Pro zlepšení vašeho zážitku používáme soubory cookie. Pokračováním v prohlížení těchto stránek souhlasíte s používáním souborů cookie. Další informace.
Čisté nebo čistě párové farmaceutické systémy zahrnují generátory, regulační ventily, rozvodné potrubí nebo potrubí, termodynamické nebo rovnovážné termostatické odvaděče, tlakoměry, redukční ventily, pojistné ventily a objemové akumulátory.
Většina těchto dílů je vyrobena z nerezové oceli 316 L a obsahuje fluoropolymerová těsnění (obvykle polytetrafluorethylen, známý také jako teflon nebo PTFE), jakož i polokovové nebo jiné elastomerní materiály.
Tyto komponenty jsou během používání náchylné ke korozi nebo degradaci, což ovlivňuje kvalitu hotového zařízení pro čistou páru (CS). Projekt podrobně popsaný v tomto článku hodnotil vzorky nerezové oceli ze čtyř případových studií systémů CS, posoudil riziko potenciálních korozních dopadů na procesní a kritické technické systémy a testoval kondenzát na přítomnost částic a kovů.
Vzorky zkorodovaných potrubních a rozvodných komponentů jsou umístěny za účelem zkoumání vedlejších produktů koroze. 9 Pro každý konkrétní případ byly vyhodnoceny různé povrchové podmínky. Například byly vyhodnoceny standardní účinky zkorodování a koroze.
Povrchy referenčních vzorků byly posouzeny na přítomnost červených usazenin pomocí vizuální kontroly, Augerovy elektronové spektroskopie (AES), elektronové spektroskopie pro chemickou analýzu (ESCA), rastrovací elektronové mikroskopie (SEM) a rentgenové fotoelektronové spektroskopie (XPS).
Tyto metody mohou odhalit fyzikální a atomární vlastnosti koroze a usazenin a také určit klíčové faktory, které ovlivňují vlastnosti technických kapalin nebo konečných produktů.
Korozní produkty nerezové oceli mohou mít mnoho podob, například karmínovou vrstvu oxidu železa (hnědou nebo červenou) na povrchu pod nebo nad vrstvou oxidu železa (černou nebo šedou)2. Schopnost migrovat po proudu.
Vrstva oxidu železa (černá červeň) může časem ztluštit, jak se usazeniny stávají výraznějšími, o čemž svědčí částice nebo usazeniny viditelné na povrchu sterilizační komory a zařízení nebo nádob po sterilizaci párou, dochází k migraci. Laboratorní analýza vzorků kondenzátu ukázala dispergovanou povahu kalu a množství rozpustných kovů v kapalině CS. čtyři
Ačkoli existuje mnoho důvodů pro tento jev, hlavním přispěvatelem je obvykle generátor CS. Není neobvyklé najít červený oxid železa (hnědý/červený) na površích a oxid železa (černý/šedý) ve větracích otvorech, které pomalu migrují distribučním systémem CS. 6
Distribuční systém CS je větvená konfigurace s více odběrnými místy končícími v odlehlých oblastech nebo na konci hlavního sběrače a různých odbočných podsběrných potrubí. Systém může zahrnovat řadu regulátorů, které pomáhají zahájit snižování tlaku/teploty v konkrétních odběrných místech, která mohou být potenciálními místy koroze.
Ke korozi může docházet také u hygienicky navržených odvaděčů, které jsou umístěny na různých místech systému za účelem odstranění kondenzátu a vzduchu z proudící čisté páry odvaděčem, následným potrubím/výtlačným potrubím nebo sběrným potrubím kondenzátu.
Ve většině případů je pravděpodobná zpětná migrace, kdy se na odvaděči hromadí usazeniny rzi a prorůstají proti proudu do a za sousední potrubí nebo sběrné kolektory; rez, která se tvoří v odvaděčích nebo jiných součástech, je pozorována proti proudu od zdroje s neustálou migrací po proudu i proti proudu.
Některé součásti z nerezové oceli také vykazují různé střední až vysoké hladiny metalurgických struktur, včetně delta feritu. Předpokládá se, že krystaly feritu snižují odolnost proti korozi, i když mohou být přítomny v pouhých 1–5 %.
Ferit také není tak odolný vůči korozi jako austenitická krystalová struktura, takže bude přednostně korodovat. Ferity lze přesně detekovat feritovou sondou a částečně přesně magnetem, ale existují s nimi značná omezení.
Od nastavení systému, přes počáteční uvedení do provozu až po spuštění nového generátoru CS a distribučního potrubí existuje řada faktorů, které přispívají ke korozi:
V průběhu času mohou korozivní prvky, jako jsou tyto, při setkání, kombinaci a překrývání se směsmi železa a železa vytvářet korozní produkty. Černé saze se obvykle objevují nejprve v generátoru, poté ve výtlačném potrubí generátoru a nakonec v celém distribučním systému CS.
Byla provedena SEM analýza za účelem odhalení mikrostruktury vedlejších produktů koroze, které pokrývají celý povrch krystaly a dalšími částicemi. Pozadí nebo podkladový povrch, na kterém se částice nacházejí, se pohybuje od různých druhů železa (obr. 1-3) až po běžné vzorky, konkrétně křemičité/železité, písčité, sklovité, homogenní usazeniny (obr. 4). Analyzovány byly také vlnovce odvaděče kondenzátu (obr. 5-6).
AES testování je analytická metoda používaná ke stanovení chemického složení povrchu nerezové oceli a diagnostice její korozní odolnosti. Ukazuje také zhoršení stavu pasivního filmu a pokles koncentrace chromu v pasivním filmu s tím, jak se povrch zhoršuje v důsledku koroze.
Pro charakterizaci elementárního složení povrchu každého vzorku byly použity AES skeny (koncentrační profily povrchových prvků v hloubce).
Každé místo použité pro SEM analýzu a augmentaci bylo pečlivě vybráno tak, aby poskytovalo informace z typických oblastí. Každá studie poskytla informace od několika vrchních molekulárních vrstev (odhadovaných na 10 angstromů [Å] na vrstvu) až po hloubku kovové slitiny (200–1000 Å).
Ve všech oblastech Rouge bylo zaznamenáno významné množství železa (Fe), chromu (Cr), niklu (Ni), kyslíku (O) a uhlíku (C). Data a výsledky AES jsou uvedeny v části věnované případové studii.
Celkové výsledky AES pro počáteční podmínky ukazují, že u vzorků s neobvykle vysokými koncentracemi Fe a O (oxidy železa) a nízkým obsahem Cr na povrchu dochází k silné oxidaci. Tento narudlý nános vede k uvolňování částic, které mohou kontaminovat produkt a povrchy, které s produktem přicházejí do kontaktu.
Po odstranění nátěru vykazovaly „pasivované“ vzorky úplnou obnovu pasivního filmu, přičemž Cr dosáhl vyšší koncentrace než Fe, s poměrem povrchu Cr:Fe v rozmezí od 1,0 do 2,0 a celkovou absencí oxidu železa.
Různé drsné povrchy byly analyzovány pomocí XPS/ESCA za účelem porovnání elementárních koncentrací a spektrálních oxidačních stavů Fe, Cr, síry (S), vápníku (Ca), sodíku (Na), fosforu (P), dusíku (N) a O a C (tabulka A).
Existuje zřetelný rozdíl v obsahu Cr od hodnot blízkých pasivační vrstvě až po nižší hodnoty, které se typicky vyskytují v základních slitinách. Hladiny železa a chromu nalezené na povrchu představují různé tloušťky a stupně červených povlaků. Testy XPS prokázaly zvýšení obsahu Na, C nebo Ca na drsných površích ve srovnání s čištěnými a pasivovanými povrchy.
XPS testování také ukázalo vysoké hladiny uhlíku v železné červené (černé) červené a také Fe(x)O(y) (oxid železa) v červené. Data XPS nejsou užitečná pro pochopení povrchových změn během koroze, protože hodnotí jak červený kov, tak základní kov. Pro správné vyhodnocení výsledků je nutné další XPS testování s většími vzorky.
Předchozí autoři měli také potíže s vyhodnocením dat XPS.10 Terénní pozorování během procesu odstraňování ukázala, že obsah uhlíku je vysoký a obvykle se odstraňuje filtrací během zpracování. SEM mikrofotografie pořízené před a po ošetření odstraněním vrásek ilustrují poškození povrchu způsobené těmito usazeninami, včetně důlkové koroze a pórovitosti, které přímo ovlivňují korozi.
Výsledky XPS po pasivaci ukázaly, že poměr obsahu Cr:Fe na povrchu byl mnohem vyšší, když byla pasivační vrstva znovu vytvořena, čímž se snížila rychlost koroze a dalších nepříznivých účinků na povrch.
Vzorky zkušebních vzorků vykazovaly významný nárůst poměru Cr:Fe mezi původním povrchem a pasivovaným povrchem. Počáteční poměry Cr:Fe byly testovány v rozmezí 0,6 až 1,0, zatímco poměry pasivace po úpravě se pohybovaly od 1,0 do 2,5. Hodnoty pro elektrolyticky leštěné a pasivované nerezové oceli se pohybují mezi 1,5 a 2,5.
Ve vzorcích podrobených následnému zpracování se maximální hloubka poměru Cr:Fe (stanovená pomocí AES) pohybovala od 3 do 16 Å. Tyto hodnoty se příznivě srovnávají s údaji z předchozích studií publikovaných Colemanem2 a Rollem.9 Povrchy všech vzorků měly standardní hladiny Fe, Ni, O, Cr a C. U většiny vzorků byly také zjištěny nízké hladiny P, Cl, S, N, Ca a Na.
Tyto zbytky jsou typické pro chemické čisticí prostředky, čištěnou vodu nebo elektrolytické leštění. Při další analýze byla zjištěna určitá kontaminace křemíkem na povrchu a na různých úrovních samotného krystalu austenitu. Zdrojem se zdá být obsah oxidu křemičitého ve vodě/páře, mechanické leštidla nebo rozpuštěné či leptané průzorové sklo v cele pro generování CS.
Korozní produkty nalezené v systémech CS se údajně značně liší. To je způsobeno různými podmínkami těchto systémů a umístěním různých součástí, jako jsou ventily, odvaděče a další příslušenství, které mohou vést ke korozivním podmínkám a korozním produktům.
Kromě toho se do systému často zavádějí náhradní komponenty, které nejsou řádně pasivovány. Korozní produkty jsou také významně ovlivněny konstrukcí generátoru CS a kvalitou vody. Některé typy generátorových soustrojí jsou reboilery, zatímco jiné jsou trubkové spalovače. Generátory CS obvykle používají koncové clony k odstraňování vlhkosti z čisté páry, zatímco jiné generátory používají přepážky nebo cyklony.
Některé vytvářejí v rozvodné trubce a červeném železe, které ji pokrývají, téměř pevnou železnou patinu. Zaoblený blok vytváří černý železný film s oxidem železa pod ním a vytváří druhý povrchový jev v podobě sazí, které se z povrchu snáze setřou.
Tento železnatý sazovitý úsad je zpravidla mnohem výraznější než železočervený a je pohyblivější. Vzhledem ke zvýšenému oxidačnímu stavu železa v kondenzátu má kal vznikající v kondenzačním kanálu na dně rozvodného potrubí na povrchu železného kalu kal oxidů železa.
Oxid železitý lak prochází sběračem kondenzátu, stává se viditelným v odtoku a vrchní vrstva se snadno setře z povrchu. Kvalita vody hraje důležitou roli v chemickém složení laku.
Vyšší obsah uhlovodíků má za následek příliš mnoho sazí v rtěnce, zatímco vyšší obsah oxidu křemičitého má za následek vyšší obsah oxidu křemičitého, což má za následek hladkou nebo lesklou vrstvu rtěnky. Jak již bylo zmíněno, kontrolky hladiny vody jsou také náchylné ke korozi, což umožňuje vniknutí nečistot a oxidu křemičitého do systému.
Pistole je v parních systémech důvodem k obavám, protože se mohou tvořit silné vrstvy, které tvoří částice. Tyto částice jsou přítomny na parních površích nebo v zařízeních pro parní sterilizaci. Následující části popisují možné účinky léků.
SEM snímky „jak je“ na obrázcích 7 a 8 ukazují mikrokrystalickou povahu karmínu třídy 2 v případě 1. Na povrchu se vytvořila obzvláště hustá matrice krystalů oxidu železa ve formě jemnozrnného zbytku. Dekontaminované a pasivované povrchy vykazovaly poškození korozí, které mělo za následek drsnou a mírně porézní povrchovou texturu, jak je znázorněno na obrázcích 9 a 10.
NPP sken na obr. 11 ukazuje počáteční stav původního povrchu s těžkým oxidem železa. Pasivovaný a zbavený rudnutí povrch (obrázek 12) ukazuje, že pasivní vrstva má nyní zvýšený obsah Cr (červená čára) nad obsah Fe (černá čára) při poměru Cr:Fe > 1,0. Pasivovaný a zbavený rudnutí povrch (obrázek 12) ukazuje, že pasivní vrstva má nyní zvýšený obsah Cr (červená čára) nad obsah Fe (černá čára) při poměru Cr:Fe > 1,0. Пассивированная и обесточенная поверхность (рис. 12) указывает на то, что пасперьнекен имеет повышенное содержание Cr (красная линия) по сравнению с Fe (черная линия) при, со.Feно1 Cr Pasivovaný a deenergizovaný povrch (obr. 12) ukazuje, že pasivní vrstva má nyní zvýšený obsah Cr (červená čára) ve srovnání s Fe (černá čára) při poměru Cr:Fe > 1,0.钝化和去皱表面（图12）表明，钝化膜现在的Cr（红线）含量高于纎Fe（黑纎Fe（黑线> 1.0. Cr（红线）含量高于Fe（黑线），Cr:Fe 比率> 1,0。 Пассивированная и морщинистая поверхность (рис. 12) показывает, что пассивированьная имеет более высокое содержание Cr (красная линия), чем Fe (черная линия), при соотношении >1 Cr:0F. Pasivovaný a zvrásněný povrch (obr. 12) ukazuje, že pasivovaný film má nyní vyšší obsah Cr (červená čára) než Fe (černá čára) při poměru Cr:Fe > 1,0.
Tenčí (< 80 Å) pasivační film oxidu chromu má lepší ochranu než stovky angstromů silný krystalický film oxidu železa ze základního kovu a vrstvy okuží s obsahem železa vyšším než 65 %.
Chemické složení pasivovaného a zvrásněného povrchu je nyní srovnatelné s pasivovanými leštěnými materiály. Sediment v případě 1 je sediment třídy 2, který se může tvořit in situ; jak se hromadí, tvoří se větší částice, které migrují s párou.
V tomto případě projevená koroze nepovede k závažným vadám ani ke zhoršení kvality povrchu. Běžné zvrásnění sníží korozivní účinek na povrch a eliminuje možnost silné migrace částic, které by se mohly stát viditelnými.
Na obrázku 11 ukazují výsledky AES, že silné vrstvy v blízkosti povrchu mají vyšší hladiny Fe a O (500 Å oxidu železa; citronově zelená a modrá čára), které přecházejí k dopovaným hladinám Fe, Ni, Cr a O. Koncentrace Fe (modrá čára) je mnohem vyšší než u jakéhokoli jiného kovu a zvyšuje se z 35 % na povrchu na více než 65 % ve slitině.
Na povrchu se hladina O (světle zelená čára) pohybuje z téměř 50 % ve slitině na téměř nulu při tloušťce oxidového filmu větší než 700 Å. Hladiny Ni (tmavě zelená čára) a Cr (červená čára) jsou na povrchu extrémně nízké (< 4 %) a v hloubce slitiny se zvyšují na normální úrovně (11 %, respektive 17 %). Hladiny Ni (tmavě zelená čára) a Cr (červená čára) jsou na povrchu extrémně nízké (< 4 %) a v hloubce slitiny se zvyšují na normální úrovně (11 %, respektive 17 %). Уровни Ni (темно-зеленая линия) a Cr (красная линия) чрезвычайно низки на поверхностию (<4%) до нормального уровня (11 % a 17 % соответственно) v глубине сплава. Hladiny Ni (tmavě zelená čára) a Cr (červená čára) jsou na povrchu extrémně nízké (<4 %) a hluboko ve slitině se zvyšují na normální úroveň (11 %, respektive 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 % Уровни Ni (темно-зеленая линия) a Cr (красная линия) на поверхности чрезвычайно низики (<4%) до нормального уровня в глубине сплава (11 % a 17 % соответственно). Hladiny Ni (tmavě zelená čára) a Cr (červená čára) na povrchu jsou extrémně nízké (<4 %) a hluboko ve slitině se zvyšují na normální úroveň (11 %, respektive 17 %).
AES snímek na obr. 12 ukazuje, že vrstva rouge (oxid železa) byla odstraněna a pasivační film byl obnoven. V primární vrstvě o tloušťce 15 Å je hladina Cr (červená čára) vyšší než hladina Fe (černá čára), což je pasivní film. Zpočátku byl obsah Ni na povrchu 9 %, poté se zvýšil o 60–70 Å nad hladinu Cr (± 16 %) a poté se zvýšil na úroveň slitiny 200 Å.
Počínaje 2 % klesá hladina uhlíku (modrá čára) na nulu při 30 Å. Hladina Fe je zpočátku nízká (< 15 %) a později se rovná úrovni Cr při 15 Å a dále se zvyšuje až k úrovni slitiny více než 65 % při 150 Å. Hladina Fe je zpočátku nízká (< 15 %) a později se rovná úrovni Cr při 15 Å a dále se zvyšuje až k úrovni slitiny více než 65 % při 150 Å. Уровень Fe вначале низкий (< 15 %), позже равен уровню Cr при 15 Å и продолжаедолжаедолжает уверьсвояваутиовочиваутлиовочиваутиововиваутиововиваутовнь сплава более 65 % za 150 Å. Hladina Fe je zpočátku nízká (< 15 %), později se při 15 Å vyrovná hladině Cr a dále se zvyšuje až na více než 65 % obsahu slitiny při 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5%趶趶趠到的合金含量。 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5%趶趶趠到的合金含量。 Содержание Fe изначально низкое (< 15 %), позже оно равняется содержанию Cr при 15 прожа и увеличиваться до содержания сплава более 65 % при 150 Å. Obsah Fe je zpočátku nízký (< 15 %), později se při 15 Å vyrovná obsahu Cr a dále se zvyšuje, dokud obsah slitiny nepřesáhne 65 % při 150 Å.Hladiny Cr se zvyšují na 25 % povrchu při 30 Å a klesají na 17 % ve slitině.
Zvýšená hladina O v blízkosti povrchu (světle zelená čára) klesá na nulu po hloubce 120 Å. Tato analýza prokázala dobře vyvinutý pasivační film povrchu. SEM fotografie na obrázcích 13 a 14 ukazují drsnou, hrubou a porézní krystalickou povahu povrchové 1. a 2. vrstvy oxidu železa. Zvrásněný povrch ukazuje vliv koroze na částečně důlkově drsný povrch (obrázky 18-19).
Pasivované a zvrásněné povrchy znázorněné na obrázcích 13 a 14 neodolávají silné oxidaci. Obrázky 15 a 16 ukazují obnovený pasivační film na kovovém povrchu.