Så kan korrosionsspöket motas bort
Skogs- och pappersindustrin är enligt Inspectas experter den tillverkningsindustri där andelen korrosionsskador är högst, följd av petrokemisk och kemisk processindustri. På Skogsindustridagarna presenterades flera förebyggande åtgärder för att undvika stora delar av skadorna.
Lömsk mikrobiell korrosion
Kombinationen salter, främst klorider, hög temperatur, högt tryck, orent matarvatten och diverse kemikalier som starka syror och baser kan tillsammans med dåligt genomtänkta materialval bli en ödesdiger cocktail. Den kan angripa alla svaga punkter: svetsfogar, genomföringar, skarvar mellan olika metaller och fuktiga ställen under isolering.
Och som om inte det vore nog har problemen med mikrobiell korrosion lyfts fram under de senaste åren, inte minst med rostangreppen på den nya Sundsvallsbron.
”Man räknar med att cirka 20 % av alla korrosionsskador förorsakas av mikrobiellt influerad korrosion, också kallad MIC. Den förekommer till exempel i brandvattensystem, i kärnkraftverk, i underjordiska system, marina miljöer och både in- och utvändigt i rörkonstruktioner”, förklarar Lotta Hallbeck från Microbial Analytics Sweden AB i Mölnlycke, ett nischföretag som specialiserat sig på problemlösning och rådgivning i denna typ av frågor.
”Bakterier, arkéer (har annat DNA än bakterier och trivs i extrema miljöer, reds. anm.) och svampar bildar gärna kolonier i form av biofilmer på metaller, där näring passerar förbi. I syrerika miljöer skapas anoder, och koncentrerade celler, som konsumerar O2. Energin hämtas ur organiskt material, järn- eller manganjoner och svavel eller sulfid, som ger upphov till svavelsyra. Resultatet blir korrosion under filmen; till och med rostfritt stål angrips.
I syrefria (anaeroba) miljöer bildar jäsande organismer organiska syror, vilket sänker pH-värdet. När bakterierna reducerar sulfatjonerna bildas en svart beläggning av järnsulfid. Bildad vätgas blir näring för bakterierna och under bakterielagret får vi gropfrätning, som kan gå djupt.”
Elektrisk MIC är ännu en variant – här använder de sulfatreducerande bakterierna elektronerna för att få energi för processen.
”I fallet Sundsvallsbron har vi ett samarbete mellan järnoxiderande EMIC-bakterier på ytan och sulfatreducerande bakterier under dessa. Då kan en ny konstruktion skadas allvarligt på bara några år” säger Lotta Hallbeck.
Vad kan man då göra för att undvika eländet?
”Börja med en riskanalys av miljö och material innan start. Pågående MIC kan förhindras genom en analys av mikroorganismer och miljö som underlag för val av åtgärder. Dessa kan vara rengöring, användning av biocider, ändringar i vattenkemi eller elektrokemi, enskilt eller i kombination. Så länge mikroberna trivs kommer problemen att kvarstå och upprepas”, säger Lotta Hallbeck.
Rostfritt stål och vatten
Vatten behöver vi för att leva och vatten ingår i de flesta processflöden som kylning och tillverkning inom skogsindustrin. Men kan vatten också angripa så beständiga material som rostfritt stål?
”Svaret är ja. Allt vatten som tas från naturen har en viss biologisk aktivitet. Om man inte motverkar den kommer material att påverkas”, säger Jonas Höwing på Inspecta.
”Tillväxten av biomaterial som alger och bakterier höjer korrosionspotentialen och ökar effektiviteten av syrereduktion dramatiskt, vilket innebär ett snabbare förlopp när en skada initierats. Klorering mot biotillväxt höjer i sin tur korrosionspotentialen kraftigt. Om man låter bli att klorera får man korrosion under biofilmen. Om man klorerar skapar man ett mer korrosivt system, men angreppen sker långsammare.”
För tankar med stillastående vatten rekommenderar Jonas plast (GAP), annars duplex- eller superduplexmaterial, samma för rörledningar. Värmeväxlare kan utföras i koppar om man tar hänsyn till flöde och vattnets renhet.
”Har spalt- eller gropkorrosion initierats är det svårt att få stopp på den. Använd aldrig EN 1.4301/1.4307 i råvattensystem!”
Korrosion i bark- och sodapannor
Inom skogsindustrin representerar soda- och barkpannor ett betydande ekonomiskt värde, samtidigt som deras strategiska betydelse för störningsfri produktion är stor. Korrosion är ett problem. Ändrade driftförhållanden ger en ny korrosionsmiljö och konstruktioner och material utsätts för påfrestningar som inte beaktats vid den ursprungliga designprocessen. Vem känner då till korrosionsproblemen bäst – kontrollingenjörer, drift- och underhållspersonal eller tillverkare? Svaret är alla tillsammans. Sonja Enestam på Valmet Technologies Oy kan sammanfatta vad vi i dag vet om korrosion i dessa panntyper.
”Korrosionshastigheten är temperatur- och materialberoende. I barkpannor har vi alkalikloridinducerad (KCl) korrosion av de hetaste överhettarna tillsammans med lågtemperaturkorrosion i form av kondensation av sura gaser i rökgaskanalerna. I sodapannorna förekommer dessutom smältfaskorrosion och sulfidering i överhettare, på eldstadsväggar och i eldstadsbotten. Sura sulfater och daggpunktskorrosion av syra förekommer i rökgassystemet.”
Sonja berättar att ny forskning vid Åbo Akademi visar att daggpunktskorrosion av svavelsyra inte förekommer i bio- och sodapannor, men däremot bildas korrosiva, hygroskopa salter, som bildar frätande elektrolyter på tubytan (Ex. CaCl2, NH4Cl), vilket förorsakar markerad gropfrätning.
”Korrosionshastigheten i överhettarna kan påverkas av rätt materialval. Man bör hålla kontroll på halterna K och Cl och upprätta en pannspecifik optimering. I aggressiva miljöer kan man laka ut kalium och klor ur askan och återföra natrium och sulfatjoner till processen. Det är också bra att minska överbäringen från smältan direkt till tuberna, särskilt nära pannbotten. Just eldstadsbotten kräver ett noggrant materialval för att minimera korrosionen vid smältagränsen utan att kostnaderna rusar iväg. Luftportar av gjutjärn har visat sig fungera väl, kanske på grund av att materialet kyls av luftströmmen. Förståelse för processkemin och korrosionsförloppen har minskat skadorna, som i sämsta fall kan uppgå till mer än 0,1 mm/år.”
Välj material med omsorg
Någon klok konstruktör har sagt att korrosionen börjar på ritbordet. Inspectas legendariske materialexpert Jan Wåle håller säkert med efter att ha sett ett antal korrosionsskadade metallföremål landa i hans laboratorium. Vad skall man då tänka på när man designar en kokare eller en indunstare?
”Under kolstålsperioden byggde korrosionsskyddet på att man tog till rejält med material och förlitade sig på passivering vid hög potential. Tyvärr var passiveringen ofta instabil med spänningskorrosion, sprickbildning och olyckor förorsakade av svartluftsfrätning som följd. Avspänningsglödgning minskade risken.”
Genom påsvetsning eller lining med rostfritt material eller kompoundmaterial med påvalsat austenitiskt rostfritt stål förbättrades motståndskraften i nästa generation, men svetsfel och sprickor gav kritiska spänningsnivåer – alkalisk spänningskorrosion, som gick ner till kolstålsskiktet.
”Följande material blev kallsträckt rostfritt stål, som är tillåtet enbart i Sverige. Nackdelen är att materialet blir mjukt kring en eventuell reparationssvets – effekten från kallsträckningen försvinner.”
Duplexmaterial blev tillgängliga i slutet av åttiotalet och den första svenska kontinuerliga kokaren tillverkades 1995 – och har gått utan problem sedan dess.
”Fördelarna är hög egen hållfasthet i materialet, som tillåter tunnare gods, samt bättre motståndskraft mot både spänningskorrosion och allmän korrosion. Den kritiska punkten är kokartoppen, där ett byte till nytt duplexmaterial ofta är att rekommendera. Kontrollera blandskarven mellan kokartoppen i duplex och neder delen i kolstål! En av de få nackdelarna med duplex är att materialet inte är termiskt strukturstabilt över 250 oC” säger Jan Wåle.
Text: Tage Eriksson