Ăn mòn do tác động của vi sinh vật -Microbiologically influenced corrosion (MIC)
Ăn mòn ảnh hưởng vi sinh (MIC)
Ăn mòn ảnh hưởng vi sinh (MIC) là một hiện tượng quan trọng trong sự xuống cấp vật liệu, đặc biệt ảnh hưởng đến kim loại và hợp kim. Nó xảy ra khi các vi sinh vật, chẳng hạn như vi khuẩn, nấm và tảo, tương tác với bề mặt kim loại, làm thay đổi môi trường điện hóa và đẩy nhanh quá trình ăn mòn. Sự tương tác này thường dẫn đến ăn mòn cục bộ, chẳng hạn như rỗ, có thể dẫn đến thất bại cấu trúc nghiêm trọng và thiệt hại kinh tế đáng kể trong các ngành công nghiệp khác nhau.
Cơ chế của MIC
Các cơ chế mà MIC xảy ra rất phức tạp và nhiều mặt. Các quy trình chính bao gồm:
- Hình thành màng sinh học: Vi sinh vật bám vào bề mặt kim loại và tạo thành màng sinh học, có thể tạo ra môi trường cục bộ khác biệt đáng kể về thành phần hóa học so với môi trường xung quanh. Điều này có thể dẫn đến việc thiết lập các vị trí anốt và catốt tạo điều kiện cho các phản ứng điện hóa
- Sản phẩm phụ chuyển hóa: Chuyển hóa vi sinh vật có thể tạo ra các sản phẩm phụ ăn mòn như hydro sunfua (H₂S) và axit hữu cơ. Ví dụ, vi khuẩn khử sunfat (SRB) làm giảm sunfat thành sunfua, có thể dẫn đến nứt ứng suất sunfua trong kim loại
- Thay đổi điện hóa: Sự hiện diện của màng sinh học làm thay đổi độ pH cục bộ và tiềm năng oxy hóa khử ở bề mặt kim loại. Những thay đổi này có thể tăng cường tốc độ ăn mòn bằng cách tạo điều kiện thuận lợi cho các phản ứng ăn mòn
- Tính sẵn có của chất dinh dưỡng: MIC bị ảnh hưởng bởi sự sẵn có của các chất dinh dưỡng, độ ẩm và điều kiện môi trường phù hợp. Các yếu tố như nhiệt độ, nồng độ oxy hòa tan và sự hiện diện của chất hữu cơ có thể thúc đẩy sự phát triển và hoạt động của vi sinh vật
Các loại vi sinh vật liên quan
Một số loại vi sinh vật có liên quan đến MIC:
- Vi khuẩn khử sulfate (SRB): Đây là một trong những đóng góp nổi tiếng nhất cho MIC. Chúng phát triển mạnh trong điều kiện yếm khí và tạo ra H₂S như một sản phẩm phụ trao đổi chất, có tính ăn mòn cao đối với kim loại
- Vi khuẩn oxy hóa sắt: Những vi khuẩn này oxy hóa các ion sắt (Fe²⁺) thành các ion sắt (Fe³⁺), làm mất ổn định các lớp oxit bảo vệ trên bề mặt kim loại
- Các nhóm vi sinh vật khác: Nhiều vi sinh vật khác, bao gồm vi khuẩn và nấm sản xuất axit, cũng có thể góp phần ăn mòn thông qua các con đường trao đổi chất khác nhau
Tác động của MIC
Tác động kinh tế của MIC là đáng kể, với ước tính cho thấy nó chiếm khoảng 20% tổng số lỗi ăn mòn trong các ngành công nghiệp như dầu khí, xử lý nước và vận tải
Phát hiện và ngăn chặn
Phát hiện MIC đặt ra những thách thức do các biểu hiện thường tinh tế của nó cùng với các cơ chế ăn mòn khác. Các phương pháp phổ biến để xác định MIC bao gồm:
- Thử nghiệm vi sinh vật: Kỹ thuật pha loãng nối tiếp được sử dụng để xác định quần thể vi sinh vật khả thi liên quan đến ăn mòn
- Giám sát ăn mòn: Giám sát thường xuyên tính toàn vẹn của kim loại bằng kỹ thuật điện hóa giúp phát hiện các dấu hiệu sớm của MIC
Các biện pháp phòng ngừa bao gồm:
- Lớp phủ bảo vệ: Áp dụng các lớp phủ ức chế sự kết dính của vi sinh vật có thể làm giảm đáng kể nguy cơ MIC
- Chất diệt khuẩn: Việc sử dụng chất diệt khuẩn có thể kiểm soát quần thể vi sinh vật trong môi trường dễ bị MIC.
Hiểu MIC là rất quan trọng để phát triển các chiến lược hiệu quả để giảm thiểu tác động của nó và bảo vệ cơ sở hạ tầng khỏi sự suy thoái do vi sinh vật gây ra.
Muhammad Usman Asghar
Thuật ngữ ăn mòn do tác động của vi sinh vật (MIC-Microbiologically influenced corrosion) được sử dụng để chỉ sự ăn mòn do sự hiện diện và hoạt động của vi sinh vật. Sự ăn mòn này xảy ra trong môi trường có thể hỗ trợ sự phát triển của vi sinh vật, bao gồm cả môi trường mà sự ăn mòn không thể dự đoán được. Các vi sinh vật liên quan đến sự ăn mòn do tác động của vi sinh vật đến từ cả ba nhánh chính của quá trình tiến hóa, tức là vi khuẩn cổ, vi khuẩn và sinh vật nhân chuẩn. Vi sinh vật xâm chiếm bề mặt của tất cả các vật liệu kỹ thuật, nhưng có một bản chất ngẫu nhiên đối với độ phủ và độ dày thực tế chưa bao giờ được mô hình hóa thành công. Vi khuẩn trong các nuôi cấy thuần túy hoặc trong các tập đoàn không tạo thành các màng sinh học đồng nhất, có thể dự đoán được. Tốc độ tăng trưởng phụ thuộc vào chất nền, chất dinh dưỡng có sẵn, nhiệt độ và chất nhận điện tử. Thành phần màng sinh học bị ảnh hưởng bởi các nhiễu loạn nhỏ trong môi trường, ví dụ như nhiệt độ, nồng độ chất dinh dưỡng và dòng chảy.
#MIC #Corrosion #Oil&Gas #Bacteria #Microorganisms #CarbonSteel #SRB #SulfurReducingBacteria #EngineeringMaterials #MaterialSelection #Materials #MicrobiologicallyInfluencedCorrosion
Microbiological Induced Corrosion (MIC)
(St.)
Ý kiến bạn đọc (0)