Corrosão Microbiológica (MIC) – Causas, Mecanismo e Prevenção

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Corrosão microbiológica (MIC) – do inglês Corrosão influenciada microbiologicamente – é a corrosão cuja iniciação, curso ou velocidade estão relacionados à atividade de microrganismos presentes na superfície do material ou no ambiente circundante.
Os microrganismos não criam um mecanismo de corrosão único e exclusivo. No entanto, podem alterar as condições eletroquímicas locais, formar biofilmes, produzir produtos metabólicos agressivos e promover corrosão por pites, frestas e subsuperficial.
A MIC pode afetar ambos aço carbono e aço inoxidável, assim como outros metais e ligas.
O fenômeno ocorre, entre outros, em sistemas de água, refrigeração, industriais, de energia, petroquímicos, marítimos, de esgoto, bem como em tanques e tubulações.

O que é MIC?

MIC não significa que os microrganismos "comem" o metal diretamente.
Sua atividade pode alterar as condições na superfície do material e acelerar as reações eletroquímicas.
Os microrganismos podem, entre outras coisas:

• Criar um biofilme,
• consumir oxigênio,
• alterar o pH local,
• produzem sulfetos e ácidos,
• alterar o potencial eletroquímico da superfície,
• Criar depósitos que retêm compostos agressivos,
• causam diferenças na concentração de oxigênio,
• Promover o início da corrosão por pites e frestas.

Portanto, o termo "corrosão induzida microbiologicamente" é, em certa medida, uma simplificação excessiva. Um significado mais preciso do termo "MIC" é "corrosão influenciada pela atividade de microrganismos ".

Biofilme – um elemento básico da MIC

Um dos elementos mais importantes do desenvolvimento do MIC é biofilme.
Biofilme é uma camada de microrganismos e das substâncias que eles produzem, que adere à superfície de um material.
Może zawierać:

• bactérias,
• arqueas,
• cogumelos,
• microalgas,
• produtos metabólicos,
• substâncias poliméricas secretadas por microorganismos,
• Partículas minerais e sedimentos.

O biofilme não é uma camada homogênea.
Pode haver diferenças significativas no interior:

• concentração de oxigênio,
• pH
• potencial eletroquímico,
• concentrações iônicas,
• tipo de microrganismos ativos.

Isso cria microambientes locais cuja composição pode diferir significativamente da composição de todo o fluido na instalação.

Como se desenvolve a corrosão microbiológica?

O processo MIC pode ser simplificado da seguinte forma:

1. Microorganismos se depositam na superfície do material.
2. A formação do biofilme começa,
3. O biofilme retém sedimentos e altera as condições químicas locais.
4. Diferenças na concentração de oxigênio, pH e potencial surgem em diferentes áreas da superfície.
5. Podem ser formadas células eletroquímicas locais.
6. Os microrganismos produzem produtos metabólicos,
7. Há danos localizados na camada protetora ou passiva.
8. A corrosão localizada começa,
9. Podem formar-se cavidades profundas sob o biofilme ou o sedimento.

Quais microrganismos podem estar envolvidos na MIC?

Diversos grupos de microrganismos podem participar da MIC (Concentração Inibitória Mínima).
Os mais frequentemente mencionados são:

• bactérias redutoras de sulfato – SRB,
• bactérias oxidantes de enxofre,
• bactérias produtoras de ácido,
• bactérias oxidantes de ferro,
• bactérias oxidantes de manganês,
• microrganismos metanogênicos,
• cogumelos,
• microalgas.

Em instalações reais, o biofilme é frequentemente formado por muitas espécies diferentes simultaneamente.
Portanto, pode ser difícil atribuir uma falha a um microrganismo específico.

Bactérias redutoras de sulfato (BRS)

Um dos grupos mais frequentemente associados à MIC são Bactérias redutoras de sulfato – SRB.
Desenvolvem-se principalmente em condições anaeróbicas ou em zonas de biofilme local onde o teor de oxigênio é muito baixo.
Eles podem reduzir sulfatos a sulfetos.
Como resultado de sua atividade, podem ocorrer os seguintes eventos:

• sulfeto de hidrogênio H₂S,
• íons sulfeto,
• sulfetos de ferro FeS.

Esses produtos podem afetar as reações eletroquímicas que ocorrem na superfície do metal e aumentar o risco de corrosão localizada.
A explicação moderna para a MIC induzida por SRB é mais complexa do que a antiga teoria da despolarização catódica. Sulfetos biogênicos, biofilme e troca direta de elétrons entre microrganismos e metais podem desempenhar um papel, entre outros fatores.

Bactérias oxidantes de ferro

As bactérias oxidantes de ferro podem causar depósitos característicos contendo óxidos e hidróxidos de ferro.
Esses depósitos podem criar um ambiente local acima da superfície do metal que promove a corrosão sob o depósito.
Pode haver uma concentração de oxigênio menor sob o sedimento do que na superfície circundante.
Como resultado, pode-se criar uma célula de aeração diferencial:

• a área sob o depósito torna-se mais anódica,
• A superfície oxigenada circundante pode atuar como um cátodo.

Isso pode levar a uma corrosão localizada intensa sob o depósito.

Bactérias oxidantes de manganês

Microorganismos oxidantes de manganês podem formar depósitos de óxido de manganês na superfície.
Os óxidos de manganês são fortes oxidantes e podem afetar o potencial eletroquímico do aço inoxidável.
Esse fenômeno pode levar ao chamado enobrecimentoou seja, deslocar o potencial de corrosão do aço para valores mais positivos.
Se o potencial da superfície se aproximar do potencial de iniciação da corrosão por pite, o risco de danos localizados na camada passiva pode aumentar.

Bactérias produtoras de ácido

Alguns microrganismos podem produzir ácidos orgânicos ou inorgânicos.
A redução local do pH sob o biofilme pode aumentar a agressividade do ambiente e desestabilizar as camadas protetoras.
Os seguintes pontos podem ser importantes, entre outros:

• ácidos orgânicos,
• ácido sulfúrico resultante da transformação de compostos de enxofre,
• outros produtos metabólicos ácidos.

Mesmo que o pH de todo o líquido permaneça quase neutro, um ambiente completamente diferente pode existir diretamente abaixo do biofilme.

Diferença entre MIC e concentração de oxigênio

O biofilme dificulta o transporte de oxigênio para a superfície do metal.
Como resultado, podem formar-se áreas com baixo teor de oxigênio sob o biofilme.
A superfície externa ao biofilme, no entanto, permanece mais bem oxigenada.
Em seguida, cria-se uma célula de concentração.
Em termos simples:

• Uma área com pouco oxigênio pode se tornar um ânodo.
• A área rica em oxigênio pode se tornar o cátodo.

Uma pequena superfície anódica rodeada por uma grande superfície catódica pode levar a uma corrosão localizada intensa.

Aço inoxidável MIC

Os aços inoxidáveis ​​possuem uma camada passiva protetora que lhes confere alta resistência a diversos ambientes.
No entanto, o biofilme pode alterar localmente as condições da superfície a tal ponto que a camada passiva perde a estabilidade.
São particularmente perigosos:

• estagnação da água,
• assentamentos,
• biofilme,
• cloretos,
• redução local do pH,
• diferenças na concentração de oxigênio,
• depósitos de ferro e manganês.

A corrosão microbiológica (MIC) em aços inoxidáveis ​​frequentemente se manifesta como corrosão por pite ou corrosão sob o depósito.

304 e 304L e MIC

Os aços 1.4301/304 e 1.4307/304L podem ser suscetíveis à corrosão microbiológica em instalações hidráulicas, especialmente se:

• estagnação,
• assentamentos,
• biofilme,
• cloretos,
• temperatura elevada,
• Soldas mal executadas ou limpas incorretamente.

A ausência de molibdênio também significa menor resistência à corrosão por pite do que o aço 316L.

316 e 316L e MIC

Velho 1.4401 / 316 i 1.4404/316L Devido à adição de molibdênio, eles apresentam maior resistência à corrosão por pite do que os aços 304 e 304L.
No entanto, isso não significa resistência ao MIC.
Há casos conhecidos de corrosão microbiológica do aço 316 e 316L em instalações hidráulicas.
Se o biofilme criar um ambiente local altamente agressivo, a camada passiva do aço inoxidável 316L também poderá ser danificada.

904L, 254 SMO e Alloy 926 a MIC

Em ambientes mais agressivos, são utilizados aços com resistência muito maior à corrosão localizada, tais como:

• 1.4539 / 904L,
• 1.4547 / 254 SMO,
• 1.4529 / Liga 926 / UNS N08926.

Teores mais elevados de cromo, molibdênio e nitrogênio aumentam a resistência desses materiais à corrosão por pites e frestas.
Isso pode aumentar significativamente a resistência a danos locais relacionados à MIC.
No entanto, não se deve presumir que qualquer tipo de aço seja completamente resistente à corrosão microbiológica, independentemente das condições.

Duplex 2205 e superduplex 2507 e MIC

Duplicado constantemente:

• 1.4462 / duplex 2205,
• 1.4410 / superduplex 2507

Eles demonstram uma resistência à corrosão localizada muito maior do que os aços austeníticos clássicos 304L e 316L.
O Superduplex 2507, em particular, apresenta alta resistência à corrosão por pites e frestas em ambientes com cloretos.
Isso pode ser uma vantagem significativa em instalações expostas à corrosão microbiológica.
Ao mesmo tempo, mesmo o uso de aço duplex ou superduplex não deve substituir o controle adequado de biofilme, estagnação e qualidade da água.

Comparação de aços inoxidáveis ​​selecionados

MIC e corrosão por pite

A corrosão microbiológica (MIC) frequentemente leva a danos semelhantes à corrosão por pite clássica.
Isso não significa, porém, que todas as cavidades encontradas sob o biofilme tenham sido causadas por microrganismos.

MIC e corrosão sub-sedimento

Os produtos da atividade microbiana e dos biofilmes podem criar ou reter depósitos.
Sob o sedimento:

• O acesso ao oxigênio se deteriora,
• alterações de pH,
• Os cloretos podem se acumular,
• A troca de fluidos é difícil,
• Cria-se um ambiente semelhante a uma fenda.

Portanto, a MIC está frequentemente associada de forma muito forte à corrosão sob depósito e à corrosão em frestas.

Por que a estagnação favorece os países de renda média-alta?

A água que permanece parada por muito tempo cria boas condições para a colonização da superfície.
A estagnação favorece:

• deposição de partículas,
• desenvolvimento de biofilme,
• a formação de zonas locais com baixo teor de oxigênio,
• mantendo os produtos metabólicos na superfície,
• o surgimento de diferenças químicas locais.

Portanto, os chamados ramais de tubulação inativos são um elemento particularmente desfavorável da estrutura.

Galhos secos e partes não utilizadas da instalação

Trechos mortos, ou seja, seções da instalação com fluxo muito baixo ou inexistente, são locais típicos para o desenvolvimento de MIC (inflamação microbiológica).
Podem incluir:

• estagnação da água,
• acúmulo de sedimentos,
• desenvolvimento de biofilme,
• alterações no teor de oxigênio,
• aumento local na concentração de compostos agressivos.

Ao projetar instalações, é importante limitar o número desses locais.

MIC em instalações hidráulicas

A corrosão microbiológica pode ocorrer tanto em água doce quanto em água salgada.
O problema pode estar relacionado a:

• Instalação de água de refrigeração,
• instalações de proteção contra incêndio,
• água tecnológica,
• instalações de água potável,
• circuito de refrigeração,
• instalações de teste hidrostático,
• tubulações de água do mar.

Instalações que permanecem cheias de água sem fluxo por um longo período são particularmente perigosas.

MIC após testes hidrostáticos

Os testes hidrostáticos podem criar condições propícias à corrosão microbiológica (MIC) se houver água remanescente no sistema após o teste.
O risco aumenta quando:

• A água não tem qualidade adequada.
• Contém microrganismos e nutrientes,
• A instalação não será completamente esvaziada.
• Existem galhos mortos,
• A água permanece por um longo período em uma temperatura favorável ao desenvolvimento de microrganismos.

Após o teste hidrostático, a instalação deve ser devidamente drenada, limpa e – se o procedimento tecnológico assim o exigir – seca ou protegida contra o crescimento microbiológico.

MIC em instalações de proteção contra incêndio

Os sistemas de proteção contra incêndio podem ser particularmente suscetíveis à corrosão microbiológica devido à estagnação prolongada da água.
Na maioria das vezes, o fluxo através deles é mínimo ou inexistente.
Isso pode ser propício para:

• formação de biofilme,
• deposição de produtos de corrosão,
• corrosão subsedimentar,
• perfurações localizadas dos dutos.

MIC em instalações de petróleo e gás

A corrosão microbiológica (MIC) também é um problema importante na indústria de petróleo e gás.
Pode ocorrer em:

• oleodutos,
• tanques,
• separadores,
• instalações de injeção de água,
• sistemas de produção,
• instalações offshore.

Ambientes que contêm água são de particular importância porque os microrganismos necessitam de uma fase aquosa para a sua atividade metabólica.

MIC em soldas de aço inoxidável

A área ao redor das soldas pode ser particularmente vulnerável se os seguintes elementos permanecerem após a soldagem:

• cores de oxidação,
• Óxidos de soldagem,
• superfície áspera,
• poluição,
• lacunas de construção.

Esses locais podem facilitar a deposição de biofilme e o comprometimento local da passividade.
Portanto, em instalações responsáveis ​​de aço inoxidável, o correto é:

• soldagem,
• digestão,
• limpeza,
• passivação de superfície,
• remoção da contaminação por ferro.

Qual é a aparência do MIC?

A MIC não possui uma única característica visual que permita um diagnóstico preciso baseado apenas na inspeção visual.
No entanto, você pode observar:

• biofilme,
• depósitos viscosos,
• depósitos marrons ou pretos,
• nódulos locais e tuberculose,
• corrosão sob sedimentos,
• corrosão profunda,
• perfurações locais.

No entanto, o formato da cavidade por si só não é evidência suficiente de MIC.

Como confirmar a presença do microfone?

O diagnóstico correto de MIC deve combinar vários tipos independentes de informação.
A análise a seguir se concentra no seguinte:

• presença e tipo de microorganismos,
• biofilme,
• produtos de corrosão,
• composição química dos sedimentos,
• morfologia de pontuação,
• material de construção,
• Qualidade da superfície e da solda,
• parâmetros da água ou de outro meio,
• temperatura,
• Condições de fluxo e períodos de estagnação.

O simples fato de bactérias serem detectadas na água não significa que elas causaram o dano.
Da mesma forma, a presença de pitting característico por si só não é confirmação suficiente de MIC.

Métodos de pesquisa microbiológica

Os seguintes métodos podem ser usados ​​para avaliar a atividade de microrganismos:

• culturas microbiológicas,
• Testes de ATP,
• métodos moleculares, incluindo PCR e qPCR,
• microscopia,
• análise de biofilme,
• Exame de amostras de depósitos e produtos de corrosão.

Cada método fornece informações diferentes, portanto, em casos graves, é benéfico combinar várias técnicas.

Por que uma amostra de água sozinha pode não ser suficiente?

Os microrganismos responsáveis ​​pela MIC (inflamação microbiana) desenvolvem-se, muitas vezes, principalmente no biofilme localizado diretamente na superfície do material.
A quantidade dessas substâncias na água que circula pelo sistema pode ser relativamente pequena.
Portanto, o resultado da análise de uma amostra de água nem sempre corresponde à situação sob o sedimento ou biofilme.
Durante o diagnóstico, também é importante realizar os seguintes exames:

• biofilme,
• assentamentos,
• produtos de corrosão,
• amostras retiradas diretamente da superfície danificada.

Como prevenir o MIC?

A proteção contra a MIC deve, principalmente, impedir a formação e o desenvolvimento do biofilme.
As principais atividades incluem:

• Reduzindo a estagnação,
• eliminando galhos mortos,
• manter a velocidade de fluxo adequada,
• remoção regular de depósitos,
• limpeza mecânica de instalações,
• controle da qualidade da água,
• controle do conteúdo de nutrientes para microrganismos,
• uso de biocidas adequadamente selecionados,
• Esvaziamento adequado da instalação após testes de água,
• selecionar o material correto,
• Execução correta de soldas,
• Manter as superfícies de aço inoxidável limpas e devidamente passivadas.

Biocidas e MIC

Os biocidas podem ser usados ​​para limitar o crescimento de microrganismos na instalação.
No entanto, sua eficácia depende de:

• tipo de microorganismos,
• tipo de biofilme,
• concentração de biocida,
• tempo de contato,
• temperatura,
• pH
• presença de sedimentos,
• Fluxo médio.

Um biofilme maduro pode dificultar que o produto químico alcance os microrganismos mais próximos da superfície.
Portanto, a simples dosagem do biocida sem a remoção dos depósitos e o monitoramento das condições de operação da instalação pode ser insuficiente.

Limpeza mecânica

A remoção do biofilme e dos depósitos é uma das maneiras mais importantes de reduzir a MIC (Concentração Inibitória Mínima).
Dependendo da instalação, são utilizados os seguintes elementos:

• lavagem,
• limpeza mecânica,
• limpeza de dutos com pigs,
• limpeza hidrodinâmica,
• Lavagem a seco escolhida adequadamente.

A remoção dos depósitos também facilita a ação dos biocidas.

Seleção de materiais e MIC

Utilizar um material com maior resistência à corrosão localizada pode reduzir significativamente o risco de perfuração.
No entanto, essa não deve ser a única medida de proteção.
Mesmo os aços de alta liga podem operar em condições muito desfavoráveis ​​se a instalação:

• está constantemente poluído,
• Contém grandes quantidades de biofilme,
• possui numerosos galhos mortos,
• Funciona periodicamente e permanece estagnado por um longo tempo.
• Não está devidamente limpo.

Os melhores resultados são obtidos combinando a seleção correta de materiais com o controle das condições de operação.

MIC e PREN

Wskaźnik PREN Determina principalmente a resistência relativa dos aços inoxidáveis ​​à corrosão por pite.
Um valor PREN mais alto geralmente significa maior resistência à degradação localizada da camada passiva em ambientes com cloreto.
Portanto, isso também pode ser importante para a MIC, já que a corrosão microbiológica frequentemente leva a danos localizados na passividade.
No entanto, o PREN não é um indicador que determine diretamente a resistência ao MIC.
Não inclui:

• tipo de microorganismos,
• biofilme,
• estagnação,
• composição da água,
• sedimentos,
• condições de funcionamento.

Portanto, não se deve concluir que um determinado material é resistente à MIC com base apenas no valor de PREN.

Os erros mais comuns que contribuem para a MIC (Investigação Múltipla Intracraniana) Os erros mais comuns que contribuem

Os problemas comuns incluem:

• deixar água parada após um teste hidrostático,
• ramais de oleodutos inativos,
• estagnação de longo prazo,
• incapacidade de esvaziar completamente a instalação,
• acúmulo de sedimentos,
• falta de limpeza regular,
• controle microbiológico inadequado da água,
• soldas de aço inoxidável não limpas,
• deixando escamas e descoloração da solda,
• Seleção de um material com resistência muito baixa à corrosão localizada.

Corrosão Microbiológica (MIC) – As Conclusões Mais Importantes

A corrosão microbiana (MIC) é um processo no qual A atividade dos microrganismos influencia o início, o mecanismo ou a taxa de corrosão..
O biofilme geralmente desempenha um papel fundamental, criando um microambiente local significativamente diferente das condições predominantes em toda a instalação.
Os microrganismos podem alterar o pH, a concentração de oxigênio e o potencial eletroquímico, além de produzir sulfetos, ácidos e outros compostos que influenciam a corrosão.
A MIC frequentemente leva a corrosão por pites, frestas ou subdepósitos e também pode se aplicar aos aços inoxidáveis ​​304L e 316L.
Materiais com maior resistência à corrosão localizada, como 904L, duplex 2205, superduplex 2507, 254 SMO e Alloy 926, podem reduzir significativamente o risco de danos locais, mas não eliminam a necessidade de controlar o biofilme e as condições de funcionamento da instalação.
De particular importância são estagnação, pontos mortos, sedimentos, qualidade da água, condição das soldas e possibilidade de limpeza e esvaziamento completos da instalação..
O diagnóstico de corrosão microbiana (MIC) não deve se basear apenas na aparência de corrosão por pite ou na detecção de microrganismos na água. Um diagnóstico confiável requer uma combinação de testes microbiológicos, químicos e de materiais, bem como a análise das condições de operação.

A corrosão pode ocorrer por diversos mecanismos, dependendo do material, do ambiente e das condições de operação. Saiba mais sobre outros tipos de corrosão:

Tipos de corrosão do aço e dos metais

Corrosão uniforme do aço e dos metais
Corrosão por pite em aços inoxidáveis
Corrosão por frestas em aços inoxidáveis
Corrosão intergranular do aço inoxidável
Trincas por corrosão sob tensão (SCC)
Corrosão galvânica
corrosão erosiva
corrosão por cavitação
Fadiga por corrosão
corrosão por atrito
Corrosão microbiológica (MIC)
Corrosão em alta temperatura

Divisão da corrosão de acordo com o ambiente

Corrosão marinha – corrosão do aço e de outros metais em água do mar.
Korozja atmosferyczna
corrosão do solo
Corrosão em água doce e industrial
Corrosão em ambientes com cloreto
Corrosão em ambientes ácidos
Corrosão em ambientes alcalinos
Corrosão em gases e gases de escape
Corrosão em sistemas de esgoto e redes de esgoto
Corrosão em ambientes químicos e petroquímicos

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