Microbiologische corrosie in rvs-leidingen veroorzaakt vaker lekkage dan veel technici verwachten. Bij een grote bierbrouwerij lekte een nieuwe leiding al na ongeveer zes maanden bedrijf. Cobra Consultancy onderzocht daarom een uitgenomen leidingdeel en achterhaalde de oorzaak. In dit artikel leest u stap voor stap wat het onderzoek opleverde. Bovendien leest u hoe u deze schade in uw eigen installatie voorkomt.
De situatie bij de bierbrouwerij
Tijdens een verbouwing legde de brouwerij een nieuwe leiding aan van roestvast staal type AISI 316L (Werkstoffnr. 1.4404). Door die leiding stroomt behandeld drinkwater. Na het lassen volgde eerst een druktest. Omdat de waterbehandelingsinstallatie nog niet gereed was, spoelde men de leiding vervolgens met onbehandeld drinkwater. Daarna stond het water maandenlang stil, want de installatie ging pas later in bedrijf. De pijpen bleven na de druktest namelijk nat: niemand blies ze droog.
Na ongeveer een half jaar ontstond uiteindelijk de lekkage. Radiografisch onderzoek van een las toonde vervolgens gasporositeit, onvoldoende doorlassing en een kleine bindingsfout. Toch bleken die lasfouten niet de boosdoener, zoals verderop blijkt. Het spoor leidde namelijk naar microbiologische corrosie in rvs-leidingen. Daarom stuurde de brouwerij een leidingdeel van circa 6 cm breed naar Cobra Consultancy, met het verzoek de aard en de oorzaak van de lekkage vast te stellen.
Onderzoek naar microbiologische corrosie in rvs-leidingen
Allereerst beoordeelden wij het leidingdeel visueel en macroscopisch. Vervolgens prepareerden wij vier dwarsdoorsneden door de las en door de lekkage voor macro- en microscopisch onderzoek. Ten slotte bepaalden wij de chemische samenstelling van het pijpmateriaal en het lasmetaal met optische emissiespectrometrie.
Wat het leidingdeel liet zien
Het leidingdeel was namelijk 60 tot 66 mm breed, met de omtreklas ongeveer in het midden. Die las verbond twee pijpdelen met een verschillende wanddikte: 2,0 mm en 2,5 mm. Bovendien schoof het dunne deel over ongeveer 8 cm in het dikkere deel, waarschijnlijk door dwarskrimp tijdens het lassen. Delen van de las waren bovendien niet volledig doorgelast.
Verder lag de lekkage op 133 graden vanaf het nulpunt, precies op de smeltlijn aan de 2,0 mm-zijde. Het gaatje volgde bovendien de contour van de las en was maximaal ongeveer 1 mm groot. Aan de buitenzijde had men tijdens het zoeken naar het lek gekrast. Daardoor waren corrosieproducten op die plaats helaas niet meer beschikbaar voor onderzoek.
Het binnenoppervlak vertoonde duidelijke laskleuren aan weerszijden van de las. Zo was het 2,0 mm dikke pijpdeel over 290 tot 620 mm vanaf het nulpunt donkerbruin verkleurd, over een breedte tot 7 mm. Elders zagen wij een lichte geel- tot blauwverkleuring tot een breedte van 12,5 mm, terwijl een deel van het binnenoppervlak juist blank bleef. Ook de buitenzijde toonde lichte tot donkere laskleur.
Beitsen verwijderde de laskleur moeiteloos
Daarna beitsten wij een deel van de sectie in een stilstaande oplossing van 20 vol% geconcentreerd salpeterzuur (69%) en 2 vol% geconcentreerd fluorwaterstofzuur (40%) in gedemineraliseerd water. De laskleur verdween daarbij zonder moeite. Dat is een belangrijke aanwijzing, want juist laskleur maakt roestvast staal gevoelig voor microbiologische corrosie in rvs-leidingen.
Dwarsdoorsneden en materiaalanalyse
De doorsnede door het lek liet zien dat de aantasting aan de binnenzijde begon. Bovendien was het oppervlak onder het gaatje sterk ondergraven. Het gat liep deels langs de smeltlijn en deels de las in, en het zat vol grijs corrosieproduct. Zo een ondergraven vorm past bij putcorrosie en niet bij een lasfout.
De overige drie doorsneden kwamen daarnaast uit twee plaatsen met een uitlijnfout en uit een goed deel van de las. Verder had het lasmetaal overal een normale austenitische gietstructuur met interdendritisch deltaferriet. Kortom, de las zelf voldeed metallurgisch prima.
De spectrometrie bevestigde ten slotte het materiaal. Beide pijpdelen en de las bestaan uit roestvast staal type 316L, zoals de onderstaande tabel laat zien.
| Element (%) | Pijp 2,0 mm | Pijp 2,5 mm | Las |
|---|---|---|---|
| C | 0,03 | 0,03 | 0,03 |
| Si | 0,49 | 0,51 | 0,60 |
| Mn | 1,64 | 1,66 | 1,64 |
| P | 0,016 | 0,020 | 0,017 |
| S | <0,0020 | <0,0020 | 0,0029 |
| Cr | 16,94 | 16,98 | 17,66 |
| Mo | 2,57 | 2,56 | 2,51 |
| Ni | 10,74 | 10,75 | 11,41 |
| Al | 0,01 | 0,01 | 0,01 |
| Co | 0,14 | 0,12 | 0,10 |
| Cu | 0,44 | 0,41 | 0,27 |
| Nb | 0,03 | 0,04 | 0,04 |
| Ti | 0,01 | 0,01 | 0,01 |
Bevindingen over microbiologische corrosie in rvs-leidingen
Het onderzoek naar microbiologische corrosie in rvs-leidingen leverde de volgende bevindingen op:
- Zowel het pijpmateriaal als het lasmetaal komt overeen met roestvast staal type 316L.
- De aantasting trad bovendien uitsluitend op bij de smeltlijn.
- Tussen de gevonden lasonvolkomenheden en de lekkage bestaat geen aantoonbaar verband.
- Daarnaast begon het lek aan de binnenzijde, met een sterk ondergraven vorm.
- Ook beide zijden van de las vertoonden laskleur.
- Vervolgens liet die laskleur zich eenvoudig wegbeitsen.
Mogelijke oorzaken van de aantasting
Voor deze schade komen vijf mechanismen in aanmerking:
- Corrosie onder afzettingen.
- Corrosie door neerslag van ijzeroxiden en ijzerhydroxiden.
- Chloride-aantasting in combinatie met vervuiling.
- Aantasting door sulfaatreducerende bacterien (SRB).
- Aantasting door Gallionella-bacterien.
Onder een afzetting ontstaat zuurstofarmoede ten opzichte van de omgeving. Daardoor vormen zich zuurstofconcentratiecellen, en die veroorzaken putcorrosie. Zulke afzettingen ontstaan vooral op plaatsen met weinig stroming. Roest versnelt dit proces, omdat ijzerhydroxiden de beschermende oxidehuid afbreken. Ook chloriden verstoren die oxidehuid. Sulfaatreducerende bacterien tasten roestvast staal bovendien rechtstreeks aan en scheiden ijzersulfide uit.
Gallionella-bacterien overleven temperaturen tot 70 graden Celsius. Zij gedijen namelijk vooral in ijzerhoudend water en vormen kolonies op plaatsen met (bijna) stilstaand water. Daarbij voeden ijzer en ijzerionen uit onbehandeld drinkwater hun stofwisseling. Daardoor lost het metaal plaatselijk versneld op, met een typisch ondergraven put als gevolg. Bovendien treedt microbiologisch geinduceerde corrosie (MIC) bij voorkeur op langs de smeltlijn van lassen. Een onvolledige oxidehuid, zoals laskleur, vergroot die gevoeligheid nog verder.
Conclusie: microbiologische corrosie in rvs-leidingen door Gallionella
De hoofdoorzaak van de aantasting is microbiologische corrosie in rvs-leidingen, hoogstwaarschijnlijk door Gallionella-bacterien. Daarnaast speelden de eerste drie mechanismen mogelijk een aanvullende rol. De put ontstond vermoedelijk al voor de ingebruikname, tijdens het spoelen met onbehandeld drinkwater. Tijdens bedrijf groeide de ondergraven put vervolgens door tot een lek. Kortom: de leiding lekte door MIC, omdat niemand de binnenzijde had gebeitst en gepassiveerd.
Zo voorkomt u microbiologische corrosie in rvs-leidingen
Wilt u dit schadebeeld voorkomen? Neem dan drie maatregelen serieus:
- Blaas leidingen droog na de druktest en tijdens langere stilstand, zodat er geen water achterblijft.
- Formeer altijd met formeergas tijdens het lassen, want daarmee beperkt u laskleur aan de binnenzijde.
- Beits en passiveer na het lassen, zodat de oxidehuid van het roestvast staal zich volledig herstelt.
Bestaande corrosieputten passiveren helaas niet opnieuw. Slijp die putten daarom eerst weg. Beits en passiveer daarna het binnenoppervlak nabij de lassen. Op die manier verkleint u de kans op nieuwe aantasting aanzienlijk.
Stilstaand water wordt structureel onderschat
In eerdere rapporten besteedden wij al veel aandacht aan stilstaand water. Denk bijvoorbeeld aan rvs-brandblusleidingen in hotels, aan warmtewisselaars in zwembaden tijdens de coronaperiode, aan wijnhuizen in de Loire en aan bierbrouwerijen. Telkens keert hetzelfde patroon terug, want microbiologische corrosie in rvs-leidingen begint vrijwel altijd bij water dat te lang stilstaat. De gevolgen blijven bovendien zelden beperkt tot een reparatie, omdat productiestilstand doorgaans veel meer kost.
Meer weten over corrosieonderzoek?
Lees ook ons artikel over bacteriele corrosie van stalen en roestvast stalen infrastructuren. Wilt u de volledige casus nalezen? Bekijk dan het originele onderzoeksrapport 1-6046 (pdf).
Heeft u zelf te maken met lekkage of corrosie in een installatie? Neem gerust contact met ons op. Wij onderzoeken dan de oorzaak en adviseren over een oplossing die wel standhoudt.