Corrosiebescherming met precisiedosering

Corrosiebescherming met precisiedosering

Jos Abbing
Cover Image

Door de ervaring die ik in de loop der jaren heb opgedaan met zware industriële toepassingen, heb ik gezien wat de gevolgen van corrosie kunnen zijn. Wereldwijd zijn de kosten door corrosie gigantisch: volgens de NACE meer dan 2000 miljard euro. De industrie neemt bijna 60% daarvan voor haar rekening. Een bovengemiddeld aandeel komt op het conto van de chemie, de procesindustrie en de olie- en gassector.

Deze sectoren hebben in de bedrijfsvoering en productie te maken met hoge eisen die worden gesteld aan omgeving- en procescondities. Dit is inclusief ondersteunende systemen, ten behoeve van warmteoverdracht en transmissie of distributie en opslag van gassen en vloeistoffen, die daarbij een rol spelen. Corrosiebescherming door middel van inhibiting kan hier vaak een economische oplossing bieden.

Een accurate dosering in de toevoer van anticorrosiemiddelen is hierbij belangrijk. Nauwkeurigheid is het sleutelwoord, want hoe nauwkeuriger, des te doeltreffender en minder milieubelastend het werken met inhibitors (corrosieremmers) is.

Algemene corrosiefactoren

Metalen hebben in zekere mate de eigenschap om te corroderen of op te lossen. Corrosie is een natuurlijk proces, waarbij een metaal in een meer chemisch stabiele vorm wordt omgezet. Het proces medium en de bijbehorende habitat zijn in hoge mate bepalend voor de corrosierisico’s. Belangrijke factoren hierbij zijn o.a. de temperatuur, het zuurstof- en vochtgehalte en de zuurtegraad.

Corrosiefactoren

Corrosiefactoren

Door deze belangrijke parameters te beïnvloeden kan het corrosieproces gestopt, of voldoende vertraagd worden. Inhibiting, oftewel het toevoegen van corrosieremmers, kan hierin een belangrijke rol spelen.

In eerste instantie heeft een corrosiebestendig technisch ontwerp uiteraard de voorkeur. Er moet dan gekozen worden voor de meest geschikte materialen en combinaties, extra materiaaldikte en het aanbrengen van beschermlagen. Metaalschade door inwerking van eroderende deeltjes, metaalmoeheid, mechanische stress of cavitatie kan ook leiden tot corrosie dat met corrosiewerende middelen mogelijk onvoldoende kan worden bestreden.

Het toepassen van inhibiting is een vaak beproefde en rendabele methode om corrosie te voorkomen of voldoende te controleren in tal van situaties. Hieronder enkele voorbeelden:

Voorbeelden van metaalcorrosie

Corrosie kan verschillende oorzaken en versnellers in het proces hebben:

Werkingsprincipe anode-kathode

Werkingsprincipe anode-kathode

Galvanische corrosie treedt op wanneer twee verschillende metalen elektrisch met elkaar in contact staan. Bij blootstelling aan een elektrolyt stromen ionen van de anode naar de kathode, waardoor vrije elektronen vrijkomen. Het meer edele metaal (kathode) wordt beschermd, terwijl het meer actievere metaal (anode) gaat corroderen.

Elektrochemische corrosie komt voor in corrosieprocessen waarbij het vrijkomen van elektronen uit anodische delen een rol speelt. Denk hierbij aan spleetcorrosie, ”concentrated cell” (crevice) of “pitting” corrosie.

Een ander voorbeeld is chemische corrosie. Deze corrosievorm wordt door sterke oxidanten veroorzaakt en kan optreden zonder gepaard te gaan met elektrische stroom.

Biologische corrosie wordt veroorzaakt door de aanwezigheid en groei van micro-organismen. Hun directe aanwezigheid, of corrosieproduct (veroorzaakt door de metabolische activiteit van het organisme) veroorzaakt metaalschade wat ook kan leiden tot put- of spleetcorrosie (crevice).

Classificatie van inhibitors

Een inhibitor moet ervoor zorgen dat schade door corrosie wordt voorkomen of in ieder geval tot een aanvaardbaar niveau wordt beperkt. De meest gangbare corrosieremmers bevatten meerdere componenten. Hieronder enkele voorbeelden van (vloeistoffase) inhibitors.

Schematische indeling van corrosieremmers

Schematische indeling van corrosieremmers

Environmental of scavenger inhibitors beperken corrosievorming door de corrosieve eigenschappen van het medium te verminderen of te elimineren, waarbij zuurstofreductie vaak een rol speelt.

Interface inhibitors vormen een beschermingsfilm op het metaal, waardoor deze geïsoleerd is van het corrosieve medium.

Anodische inhibitors bevorderen de vorming van een passiveringslaag dat de anodische werking blokkeert. De corrosieremmer moet in een kritische concentratie worden gebruikt om het gewenste effect te verzekeren. Een te lage concentratie inhibitor heeft onvoldoende effect, terwijl een te hoge concentratie corrosie juist versnelt.

Kathodische inhibitors vertragen corrosievorming door de zuurstofconcentratie te verlagen of het verhogen van een over potentiaal aan waterstof (poisoning) en door precipitatie (afzetting) op specifieke kathodische plaatsen (precipitator) waar een beschermende film wordt gevormd.

Gemengde (mixed) of organische inhibitors beïnvloeden zowel anodische als kathodische effecten, bijvoorbeeld door middel van adsorptie, chemisorptie en de vorming van films.

Een adsorptie (physical) proces is relatief snel maar verdwijnt ook sneller van een oppervlakte, wat een nauwkeurige dosering vraagt. Chemisorption is een chemisch adsorptie proces wat ontstaat door een reactie op een blootgesteld oppervlak, waarbij een elektrische hechting van een chemische stof ontstaat op het geadsorbeerde oppervlak. Hoe hoger de concentratie, des te beter de bescherming, maar wel met een maximum. Bij overschrijding van de maximumconcentratie treedt vaak een versneld corrosieproces op.

Slimmer regelen van dosering

Een inhibitor systeem zal kleine hoeveelheden (bio)chemische stoffen toevoegen (inhibiting) aan het procesmedium. De doeltreffendheid van een dergelijk systeem is in grote mate afhankelijk van de toegevoegde hoeveelheid, die afhankelijk is van de omgevings- en procescondities.

 Ex Zone 1 Scale inhibitor met Coriolis massflowcontroller

Ex Zone 1 Scale inhibitor met Coriolis massflowcontroller

De juiste doseerhoeveelheid van traditionele mengsels van biociden, andere corrosieremmende stoffen, hulpstoffen, agentia, oppervlakte-actieve stoffen en pH-regelaars kan sterk variëren, bijvoorbeeld van 0,001 tot 0,1 wt%. Een inhibitor systeem moet vaak op PPM (parts per million) niveau injecteren om de correcte en meest effectieve concentraties te bereiken. Afhankelijk van de situatie wordt dit met continu- en pulsdoseringen uitgevoerd.

Traditioneel wordt veelal gebruikgemaakt van handmatig (vast) ingestelde zuigerpompen met keerkleppen. Verificatie van de uiteindelijke flow wordt vaak empirisch uitgevoerd met een stopwatch in combinatie met bijv. maatbekers door de slaglengte te variëren. Deze traditionele aanpak maakt het praktisch onmogelijk om actief in te spelen op gewijzigde procesomstandigheden, zoals temperatuurveranderingen in de overgang van dag naar nacht (en vice versa), en direct de hoeveelheid (bio)chemische stoffen te compenseren.

Dit kan leiden tot een ongunstige debietinstelling, waarbij het chemicaliënverbruik en het negatieve milieueffect toenemen. Bij normaal bedrijf is er zelfs een risico van overdosering (!) van chemische stoffen.

Nauwkeurige debietregeling

Een nauwkeurige debietregeling bespaart kosten en ontziet het milieu. Hoge nauwkeurigheid met een hoge turn-down ratio wordt bereikt op basis van echte massa-meting met een massflowmeter op basis van het Coriolis principe (zoals de Bronkhorst mini CORI-FLOW serie) Dit instrument kan ook rechtstreeks kleppen en pompen aansturen m.b.v. de “on-board”- PID regeling. Verdere optimalisatie is mogelijk met uitbreiding van PLC- en HMI-systemen voor nog meer functionaliteit en flexibiliteit.

Coriolis doseersysteem

Onze systeemaanpak, met geïntegreerde digitale communicatie, maakt real-time control, monitoring en logging van de juiste injectiehoeveelheden mogelijk. Naast het in-bedrijf controleren van de juiste hoeveelheid kan ook online een setpoint direct gewijzigd worden. Asset management en predictief onderhoud wordt ondersteund door diverse diagnose mogelijkheden zoals status alarmen, waarschuwing bij dichtheidsveranderingen, totalisatie (single- of multi-point) ten behoeve van kostenberekening, tankbewaking en actieve pompbescherming.

Bronkhorst ondersteunt veldapplicaties en R&D onderzoeksprojecten met haar uitgebreide kennis van low flow fluidics handling.

Corrosieremmers worden ook in andere bedrijfstakken gebruikt, bijvoorbeeld door publieke waterleidingbedrijven. Lees onze blog hoe fosfaten in ons drinkwater fungeren als corrosieremmer.

De Coriolis massflowmeter van Bronkhorst zijn bij uitstek geschikt voor dosering van corrosieremmers. Bekijk ons aanbod van Coriolis-producten.