Koristimo kolačiće kako bismo poboljšali vaše iskustvo. Nastavkom pregledavanja ove stranice pristajete na našu upotrebu kolačića. Dodatne informacije.
Čisti ili čistoparni farmaceutski sistemi uključuju generatore, regulacijske ventile, distributivne cijevi ili cjevovode, termodinamičke ili ravnotežne termostatske zamke, manometre, reduktore pritiska, sigurnosne ventile i volumetrijske akumulatore.
Većina ovih dijelova izrađena je od nehrđajućeg čelika 316 L i sadrži fluoropolimerne brtve (obično politetrafluoroetilen, također poznat kao teflon ili PTFE), kao i polumetalne ili druge elastomerne materijale.
Ove komponente su podložne koroziji ili degradaciji tokom upotrebe, što utiče na kvalitet gotovog sistema čiste pare (CS). Projekat detaljno opisan u ovom članku procijenio je uzorke nehrđajućeg čelika iz četiri studije slučaja CS sistema, procijenio rizik od potencijalnih uticaja korozije na procesne i kritične inženjerske sisteme, te testirao prisustvo čestica i metala u kondenzatu.
Uzorci korodiranih cjevovoda i komponenti distributivnog sistema postavljeni su kako bi se istražili nusprodukti korozije. 9 Za svaki specifičan slučaj procijenjeni su različiti uvjeti površine. Na primjer, procijenjeni su standardni efekti crvenila i korozije.
Površine referentnih uzoraka procijenjene su na prisustvo naslaga rumenila vizualnim pregledom, Augerovom elektronskom spektroskopijom (AES), elektronskom spektroskopijom za hemijsku analizu (ESCA), skenirajućom elektronskom mikroskopijom (SEM) i rendgenskom fotoelektronskom spektroskopijom (XPS).
Ove metode mogu otkriti fizička i atomska svojstva korozije i naslaga, kao i odrediti ključne faktore koji utiču na svojstva tehničkih fluida ili gotovih proizvoda.
Produkti korozije nehrđajućeg čelika mogu imati mnogo oblika, kao što je karminski sloj željeznog oksida (smeđi ili crveni) na površini ispod ili iznad sloja željeznog oksida (crni ili sivi)2. Sposobnost migracije nizvodno.
Sloj željeznog oksida (crni rumenilo) može se s vremenom zgusnuti kako naslage postaju izraženije, što dokazuju čestice ili naslage vidljive na površinama sterilizacijske komore i opreme ili spremnika nakon sterilizacije parom, pri čemu dolazi do migracije. Laboratorijska analiza uzoraka kondenzata pokazala je dispergovanu prirodu mulja i količinu topljivih metala u CS tekućini.
Iako postoji mnogo razloga za ovu pojavu, generator CS-a je obično glavni uzrok. Nije neuobičajeno pronaći crveni željezni oksid (smeđi/crveni) na površinama i željezni oksid (crni/sivi) u ventilacijskim otvorima koji polako prolaze kroz distributivni sistem CS-a. 6
CS distributivni sistem je konfiguracija grananja sa više tačaka potrošnje koje završavaju na udaljenim područjima ili na kraju glavnog kolektora i raznih podkolektora. Sistem može uključivati ​​niz regulatora koji pomažu u pokretanju smanjenja pritiska/temperature na određenim tačkama potrošnje koje mogu biti potencijalna mjesta korozije.
Korozija se može pojaviti i u higijenski dizajniranim odvajačima koji se postavljaju na različitim mjestima u sistemu kako bi se uklonio kondenzat i zrak iz protoka čiste pare kroz odvajač, nizvodne cijevi/ispusne cijevi ili razvodnik kondenzata.
U većini slučajeva, povratna migracija je vjerovatna tamo gdje se naslage hrđe nakupljaju na zamci i rastu uzvodno u i izvan susjednih cjevovoda ili kolektora na mjestu upotrebe; hrđa koja se formira u zamkama ili drugim komponentama može se vidjeti uzvodno od izvora sa stalnom migracijom nizvodno i uzvodno.
Neke komponente od nehrđajućeg čelika također pokazuju različite umjerene do visoke nivoe metalurških struktura, uključujući delta ferit. Vjeruje se da feritni kristali smanjuju otpornost na koroziju, iako mogu biti prisutni u samo 1-5%.
Ferit također nije toliko otporan na koroziju kao austenitna kristalna struktura, tako da će preferencijalno korodirati. Feriti se mogu precizno detektovati feritnom sondom i poluprecizno magnetom, ali postoje značajna ograničenja.
Od postavljanja sistema, preko početnog puštanja u rad i pokretanja novog CS generatora i distributivnih cijevi, postoji niz faktora koji doprinose koroziji:
Vremenom, korozivni elementi poput ovih mogu proizvesti produkte korozije kada se susretnu, kombiniraju i preklapaju sa smjesama željeza i željeza. Crna čađ se obično prvo vidi u generatoru, zatim se pojavljuje u ispusnim cijevima generatora i na kraju u cijelom distribucijskom sistemu za komunalno grijanje.
SEM analiza je provedena kako bi se otkrila mikrostruktura nusprodukata korozije koji prekrivaju cijelu površinu kristalima i drugim česticama. Pozadina ili temeljna površina na kojoj se nalaze čestice varira od različitih vrsta željeza (Sl. 1-3) do uobičajenih uzoraka, naime silicijum dioksida/željeza, pjeskovitog, staklastog, homogenog naslaga (Sl. 4). Također su analizirani mijehovi kondenzacijskog odvoda (Sl. 5-6).
AES testiranje je analitička metoda koja se koristi za određivanje površinske hemije nehrđajućeg čelika i dijagnosticiranje njegove otpornosti na koroziju. Također pokazuje propadanje pasivnog filma i smanjenje koncentracije hroma u pasivnom filmu kako se površina propada zbog korozije.
Za karakterizaciju elementarnog sastava površine svakog uzorka korišteni su AES skenovi (profili koncentracije površinskih elemenata po dubini).
Svako mjesto korišteno za SEM analizu i augmentaciju pažljivo je odabrano kako bi se pružile informacije iz tipičnih regija. Svaka studija pružila je informacije od nekoliko gornjih molekularnih slojeva (procijenjenih na 10 angstroma [Å] po sloju) do dubine metalne legure (200–1000 Å).
Značajne količine željeza (Fe), hroma (Cr), nikla (Ni), kisika (O) i ugljika (C) zabilježene su u svim regijama Rougea. Podaci i rezultati AES-a navedeni su u odjeljku studije slučaja.
Ukupni rezultati AES-a za početne uslove pokazuju da dolazi do jake oksidacije na uzorcima sa neuobičajeno visokim koncentracijama Fe i O (željeznih oksida) i niskim sadržajem Cr na površini. Ovaj rumeni talog rezultira oslobađanjem čestica koje mogu kontaminirati proizvod i površine u kontaktu sa proizvodom.
Nakon što je rumenilo uklonjeno, "pasivizirani" uzorci pokazali su potpuni oporavak pasivnog filma, pri čemu je Cr dostigao veće nivoe koncentracije od Fe, s površinskim odnosom Cr:Fe u rasponu od 1,0 do 2,0 i općim odsustvom željeznog oksida.
Različite hrapave površine analizirane su korištenjem XPS/ESCA kako bi se uporedile elementarne koncentracije i spektralna oksidacijska stanja Fe, Cr, sumpora (S), kalcija (Ca), natrija (Na), fosfora (P), dušika (N), te O i C (tabela A).
Postoji jasna razlika u sadržaju Cr od vrijednosti blizu pasivizacijskog sloja do nižih vrijednosti koje se obično nalaze u osnovnim legurama. Nivoi željeza i kroma pronađeni na površini predstavljaju različite debljine i stepene crvenih naslaga. XPS testovi su pokazali povećanje Na, C ili Ca na hrapavim površinama u poređenju sa očišćenim i pasiviziranim površinama.
XPS testiranje je također pokazalo visoke nivoe C u željeznoj crvenoj (crnoj) crvenoj boji, kao i Fe(x)O(y) (željezni oksid) u crvenoj boji. XPS podaci nisu korisni za razumijevanje površinskih promjena tokom korozije jer procjenjuju i crveni metal i osnovni metal. Za pravilnu procjenu rezultata potrebno je dodatno XPS testiranje s većim uzorcima.
Prethodni autori su također imali poteškoća s procjenom XPS podataka. 10 Terenska posmatranja tokom procesa uklanjanja pokazala su da je sadržaj ugljika visok i da se obično uklanja filtracijom tokom obrade. SEM mikrografije snimljene prije i nakon tretmana uklanjanja bora ilustruju površinska oštećenja uzrokovana ovim naslagama, uključujući koroziju i poroznost, što direktno utiče na koroziju.
Rezultati XPS-a nakon pasivizacije pokazali su da je odnos sadržaja Cr:Fe na površini bio mnogo veći kada je pasivizacijski film ponovo formiran, čime se smanjuje brzina korozije i drugih negativnih efekata na površinu.
Uzorci kupona pokazali su značajno povećanje odnosa Cr:Fe između površine "kakve jeste" i pasivizirane površine. Početni omjeri Cr:Fe testirani su u rasponu od 0,6 do 1,0, dok su se omjeri pasivizacije nakon obrade kretali od 1,0 do 2,5. Vrijednosti za elektropolirane i pasivizirane nehrđajuće čelike kreću se između 1,5 i 2,5.
U uzorcima podvrgnutim naknadnoj obradi, maksimalna dubina odnosa Cr:Fe (utvrđena korištenjem AES-a) kretala se od 3 do 16 Å. To se povoljno uspoređuje s podacima iz prethodnih studija koje su objavili Coleman2 i Roll.9 Površine svih uzoraka imale su standardne nivoe Fe, Ni, O, Cr i C. Niski nivoi P, Cl, S, N, Ca i Na također su pronađeni u većini uzoraka.
Ovi ostaci su tipični za hemijska sredstva za čišćenje, prečišćenu vodu ili elektropoliranje. Daljnjom analizom utvrđena je određena kontaminacija silicijumom na površini i na različitim nivoima samog kristala austenita. Izvor izgleda da je sadržaj silicijum dioksida u vodi/pari, mehanički polirajući materijali ili rastvoreno ili nagrizeno kontrolno staklo u ćeliji za generisanje CS-a.
Prijavljeno je da se produkti korozije koji se nalaze u CS sistemima uveliko razlikuju. To je zbog različitih uslova ovih sistema i položaja različitih komponenti kao što su ventili, sifoni i drugi pribor koji mogu dovesti do korozivnih uslova i produkata korozije.
Osim toga, u sistem se često uvode zamjenske komponente koje nisu pravilno pasivizirane. Na produkte korozije značajno utječu i dizajn CS generatora i kvalitet vode. Neke vrste generatorskih setova su reboileri, dok su druge cjevasti flasheri. CS generatori obično koriste završne ekrane za uklanjanje vlage iz čiste pare, dok drugi generatori koriste pregrade ili ciklone.
Neki stvaraju gotovo čvrstu željeznu patinu u distribucijskoj cijevi i crvenom željezu koje je prekriva. Pregrađeni blok formira crni željezni film s crvenilom željeznog oksida ispod i stvara drugi površinski fenomen u obliku čađavog crvenila koje se lakše briše s površine.
Po pravilu, ovaj naslaga nalik željeznoj čađi je mnogo izraženija od željezno-crvene i pokretljivija. Zbog povećanog oksidacijskog stanja željeza u kondenzatu, mulj koji se stvara u kanalu kondenzata na dnu distributivne cijevi ima mulj željeznog oksida na vrhu željeznog mulja.
Oksid željeza prolazi kroz sakupljač kondenzata, postaje vidljiv u odvodu, a gornji sloj se lako trlja s površine. Kvalitet vode igra važnu ulogu u hemijskom sastavu oksida.
Veći sadržaj ugljikovodika rezultira previše čađi u ružu za usne, dok veći sadržaj silicija rezultira većim sadržajem silicija, što rezultira glatkim ili sjajnim slojem ruža za usne. Kao što je ranije spomenuto, kontrolna stakla za nivo vode također su sklona koroziji, što omogućava ulazak krhotina i silicija u sistem.
Pištolj je razlog za zabrinutost u parnim sistemima jer se mogu formirati debeli slojevi koji formiraju čestice. Ove čestice su prisutne na površinama pare ili u opremi za sterilizaciju parom. Sljedeći odjeljci opisuju moguće efekte lijekova.
SEM-ovi „As-Is“ na slikama 7 i 8 pokazuju mikrokristalnu prirodu karmina klase 2 u slučaju 1. Posebno gusta matrica kristala željeznog oksida formirala se na površini u obliku sitnozrnatog ostatka. Dekontaminirane i pasivizirane površine pokazale su oštećenja od korozije što je rezultiralo hrapavom i blago poroznom teksturom površine, kao što je prikazano na slikama 9 i 10.
NPP skeniranje na sl. 11 prikazuje početno stanje originalne površine s teškim željeznim oksidom na njoj. Pasivizirana i uklonjena rouge površina (Slika 12) ukazuje na to da pasivni film sada ima povišen sadržaj Cr (crvena linija) iznad sadržaja Fe (crna linija) pri odnosu Cr:Fe > 1,0. Pasivizirana i uklonjena rouge površina (Slika 12) ukazuje na to da pasivni film sada ima povišen sadržaj Cr (crvena linija) iznad sadržaja Fe (crna linija) pri odnosu Cr:Fe > 1,0. Pasivirana i obična površnost (ris. 12) ukazuje na to da pasivna plenka sada ima povećan sadržaj Cr (crvena linija) u odnosu na Fe (crna linija) uz odnos Cr:Fe > 1,0. Pasivizirana i deenergizirana površina (Sl. 12) ukazuje na to da pasivni film sada ima povećan sadržaj Cr (crvena linija) u poređenju sa Fe (crna linija) pri omjeru 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1.0。 Cr (红线)）含量高于Fe (黑线)，Cr:Fe 比率> 1.0。 Pasivirana i morštinista površnost (ris. 12) pokazuje da pasivna plenka sada ima više visok sadržaj Cr (crvena linija), od Fe (černa linija), uz odnos Cr:Fe > 1,0. Pasivizirana i naborana površina (Sl. 12) pokazuje da pasivizirani film sada ima veći sadržaj Cr (crvena linija) nego Fe (crna linija) pri omjeru Cr:Fe > 1,0.
Tanji (< 80 Å) pasivizirajući film hromovog oksida pruža bolju zaštitu od kristalnog filma željeznog oksida debelog stotinama angstroma, napravljenog od osnovnog metala i sloja kamenca sa sadržajem željeza većim od 65%.
Hemijski sastav pasivizirane i naborane površine sada je uporediv sa pasiviziranim poliranim materijalima. Sediment u slučaju 1 je sediment klase 2 koji se može formirati in situ; kako se akumulira, formiraju se veće čestice koje migriraju s parom.
U ovom slučaju, prikazana korozija neće dovesti do ozbiljnih nedostataka ili pogoršanja kvalitete površine. Normalno nabiranje će smanjiti korozivni učinak na površinu i eliminirati mogućnost jake migracije čestica koje mogu postati vidljive.
Na slici 11, rezultati AES-a pokazuju da debeli slojevi blizu površine imaju veće nivoe Fe i O (500 Å željeznog oksida; limun zelena i plava linija, respektivno), prelazeći u dopirane nivoe Fe, Ni, Cr i O. Koncentracija Fe (plava linija) je mnogo veća nego kod bilo kojeg drugog metala, povećavajući se od 35% na površini do preko 65% u leguri.
Na površini, nivo O (svijetlozelena linija) ide od gotovo 50% u leguri do gotovo nule pri debljini oksidnog filma većoj od 700 Å. Nivoi Ni (tamnozelena linija) i Cr (crvena linija) su izuzetno niski na površini (< 4%) i povećavaju se do normalnih nivoa (11% i 17%) na dubini legure. Nivoi Ni (tamnozelena linija) i Cr (crvena linija) su izuzetno niski na površini (< 4%) i povećavaju se do normalnih nivoa (11% i 17%) na dubini legure. Urovni Ni (temno-zelena linija) i Cr (crvena linija) preko veoma niske površine (<4%) povećavaju se do normalnog nivoa (11% i 17% prema tome) u dubokoj površini. Nivoi Ni (tamnozelena linija) i Cr (crvena linija) su izuzetno niski na površini (<4%) i povećavaju se do normalnih nivoa (11% odnosno 17%) duboko u leguri.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% 和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% Ni (temno-zelena linija) i Cr (crvena linija) na površini prekomerno niske (<4%) povećavaju se do normalnog nivoa u dubokoj površini (11% i 17% prema tome). Nivoi Ni (tamnozelena linija) i Cr (crvena linija) na površini su izuzetno niski (<4%) i povećavaju se do normalnih nivoa duboko u leguri (11% odnosno 17%).
AES slika na sl. 12 pokazuje da je sloj crvenog željeznog oksida uklonjen i da je pasivizirajući film obnovljen. U primarnom sloju od 15 Å, nivo Cr (crvena linija) je viši od nivoa Fe (crna linija), što je pasivni film. U početku je sadržaj Ni na površini bio 9%, povećavajući se za 60–70 Å iznad nivoa Cr (± 16%), a zatim se povećavao do nivoa legure od 200 Å.
Počevši od 2%, nivo ugljika (plava linija) pada na nulu na 30 Å. Nivo Fe je u početku nizak (< 15%), a kasnije je jednak nivou Cr na 15 Å i nastavlja da raste do nivoa legure na više od 65% na 150 Å. Nivo Fe je u početku nizak (< 15%), a kasnije je jednak nivou Cr na 15 Å i nastavlja da raste do nivoa legure na više od 65% na 150 Å. Urovenʹ Fe počinje nizak (< 15%), nakon što je nivo Cr pri 15 Å i nastavlja se povećavati do nivoa splava više od 65% pri 150 Å. Nivo Fe je u početku nizak (< 15%), kasnije se izjednačava sa nivoom Cr na 15 Å i nastavlja da raste do preko 65% nivoa legure na 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65%的合金含量。 Sadrži Fe značajno nisko (< 15 %), nakon što je ravno sadržano Cr pri 15 Å i nastavlja se povećavati do sadržaja splave više od 65 % pri 150 Å. Sadržaj Fe je u početku nizak (< 15%), kasnije se izjednačava sa sadržajem Cr na 15 Å i nastavlja da raste sve dok sadržaj legure ne pređe 65% na 150 Å.Nivoi Cr se povećavaju na 25% površine na 30 Å i smanjuju se na 17% u leguri.
Povišeni nivo O blizu površine (svijetlozelena linija) opada na nulu nakon dubine od 120 Å. Ova analiza je pokazala dobro razvijen film pasivizacije površine. SEM fotografije na slikama 13 i 14 pokazuju hrapavu, hrapavu i poroznu kristalnu prirodu površinskog 1. i 2. sloja željeznog oksida. Naborana površina pokazuje učinak korozije na djelomično izbrazdanoj hrapavoj površini (slike 18-19).
Pasivizirane i naborane površine prikazane na slikama 13 i 14 ne podnose jaku oksidaciju. Slike 15 i 16 prikazuju obnovljeni pasivizirajući film na metalnoj površini.