที่ตกค้างเพื่อผลิตกรดแลคติค กรดอะซิติก และกรดอินทรีย์อ่อนอื่นๆ กรดเหล่านี้ติดอยู่ใต้แผ่นฟิล์มและไม่สามารถเจือจางด้วยของเหลวกระแสหลักได้ ส่งผลให้เกิด-สภาพแวดล้อมระดับจุลภาคที่เป็นกรดสูงในท้องถิ่นที่โจมตีชั้นป้องกันอย่างต่อเนื่อง. 3. รูพรุนและช่องว่างของแผ่นฟิล์มชีวะจะสะสมสารที่มีฤทธิ์กัดกร่อนในตำแหน่งคงที่ตลอดทั้งปี- ทำให้เกิดจุดอ่อนของการกัดกร่อนอย่างต่อเนื่อง โดยการจับไอออนของคลอไรด์ ฟลูออไรด์ที่ตกค้าง และของเหลวในการทำความสะอาดที่เป็นด่าง ## 2. วิวัฒนาการของวัสดุ-การบาดเจ็บเฉพาะ ### เหล็กกล้าไร้สนิม 316 ฟิล์มแบบพาสซีฟซึ่งอุดมไปด้วยโครเมียม ขึ้นอยู่กับการสัมผัสของออกซิเจนอย่างต่อเนื่องเพื่อรักษาความสมบูรณ์ของมัน การจ่ายออกซิเจนถูกขัดขวางโดยแผ่นชีวะที่ครอบคลุม และคราบออกไซด์ที่รอยแยกของรอยเชื่อมจะถูกละลายด้วยกรดอินทรีย์ คลอไรด์ที่ถูกจำกัดอยู่ใต้ฟิล์มจะแทรกซึมเข้าไปในโลหะเปลือยอย่างรวดเร็ว ส่งผลให้เกิดหลุมลึก เกณฑ์ความปลอดภัยจะเกินขีดจำกัดโดยการเสริมคลอไรด์ในท้องถิ่นภายใต้แผ่นชีวะหลายสิบครั้ง ส่งผลให้เกิดการรั่วไหลล่วงหน้ามากจากวงจรการบริการทั่วไป แม้ว่าความเข้มข้นของคลอไรด์กลางโดยรวมจะตรงตามขีดจำกัดมาตรฐานที่ 50ppm ก็ตาม ไบโอฟิล์มจะติดกลับอย่างรวดเร็วหลังจากชุดการผลิตเดี่ยว หากความเร็วการไหลของโซนตายต่ำเกินไป เนื่องจากการทู่แบบปกติสามารถกำจัดได้เฉพาะไบโอฟิล์มที่พื้นผิวเท่านั้น ### ไทเทเนียมเกรด 2 ความสามารถของไททาเนียมในการซ่อมแซมตัวเอง- ฟิล์ม TiO₂ จำเป็นต้องมีออกซิเจนละลายน้ำที่มีความเข้มข้นคงที่ ซึ่งเกิน 8 มก./ลิตร ไบโอฟิล์มใช้ออกซิเจนละลายน้ำในปริมาณมากในพื้นที่ ทำให้ไม่สามารถซ่อมแซมรอยถลอกได้ นอกจากนี้ ไบโอฟิล์มยังดูดซับฟลูออไรด์จากวัตถุดิบและน้ำสะอาดได้อย่างง่ายดาย จึงมีความเข้มข้นของฟลูออไรด์ใต้ชั้นฟิล์ม แม้แต่ฟลูออไรด์ที่ตกค้างในระดับ ppb ก็จะกัดผิวไทเทเนียมอย่างต่อเนื่อง ส่งผลให้เกิดการก่อตัวของชั้นกัดกร่อนที่มีหมอกสีขาวนวลสม่ำเสมอ ในท่อแบบทั่วไป ข้อมูลการตรวจสอบออกซิเจนละลายน้ำในแต่ละวันมักดูเหมือนจะเป็นเรื่องปกติ โดยปกปิด-การกัดกร่อนของออกซิเจนต่ำไว้ใต้แผ่นชีวะจนกระทั่งเกิดการเปลี่ยนสีบนผนังท่อ ### เครื่องทำความร้อนเคลือบ PFA พื้นผิว PFA เรียบสมบูรณ์เป็นเรื่องยากที่ฟิล์มชีวะจะเกาะติด; อย่างไรก็ตาม รอยขีดข่วนขนาดเล็ก-ทำหน้าที่เป็นจุดยึดเกาะของไบโอฟิล์ม น้ำยาทำความสะอาดอัลคาไลน์ติดอยู่ในช่องรอยขีดข่วนเนื่องจากมีคราบจุลินทรีย์ที่มีความหนืด การเจริญเติบโตของตุ่มพองระหว่างชั้นจะถูกเร่งโดยการระเหยของอัลคาไลที่ถูกจำกัด ซึ่งเกิดขึ้นหลังจากแต่ละรอบการให้ความร้อน ส่งผลให้เกิดแรงดันการขยายตัว ไบโอฟิล์มยังลดประสิทธิภาพของการถ่ายเทความร้อน ทำให้ผู้ปฏิบัติงานต้องเพิ่มอุณหภูมิความร้อนทางอ้อม ซึ่งจะเป็นการเพิ่มความเสียหายจากความเครียดจากความร้อนต่อการเคลือบ ### แก้วควอตซ์ ควอตซ์ค่อนข้างทนทานต่อการกัดเซาะของกรดอินทรีย์ อย่างไรก็ตาม ไบโอฟิล์มที่ตกค้างจะคงสภาพของเหลวในการทำความสะอาดที่เป็นด่างไว้ในระหว่างการชะล้างที่ไม่สมบูรณ์ คริสตัลซิลิคอนไดออกไซด์ถูกกัดกร่อนอย่างต่อเนื่องโดยของเหลวอัลคาไลน์ที่ติดอยู่ใต้ฟิล์ม ส่งผลให้เกิดชั้นเคลือบด้านฝ้า ในทางกลับกัน พื้นผิวขรุขระที่แข็งตัวจะเกาะติดกับไบโอฟิล์มมากขึ้น ส่งผลให้เกิดวงจรที่เลวร้ายของการเพิ่มพื้นที่กัดเซาะและความแข็งแรงของโครงสร้างลดลง กระบวนการนี้เกิดขึ้นได้ง่ายจากการแตกร้าวของการเปลี่ยนแปลงอย่างฉับพลันจากความร้อนระหว่างการสลับร้อน- ## 3. การสะสมของแผ่นชีวะเป็นความเสี่ยงในการเชื่อมต่อการผลิตที่สำคัญ 1. โซนตายที่มีการไหลต่ำ: ข้องอของท่อ ก้นมัดท่อ ช่องว่างหน้าสัมผัสของตัวยึด และโพรงภายในวาล์ว; ความเร็วการไหลของของไหลไม่เพียงพอที่จะกัดกร่อนจุลินทรีย์ที่ติดอยู่อย่างทั่วถึง. 2. เวลากักเก็บ CIP ไม่เพียงพอ: ผู้ปฏิบัติงานลดระยะเวลาของรอบการล้างและล้างด้วยอัลคาไลเพื่อเพิ่มการใช้งานในสายการผลิต ส่งผลให้เกิดความล้มเหลวในการละลายและดึงฟิล์มชีวภาพที่โตเต็มที่ออก. 3. ความล้มเหลวในการอุดตันของตัวกรอง: การก่อตัวของฟิล์มบนพื้นผิวท่อทำความร้อนจะถูกเร่งโดยการกระทำของอนุภาคของแข็งที่ไม่มีการกรองเป็นการเกาะติดของฟิล์มชีวภาพ ตัวพา. 4. การหมักแบบคงที่เป็นเวลานานโดยไม่มีการหมุนเวียนระหว่างกลางช่วยให้มีเวลาเพียงพอสำหรับการยึดเกาะของจุลินทรีย์และการทำให้ฟิล์มหนาขึ้นในชุดการผลิตที่ยาวนาน ## 4. ระบบควบคุมไบโอฟิล์มที่ครอบคลุมเพื่อลดการกัดกร่อนเฉพาะจุด 1. ปรับปรุงการออกแบบระบบไฮดรอลิกของท่อ: กำจัดจุดตายคงที่ที่ไวต่อการสะสมของฟิล์มชีวะ และปรับเปลี่ยนการไหลของปั๊มหมุนเวียนเพื่อรับประกันความเร็วการไหลของผนังท่ออย่างน้อย 1.5 ม./วินาที. 2. สร้างมาตรฐานให้กับกระบวนการทำความสะอาด CIP ที่สมบูรณ์: ยึดติดอย่างเข้มงวดกับการแช่ด้วยด่าง การทำให้กรดเป็นกลาง และ-หลายขั้นตอน การล้างน้ำบริสุทธิ์พร้อมระบบล็อคเวลาคงตัว นอกจากนี้ ให้นำกรดไนตริกมาดองเป็นระยะๆ เพื่อกำจัดฟิล์มชีวะที่เจริญเต็มที่ออก. 3. เพิ่มประสิทธิภาพการบำรุงรักษา-การกรองส่วนหน้า: รักษาความสะอาดของตัวกรองแบบหลาย-ขั้นตอนระหว่างแต่ละกะเพื่อกำจัดพาหะอนุภาคของแข็งของฟิล์มชีวะ. 4. การตรวจสอบตามเป้าหมายอย่างสม่ำเสมอ: ตรวจสอบความมันวาวของข้อศอกและพื้นผิวรอยเชื่อมในระหว่างการลาดตระเวนในแต่ละวัน ใช้การสแกนด้วยอินฟราเรดสำหรับเครื่องทำความร้อน PFA และการทดสอบที่เป็นไปได้สำหรับไททาเนียมและสแตนเลสเพื่อตรวจจับ-สัญญาณการกัดกร่อนที่เกิดจากฟิล์มชีวภาพในระยะเริ่มต้น. 5. ลดเวลาการกักเก็บแบบคงที่โดยดำเนินการ-วงจรการชะล้างหมุนเวียนสั้นๆ บนชุดการหมักที่ขยายออกไป เพื่อป้องกันไม่ให้ฟิล์มชีวภาพหนาขึ้นอย่างต่อเนื่องบนผนังท่อ โดยสรุป ฟิล์มชีวะที่ตกค้างจะสร้างสภาพแวดล้อมระดับจุลภาค-ออกซิเจนต่ำ และมีฤทธิ์กัดกร่อนสูง-ถาวรบนพื้นผิวท่อทำความร้อน ซึ่งทำให้เกิดการกัดกร่อนเฉพาะจุดที่ไม่สามารถกลับคืนสภาพเดิมได้ในวัสดุทำความร้อน-ที่ป้องกันการกัดกร่อนทั้งหมด การไหลเวียนของของไหลที่เหมาะสมที่สุดและการทำความสะอาด CIP แบบเต็มกระบวนการ-ที่ได้มาตรฐานเป็นวิธีการพื้นฐานในการยืดอายุการใช้งานของมัดท่อทำความร้อน ปกป้องโครงสร้างป้องกันพื้นผิวของท่อ และกำจัดการเกาะติดของฟิล์มชีวะ