Мы выкарыстоўваем файлы cookie, каб палепшыць ваш вопыт. Працягваючы прагляд гэтага сайта, вы згаджаецеся на выкарыстанне намі файлаў cookie. Дадатковая інфармацыя.
Да фармацэўтычных сістэм з чыстай парай адносяцца генератары, рэгулюючыя клапаны, размеркавальныя трубы або трубаправоды, тэрмадынамічныя або раўнаважныя тэрмастатычныя пасткі, манометры, рэдуктары ціску, засцерагальныя клапаны і аб'ёмныя акумулятары.
Большасць гэтых дэталяў выраблены з нержавеючай сталі 316 L і ўтрымліваюць фторпалімерныя пракладкі (звычайна політэтрафторэтылен, таксама вядомы як тэфлон або PTFE), а таксама паўметалічныя або іншыя эластамерныя матэрыялы.
Гэтыя кампаненты схільныя да карозіі або дэградацыі падчас выкарыстання, што ўплывае на якасць гатовай сістэмы чыстай пары (CS). У праекце, падрабязна апісаным у гэтым артыкуле, былі ацэнены ўзоры нержавеючай сталі з чатырох тэматычных даследаванняў сістэм CS, ацэнена рызыка патэнцыйнага ўздзеяння карозіі на працэсныя і крытычна важныя інжынерныя сістэмы, а таксама правераны на наяўнасць часціц і металаў у кандэнсаце.
Узоры пашкоджаных карозіяй трубаправодаў і кампанентаў размеркавальных сістэм размяшчаюцца для даследавання пабочных прадуктаў карозіі.9 Для кожнага канкрэтнага выпадку ацэньваліся розныя станы паверхні. Напрыклад, ацэньваліся стандартныя эфекты пачырванення і карозіі.
Паверхні эталонных узораў былі ацэнены на наяўнасць адкладаў румянца з дапамогай візуальнага агляду, электроннай спектраскапіі Ожэ (AES), электроннай спектраскапіі для хімічнага аналізу (ESCA), сканіруючай электроннай мікраскапіі (SEM) і рэнтгенаўскай фотаэлектроннай спектраскапіі (XPS).
Гэтыя метады дазваляюць выявіць фізічныя і атамныя ўласцівасці карозіі і адкладаў, а таксама вызначыць ключавыя фактары, якія ўплываюць на ўласцівасці тэхнічных вадкасцей або канчатковых прадуктаў.
Прадукты карозіі нержавеючай сталі могуць прымаць розныя формы, напрыклад, кармінавы пласт аксіду жалеза (карычневага або чырвонага) на паверхні пад або над пластом аксіду жалеза (чорнага або шэрага)2. Здольнасць міграваць уніз па цячэнні.
Пласт аксіду жалеза (чорны румянец) можа з часам патаўшчацца, паколькі адклады становяцца больш выяўленымі, пра што сведчаць часціцы або адклады, бачныя на паверхнях стэрылізацыйнай камеры і абсталявання або кантэйнераў пасля стэрылізацыі парай, назіраецца міграцыя. Лабараторны аналіз узораў кандэнсату паказаў дысперсны характар ​​асадка і колькасць растваральных металаў у вадкасці CS. чатыры
Нягледзячы на ​​тое, што прычын гэтай з'явы шмат, асноўнай з'яўляецца генератар CS. Нярэдка можна знайсці чырвоны аксід жалеза (карычневы/чырвоны) на паверхнях і аксід жалеза (чорны/шэры) у вентыляцыйных адтулінах, якія павольна мігруюць праз размеркавальную сістэму CS. 6
Размеркавальная сістэма CS мае разгалінаваную канфігурацыю з некалькімі кропкамі спажывання, якія заканчваюцца ў аддаленых раёнах або ў канцы галоўнага калектара і розных адгалінаваных падкалектараў. Сістэма можа ўключаць шэраг рэгулятараў, якія дапамагаюць ініцыяваць зніжэнне ціску/тэмпературы ў пэўных кропках спажывання, якія могуць быць патэнцыйнымі кропкамі карозіі.
Карозія можа таксама ўзнікаць у конденсатоотводчиках гігіенічнай канструкцыі, якія размяшчаюцца ў розных кропках сістэмы для выдалення кандэнсату і паветра з чыстай пары, якая працякае праз конденсатоотводчик, трубаправоды ніжэй па плыні/выпускныя трубаправоды або калектар кандэнсату.
У большасці выпадкаў верагодная зваротная міграцыя, калі адклады іржы назапашваюцца на пастцы і растуць вышэй па плыні ў суседнія трубаправоды або калектары кропак спажывання і за іх межы; іржа, якая ўтвараецца ў пастках або іншых кампанентах, можа назірацца вышэй па плыні ад крыніцы з пастаяннай міграцыяй ніжэй па плыні і вышэй па плыні.
Некаторыя кампаненты з нержавеючай сталі таксама маюць розныя ўмераныя і высокія ўзроўні металургічных структур, у тым ліку дэльта-ферыту. Лічыцца, што крышталі ферыту зніжаюць каразійную стойкасць, нават калі яны могуць прысутнічаць усяго ў 1–5%.
Ферыт таксама не такі ўстойлівы да карозіі, як аўстэнітная крышталічная структура, таму ён будзе пераважна падвяргацца карозіі. Ферыты можна дакладна выявіць ферытавым зондам і напалову дакладна — магнітам, але ёсць істотныя абмежаванні.
Ад налады сістэмы да першапачатковага ўводу ў эксплуатацыю і запуску новага генератара CS і размеркавальных трубаправодаў існуе шэраг фактараў, якія спрыяюць карозіі:
З часам такія каразійныя элементы могуць утвараць прадукты карозіі, калі яны сустракаюцца, злучаюцца і перакрываюцца са сумесямі жалеза і жалеза. Чорная сажа звычайна спачатку з'яўляецца ў генератары, затым у выпускных трубах генератара і, у рэшце рэшт, ва ўсёй размеркавальнай сістэме CS.
Быў праведзены SEM-аналіз для выяўлення мікраструктуры пабочных прадуктаў карозіі, якія пакрываюць усю паверхню крышталямі і іншымі часціцамі. Фон або падсцілаючая паверхня, на якой знаходзяцца часціцы, вар'іруецца ад розных марак жалеза (мал. 1-3) да звычайных узораў, а менавіта крэмніевых/жалезных, пясчаных, шклопадобных, аднародных адкладаў (мал. 4). Таксама быў прааналізаваны сильфон конденсатоотводчика (мал. 5-6).
Тэставанне AES — гэта аналітычны метад, які выкарыстоўваецца для вызначэння хімічнага складу паверхні нержавеючай сталі і дыягностыкі яе каразійнай устойлівасці. Ён таксама паказвае пагаршэнне стану пасіўнай плёнкі і зніжэнне канцэнтрацыі хрому ў ёй па меры пагаршэння стану паверхні з-за карозіі.
Для характарыстыкі элементнага складу паверхні кожнага ўзору выкарыстоўваліся AES-сканы (профілі канцэнтрацыі паверхневых элементаў па глыбіні).
Кожны ўчастак, які выкарыстоўваўся для SEM-аналізу і дапаўнення, быў старанна адабраны для атрымання інфармацыі з тыповых абласцей. Кожнае даследаванне давала інфармацыю ад некалькіх верхніх малекулярных слаёў (паводле ацэнак 10 ангстрэмаў [Å] на пласт) да глыбіні металічнага сплаву (200–1000 Å).
Значная колькасць жалеза (Fe), хрому (Cr), нікеля (Ni), кіслароду (O) і вугляроду (C) была зафіксавана ва ўсіх рэгіёнах Ружа. Дадзеныя і вынікі AES выкладзены ў раздзеле, прысвечаным канкрэтнаму выпадку.
Агульныя вынікі AES для пачатковых умоў паказваюць, што моцнае акісленне адбываецца на ўзорах з незвычайна высокай канцэнтрацыяй Fe і O (аксідаў жалеза) і нізкім утрыманнем Cr на паверхні. Гэты румяны адклад прыводзіць да вызвалення часціц, якія могуць забрудзіць прадукт і паверхні, якія кантактуюць з прадуктам.
Пасля выдалення румянца «пасіваваныя» ўзоры паказалі поўнае аднаўленне пасіўнай плёнкі, прычым канцэнтрацыя Cr дасягала больш высокіх узроўняў, чым Fe, з суадносінамі паверхні Cr:Fe ад 1,0 да 2,0 і агульнай адсутнасцю аксіду жалеза.
Розныя шурпатыя паверхні былі прааналізаваны з дапамогай XPS/ESCA для параўнання элементарных канцэнтрацый і спектральных станаў акіслення Fe, Cr, серы (S), кальцыю (Ca), натрыю (Na), фосфару (P), азоту (N), а таксама O і C (табліца A).
Існуе відавочная розніца ў змесце хрому ад значэнняў, блізкіх да пасівацыйнага пласта, да больш нізкіх значэнняў, якія звычайна сустракаюцца ў базавых сплавах. Узровень жалеза і хрому, якія знаходзяцца на паверхні, адлюстроўвае розную таўшчыню і ступень адкладаў румян. Рэнтгенафатагенны электрофарэктаз паказаў павелічэнне ўтрымання Na, C або Ca на шурпатых паверхнях у параўнанні з ачышчанымі і пасіваванымі паверхнямі.
Рэнтгенафатагенны спектраспектрометрый (РФЭС) таксама паказаў высокі ўзровень вугляроду ў жалезным чырвоным (чорным) чырвоным колеры, а таксама Fe(x)O(y) (аксід жалеза) у чырвоным. Дадзеныя РФЭС не карысныя для разумення змяненняў паверхні падчас карозіі, паколькі яны ацэньваюць як чырвоны метал, так і асноўны метал. Для правільнай ацэнкі вынікаў неабходныя дадатковыя даследаванні РФЭС з большымі ўзорамі.
Папярэднія аўтары таксама сутыкнуліся з цяжкасцямі пры ацэнцы дадзеных рэнтгенаўскай электрофасфатнай спектраскапіі (РЭФЭС).10 Палявыя назіранні падчас працэсу выдалення паказалі, што ўтрыманне вугляроду высокае і звычайна выдаляецца шляхам фільтрацыі падчас апрацоўкі. Мікрафатаграфіі СЭМ, зробленыя да і пасля апрацоўкі для выдалення маршчын, ілюструюць пашкоджанні паверхні, выкліканыя гэтымі адкладамі, у тым ліку кропкавую з'яўленне і сітаватасць, якія непасрэдна ўплываюць на карозію.
Вынікі рэнтгенаўскай электрофасфатнай спектраскапіі (РЭФЭС) пасля пасівацыі паказалі, што суадносіны ўтрымання Cr:Fe на паверхні значна вышэйшыя пры паўторным фарміраванні пасівацыйнай плёнкі, што зніжае хуткасць карозіі і іншых неспрыяльных наступстваў для паверхні.
Узоры-купоны паказалі значнае павелічэнне суадносін Cr:Fe паміж паверхняй «як ёсць» і пасіваванай паверхняй. Пачатковыя суадносіны Cr:Fe былі пратэставаны ў дыяпазоне ад 0,6 да 1,0, у той час як суадносіны пасівацыі пасля апрацоўкі вагаліся ад 1,0 да 2,5. Значэнні для электрапаліраваных і пасіваваных нержавеючых сталей знаходзяцца ў дыяпазоне ад 1,5 да 2,5.
У ўзорах, якія падвергліся пасляапрацоўцы, максімальная глыбіня суадносін Cr:Fe (вызначаная з дапамогай AES) вагалася ад 3 да 16 Å. Гэта станоўча адпавядае дадзеным папярэдніх даследаванняў, апублікаваных Coleman2 і Roll.9 Паверхні ўсіх узораў мелі стандартныя ўзроўні Fe, Ni, O, Cr і C. Нізкія ўзроўні P, Cl, S, N, Ca і Na таксама былі выяўлены ў большасці ўзораў.
Гэтыя рэшткі тыповыя для хімічных ачышчальнікаў, ачышчанай вады або электрапаліроўкі. Пры далейшым аналізе было выяўлена некаторае забруджванне крэмніем на паверхні і на розных узроўнях самога крышталя аўстэніту. Крыніцай, відаць, з'яўляецца ўтрыманне крэмнію ў вадзе/пары, механічныя паліролі або растворанае або пратраўленае назіральнае шкло ў ячэйцы для генерацыі CS.
Паведамляецца, што прадукты карозіі, якія сустракаюцца ў сістэмах CS, значна адрозніваюцца. Гэта звязана з рознымі ўмовамі гэтых сістэм і размяшчэннем розных кампанентаў, такіх як клапаны, сіфоны і іншыя аксэсуары, якія могуць прывесці да каразійных умоў і прадуктаў карозіі.
Акрамя таго, у сістэму часта ўводзяць кампаненты, якія не пасівуюцца належным чынам. На прадукты карозіі таксама істотна ўплывае канструкцыя генератара CS і якасць вады. Некаторыя тыпы генератарных установак з'яўляюцца рэбойлерамі, а іншыя — трубчастымі іскрынкамі. Генератары CS звычайна выкарыстоўваюць канцавыя экраны для выдалення вільгаці з чыстай пары, а іншыя генератары выкарыстоўваюць перагародкі або цыклоны.
Некаторыя ўтвараюць амаль суцэльную жалезную паціну на размеркавальнай трубе і чырвоным жалезе, якое яе пакрывае. Перагародка ўтварае чорную жалезную плёнку з пакрыццём аксіду жалеза пад ёй і стварае другую паверхневую з'яву ў выглядзе сажы, якую лягчэй сціраць з паверхні.
Як правіла, гэты жалезісты сажападобны адклад значна больш выяўлены, чым жалеза-чырвоны, і больш рухомы. З-за павышанай ступені акіслення жалеза ў кандэнсаце, шлам, які ўтвараецца ў канале кандэнсату ў ніжняй частцы размеркавальнай трубы, мае шлам аксіду жалеза зверху жалезнага шламу.
Аксід жалеза праходзіць праз зборнік кандэнсату, становіцца бачным у каналізацыі, і верхні пласт лёгка сціраецца з паверхні. Якасць вады адыгрывае важную ролю ў хімічным складзе румян.
Больш высокае ўтрыманне вуглевадародаў прыводзіць да празмернай колькасці сажы ў губной памадзе, а больш высокае ўтрыманне крэмнію — да больш высокага ўтрымання крэмнію, што прыводзіць да гладкага або глянцавага пласта памады. Як ужо згадвалася раней, назіральныя шкла ўзроўню вады таксама схільныя да карозіі, што дазваляе смеццю і крэмнію трапляць у сістэму.
Пісталет выклікае занепакоенасць у паравых сістэмах, бо могуць утварацца тоўстыя пласты, якія ўтвараюць часціцы. Гэтыя часціцы прысутнічаюць на паверхнях пара або ў абсталяванні для паравой стэрылізацыі. У наступных раздзелах апісаны магчымыя эфекты лекаў.
СЭМ «як ёсць» на малюнках 7 і 8 дэманструе мікракрышталічны характар ​​карміну 2 класа ў выпадку 1. На паверхні ўтварылася асабліва шчыльная матрыца крышталяў аксіду жалеза ў выглядзе дробназярністага астатку. Дэзактываваныя і пасіваваныя паверхні паказалі пашкоджанні ад карозіі, у выніку чаго паверхня стала шурпатай і злёгку сітаватай, як паказана на малюнках 9 і 10.
На малюнку 11 паказаны пачатковы стан паверхні з цяжкім аксідам жалеза. Пасіваваная і выдаленая ад руды паверхня (малюнак 12) паказвае, што пасіўная плёнка цяпер мае павышанае ўтрыманне Cr (чырвоная лінія) у параўнанні з Fe (чорная лінія) пры суадносінах Cr:Fe > 1,0. Пасіваваная і выдаленая ад руды паверхня (малюнак 12) паказвае, што пасіўная плёнка цяпер мае павышанае ўтрыманне Cr (чырвоная лінія) у параўнанні з Fe (чорная лінія) пры суадносінах Cr:Fe > 1,0. Пасіваваная і абясточаная паверхня (рыс. 12) паказвае на тое, што пасіўная плёнка цяпер мае павышанае ўтрыманне Cr (чырвоная лінія) у параўнанні з Fe (чорная лінія) пры суадносінах Cr:Fe > 1,0. Пасіваваная і абясточаная паверхня (мал. 12) паказвае, што пасіўная плёнка цяпер мае павялічанае ўтрыманне Cr (чырвоная лінія) у параўнанні з Fe (чорная лінія) пры суадносінах Cr:Fe > 1,0.钝化和去皱表面（图12）表明，钝化膜现在的Cr（红线）含量高于Fe（黑线），Cr:Fe 比率> 1,0. Cr（红线）含量高于Fe（黑线），Cr:Fe 比率> 1.0. Пасівіраваная і маршчыністая паверхня (рыс. 12) паказвае, што пасівіраваная плёнка цяпер мае больш высокае ўтрыманне Cr (чырвоная лінія), чым Fe (чорная лінія), пры суадносінах Cr:Fe > 1,0. Пасіваваная і маршчыністая паверхня (мал. 12) паказвае, што пасіваваная плёнка цяпер мае больш высокі ўтрыманне Cr (чырвоная лінія), чым Fe (чорная лінія) пры суадносінах Cr:Fe > 1,0.
Больш тонкая (<80 Å) пасівуючая плёнка аксіду хрому мае большую ахоўную здольнасць, чым крышталічная плёнка аксіду жалеза таўшчынёй у сотні ангстрэмаў з асноўнага металу і пласта акаліны з утрыманнем жалеза больш за 65%.
Хімічны склад пасіваванай і маршчыністай паверхні цяпер параўнальны з пасіваванымі паліраванымі матэрыяламі. Асадак у выпадку 1 з'яўляецца асадкам класа 2, здольным утварацца in situ; па меры яго назапашвання ўтвараюцца больш буйныя часціцы, якія мігруюць з парай.
У гэтым выпадку праяўленая карозія не прывядзе да сур'ёзных дэфектаў або пагаршэння якасці паверхні. Звычайнае маршчынаванне зменшыць каразійнае ўздзеянне на паверхню і ліквідуе магчымасць моцнай міграцыі часціц, якія могуць стаць бачнымі.
На малюнку 11 вынікі AES паказваюць, што тоўстыя пласты паблізу паверхні маюць больш высокі ўзровень Fe і O (500 Å аксіду жалеза; цытрынава-зялёная і сіняя лініі адпаведна), пераходзячы да легіраваных узроўняў Fe, Ni, Cr і O. Канцэнтрацыя Fe (сіняя лінія) значна вышэйшая, чым у любога іншага металу, павялічваючыся ад 35% на паверхні да больш чым 65% у сплаве.
На паверхні ўзровень O (светла-зялёная лінія) змяншаецца ад амаль 50% у сплаве да амаль нуля пры таўшчыні аксіднай плёнкі больш за 700 Å. Узровень Ni (цёмна-зялёная лінія) і Cr (чырвоная лінія) надзвычай нізкі на паверхні (< 4%) і павялічваецца да нармальнага ўзроўню (11% і 17% адпаведна) у глыбіні сплаву. Узровень Ni (цёмна-зялёная лінія) і Cr (чырвоная лінія) надзвычай нізкі на паверхні (< 4%) і павялічваецца да нармальнага ўзроўню (11% і 17% адпаведна) у глыбіні сплаву. Узроўні Ni (цёмна-зялёная лінія) і Cr (чырвоная лінія) надзвычай нізкія на паверхні (<4%) і павялічваюцца да нармальнага ўзроўню (11% і 17% адпаведна) у глыбіні сплаву. Узровень Ni (цёмна-зялёная лінія) і Cr (чырвоная лінія) надзвычай нізкі на паверхні (<4%) і павялічваецца да нармальнага ўзроўню (11% і 17% адпаведна) у глыбіні сплаву.表面的Ni（深绿线）和Cr（红线）水平极低．(< 4%，而在合金深度处增加到正常水平，(分别为11% і 17%）).表面的Ni（深绿线）和Cr（红线）水平极低．(< 4%，而在合金深度处增加到歌常水平，(分别咺11% Узровень Ni (цёмна-зялёная лінія) і Cr (чырвоная лінія) на паверхні надзвычай нізкія (<4%) і павялічваюцца да нармальнага ўзроўню ў глыбіні сплаву (11% і 17% адпаведна). Узровень Ni (цёмна-зялёная лінія) і Cr (чырвоная лінія) на паверхні надзвычай нізкі (<4%) і павялічваецца да нармальнага ўзроўню ў глыбіні сплаву (11% і 17% адпаведна).
На выяве AES на мал. 12 відаць, што пласт аксіду жалеза (rouge) быў выдалены, а пасівацыйная плёнка адноўлена. У першасным пласце таўшчынёй 15 Å узровень Cr (чырвоная лінія) вышэйшы за ўзровень Fe (чорная лінія), які з'яўляецца пасіўнай плёнкай. Спачатку ўтрыманне Ni на паверхні складала 9%, павялічваючыся на 60–70 Å вышэй за ўзровень Cr (± 16%), а затым павялічваючыся да ўзроўню сплаву 200 Å.
Пачынаючы з 2%, узровень вугляроду (сіняя лінія) падае да нуля пры 30 Å. Узровень жалеза спачатку нізкі (< 15%), а пазней роўны ўзроўню хрому пры 15 Å і працягвае павялічвацца да ўзроўню сплаву больш за 65% пры 150 Å. Узровень жалеза спачатку нізкі (< 15%), а пазней роўны ўзроўню хрому пры 15 Å і працягвае павялічвацца да ўзроўню сплаву больш за 65% пры 150 Å. Узровень Fe спачатку нізкі (< 15%), пазней узровень Cr пры 15 Å і працягвае павялічвацца да ўзроўню сплаву больш за 65% пры 150 Å. Узровень жалеза спачатку нізкі (< 15%), пазней роўны ўзроўню хрому пры 15 Å і працягвае павялічвацца да больш чым 65% узроўню сплаву пры 150 Å. Fe 含量最初很低 (< 15%)，后来在15 Å 时等于Cr 含量，并在150 Å 时继续增加到超过65%的合金含量。 Fe 含量最初很低 (< 15%)，后来在15 Å 时等于Cr 含量，并在150 Å 时继续增加到超过65%的合金含量。 Утрыманне Fe значна нізкае (< 15 %), пазней яно роўна ўтрыманню Cr пры 15 Å і працягвае павялічвацца да ўтрымання сплаву больш за 65 % пры 150 Å. Спачатку ўтрыманне жалеза (< 15%), пазней яно зраўняецца з утрыманнем хрому пры 15 Å і працягвае павялічвацца, пакуль утрыманне сплаву не перавысіць 65% пры 150 Å.Узровень хрому павялічваецца да 25% паверхні пры 30 Å і памяншаецца да 17% у сплаве.
Павышаны ўзровень O паблізу паверхні (светла-зялёная лінія) змяншаецца да нуля пасля глыбіні 120 Å. Гэты аналіз прадэманстраваў добра развітую павярхоўную пасівацыйную плёнку. SEM-фатаграфіі на малюнках 13 і 14 паказваюць шурпатую, шурпатую і порыстасць крышталічнай прыроды паверхневых 1-га і 2-га слаёў аксіду жалеза. Маршчыністая паверхня дэманструе ўплыў карозіі на часткова шурпатай паверхні з ямкамі (малюнкі 18-19).
Пасіваваныя і маршчыністыя паверхні, паказаныя на малюнках 13 і 14, не вытрымліваюць моцнага акіслення. На малюнках 15 і 16 паказана адноўленая пасівацыйная плёнка на металічнай паверхні.