مروری بر خوردگی تحت تأثیر میکروبیولوژی (MIC)

خوردگی تحت تأثیر میکروبیولوژیک (MIC) که به عنوان خوردگی ناشی از میکروبی نیز شناخته می شود، نوعی خوردگی است که زمانی رخ می دهد که میکروارگانیسم هایی مانند باکتری ها، جلبک ها یا قارچ ها بر روی فلزات تأثیر بگذارند و باعث تسریع در ایجاد خوردگی شوند. MIC یک شکل پیچیده و اغلب موذی از خوردگی است که می تواند منجر به آسیب های قابل توجهی در محیط های مختلف صنعتی و محیطی شود. MIC زمانی اتفاق می‌افتد که میکروارگانیسم‌ها بر روی سطوح فلزی در معرض آب (آب تازه یا دریا)، نفت خام، سوخت‌های هیدروکربنی، مواد شیمیایی فرآیند و/یا خاک تکثیر می‌شوند. این میکروارگانیسم‌ها بیوفیلم‌هایی را تشکیل می‌دهند که محیطی مساعد برای رشد میکروبی فراهم می‌کنند و به عنوان سدی در برابر بازدارنده‌های خوردگی معمولی عمل می‌کنند. 

خوردگی تحت تأثیر میکروبیولوژی می تواند نتیجه مستقیم میکروارگانیسم هایی باشد که متابولیت هایی را تولید می کنند که برای فلزات خورنده هستند یا تشکیل گونه های خورنده را تسهیل می کنند. به عنوان مثال، باکتری های کاهنده سولفات، سولفید هیدروژن (H2S) تولید می کنند که می تواند باعث ایجاد ترک خوردگی ناشی از استرس سولفید در خطوط لوله شود. MIC همچنین می‌تواند نتیجه غیرمستقیم میکروارگانیسم‌ها باشد که محیط محلی را تغییر می‌دهند، که منجر به تغییر در pH، غلظت اکسیژن یا تشکیل سلول‌های غلظتی می‌شود که باعث خوردگی موضعی می‌شوند.

خوردگی تحت تأثیر میکروبیولوژی می تواند منجر به خوردگی موضعی و سوراخ شدن شود که می تواند منجر به نازک شدن فلز، سوراخ شدن و آسیب ساختاری شود. سرعت و شدت MIC تحت تأثیر عوامل محیطی مانند دما، pH، شوری، غلظت اکسیژن و در دسترس بودن مواد مغذی و همچنین ترکیب، ریزساختار و خواص الکتروشیمیایی سطح فلز است. درک این عوامل برای اجرای راهبردهای بازرسی/تخفیف موثر حیاتی است.

مناطق مستعد MIC

خوردگی تحت تأثیر میکروبیولوژیکی بر انواع صنایع و انواع تجهیزات تأثیر می گذارد. در صنعت نفت و گاز، MIC معمولاً در خطوط لوله مشاهده می شود، به ویژه آنهایی که نفت خام یا گاز طبیعی با محتوای گوگرد بالا را حمل می کنند. خطوط لوله و سیستم‌های لوله‌کشی که آب تولید شده را که اغلب حاوی میکروارگانیسم‌ها است، انتقال می‌دهند، نیز به MIC حساس هستند. علاوه بر این، MIC می تواند بر پمپ ها، شیرها، مخازن ذخیره سازی و مبدل های حرارتی تأثیر بگذارد. سیستم‌های خنک‌کننده، به‌ویژه آن‌هایی که از برج‌های خنک‌کننده حلقه باز استفاده می‌کنند، نیز به MIC حساس هستند. میکروارگانیسم‌های موجود در آب خنک‌کننده، همراه با گرما و در دسترس بودن مواد مغذی، محیطی ایده‌آل برای تشکیل بیوفیلم و متعاقب آن خوردگی ایجاد می‌کنند. سازه های فراساحلی مانند سکوها، رایزرها و خطوط لوله زیر دریا نیز به دلیل وجود بیوفیلم های دریایی در معرض خطر بالای MIC هستند.

بازرسی MIC

تشخیص دقیق و به موقع خوردگی تحت تأثیر میکروبیولوژیک برای اجرای اقدامات کاهش موثر ضروری است. در اینجا برخی از تکنیک های بازرسی که معمولا برای شناسایی MIC استفاده می شود آورده شده است:

• بازرسی بصری : بازرسی‌های بصری منظم برای شناسایی شاخص‌های بصری MIC مانند تشکیل بیوفیلم، خوردگی موضعی، حفره شدن یا تغییر رنگ روی سطح فلز ارزشمند هستند. این روش به ویژه برای تشخیص علائم اولیه MIC در مناطق در دسترس مفید است.
• روش‌های ارزیابی غیر مخرب (NDE) : تکنیک‌های NDE امکان ارزیابی یکپارچگی فلز را بدون ایجاد آسیب فراهم می‌کنند. تست اولتراسونیک، بازرسی ذرات مغناطیسی و معاینه رادیوگرافی می تواند نشانه های خوردگی، از جمله سوراخ شدن، ترک خوردن و نازک شدن دیواره ناشی از MIC را شناسایی کند.
• آزمایش میکروبیولوژیکی : تجزیه و تحلیل میکروبیولوژیکی شامل جمع آوری نمونه از سطح فلز، بیوفیلم یا محیط اطراف و تجزیه و تحلیل آنها برای وجود و فراوانی میکروارگانیسم های خورنده است. این را می توان از طریق تکنیک هایی مانند روش های مبتنی بر کشت، تعیین توالی DNA و سنجش های مولکولی انجام داد.
• اندازه‌گیری نرخ خوردگی : نظارت بر نرخ خوردگی به شناسایی مناطقی که به دلیل MIC دچار خوردگی تسریع شده‌اند کمک می‌کند. تکنیک‌هایی مانند کوپن‌های کاهش وزن، پروب‌های خوردگی و روش‌های الکتروشیمیایی مانند مقاومت قطبش خطی و طیف‌سنجی امپدانس الکتروشیمیایی، داده‌های کمی را در مورد نرخ خوردگی ارائه می‌کنند.

کاهش/پیشگیری MIC

هنگامی که خوردگی تحت تأثیر میکروبیولوژیکی تشخیص داده شد، استراتژی های کاهش مناسب باید برای به حداقل رساندن تأثیر آن اجرا شود. این استراتژی ها عبارتند از:

• انتخاب مواد : انتخاب مواد مقاوم در برابر خوردگی، مانند فولادهای ضد زنگ یا آلیاژهای با مقاومت بالا در برابر MIC، می تواند حساسیت به خوردگی را به میزان قابل توجهی کاهش دهد.
• حفاظت کاتدی : استفاده از سیستم های حفاظت کاتدی، مانند آندهای قربانی یا سیستم های جریان تحت تاثیر می تواند پتانسیل خوردگی را کاهش دهد.
• درمان بیوساید : استفاده از بیوسیدها برای کنترل رشد میکروبی می تواند در جلوگیری یا کاهش تشکیل بیوفیلم و خوردگی متعاقب ناشی از MIC موثر باشد. با این حال، در هنگام استفاده از بیوسیدها باید به جنبه های زیست محیطی و ایمنی توجه دقیق داشت.
• بازدارنده های خوردگی : بازدارنده های خوردگی که به طور خاص برای مبارزه با MIC طراحی شده اند، می توانند یک سد محافظ بر روی سطوح فلزی ایجاد کنند و از اثرات خورنده میکروارگانیسم ها جلوگیری کنند. 
• نظارت و کنترل محیطی : تنظیم شرایط محیطی، مانند کنترل pH، دما و سطوح اکسیژن، می‌تواند به ایجاد یک محیط نامطلوب برای میکروارگانیسم‌ها و جلوگیری از توسعه خوردگی کمک کند.