Käytämme evästeitä käyttökokemuksesi parantamiseksi. Jatkamalla sivuston selaamista hyväksyt evästeiden käytön. Lisätietoja.
Puhtaisiin tai puhtaasti höyryyn perustuviin lääkejärjestelmiin kuuluvat generaattorit, säätöventtiilit, jakeluputket tai putkistot, termodynaamiset tai tasapainoiset termostaattiset loukut, painemittarit, paineenalentimet, varoventtiilit ja tilavuusakut.
Suurin osa näistä osista on valmistettu 316 L ruostumattomasta teräksestä ja sisältää fluoropolymeeritiivisteitä (tyypillisesti polytetrafluorieteeniä, joka tunnetaan myös nimellä teflon tai PTFE) sekä puolimetallisia tai muita elastomeerimateriaaleja.
Nämä komponentit ovat alttiita korroosiolle tai hajoamiselle käytön aikana, mikä vaikuttaa valmiin puhdashöyrylaitoksen (CS) laatuun. Tässä artikkelissa yksityiskohtaisesti kuvatussa projektissa arvioitiin neljästä CS-järjestelmän tapaustutkimuksesta saatuja ruostumattomasta teräksestä valmistettuja näytteitä, arvioitiin mahdollisten korroosiovaikutusten riskiä prosessi- ja kriittisiin teknisiin järjestelmiin sekä testattiin kondensaatin hiukkasia ja metalleja.
Syöpyneiden putkistojen ja jakelujärjestelmien osien näytteitä asetetaan korroosion sivutuotteiden tutkimiseksi. 9 Jokaisessa yksittäistapauksessa arvioitiin erilaisia ​​pintaolosuhteita. Esimerkiksi arvioitiin vakiovärjäytymistä ja korroosiovaikutuksia.
Vertailunäytteiden pintoja arvioitiin värjäytymien varalta visuaalisesti, Augerin elektronispektroskopialla (AES), kemiallisen analyysin elektronispektroskopialla (ESCA), pyyhkäisyelektronimikroskopialla (SEM) ja röntgenfotoelektronispektroskopialla (XPS).
Näillä menetelmillä voidaan paljastaa korroosion ja kerrostumien fysikaaliset ja atomitason ominaisuudet sekä määrittää keskeiset tekijät, jotka vaikuttavat teknisten nesteiden tai lopputuotteiden ominaisuuksiin.
Ruostumattoman teräksen korroosiotuotteet voivat esiintyä monessa muodossa, kuten karmiinimainen rautaoksidikerros (ruskea tai punainen) rautaoksidikerroksen (musta tai harmaa) alapuolella tai yläpuolella2. Kyky siirtyä alavirtaan.
Rautaoksidikerros (musta rauta) voi paksuuntua ajan myötä, kun kerrostumat muuttuvat selvemmiksi, mistä on osoituksena sterilointikammion ja -laitteiden tai -säiliöiden pinnoilla näkyvät hiukkaset tai kerrostumat. Höyrysteriloinnin jälkeen tapahtuu migraatiota. Kondenssinäytteiden laboratorioanalyysi osoitti lietteen dispergoituneisuuden ja CS-nesteessä olevien liukoisten metallien määrän. neljä
Vaikka tälle ilmiölle on monia syitä, CS-generaattori on yleensä suurin tekijä. Ei ole harvinaista löytää punaista rautaoksidia (ruskeaa/punaista) pinnoilta ja rautaoksidia (mustaa/harmaata) tuuletusaukoista, jotka kulkeutuvat hitaasti CS-jakelujärjestelmän läpi. 6
CS-jakelujärjestelmä on haarautuva kokoonpano, jossa on useita käyttöpisteitä, jotka päättyvät syrjäisille alueille tai pääjakotukilinjan ja useiden haaroittuvien alikoottoreiden päähän. Järjestelmä voi sisältää useita säätimiä, jotka auttavat käynnistämään paineen/lämpötilan alennuksen tietyissä käyttöpisteissä, jotka voivat olla potentiaalisia korroosiopisteitä.
Korroosiota voi esiintyä myös hygieenisesti suunnitelluissa lauhteenpoistimissa, jotka sijoitetaan järjestelmän eri kohtiin poistamaan lauhdetta ja ilmaa virtaavasta puhtaasta höyrystä lauhteenpoistimen, alavirran putkiston/poistoputkiston tai lauhdejakotukin läpi.
Useimmissa tapauksissa käänteinen kulkeutuminen on todennäköistä, jossa ruostekerrostumia kertyy loukkuun ja kasvaa ylävirtaan viereisiin putkistoihin tai käyttöpisteen keräimiin ja niiden ulkopuolelle; loukkuihin tai muihin komponentteihin muodostuvaa ruostetta voidaan nähdä lähteen ylävirtaan, ja sitä voi kulkeutua jatkuvasti ala- ja ylävirtaan.
Joissakin ruostumattomasta teräksestä valmistetuissa komponenteissa on myös kohtalaisia ​​tai korkeita metallurgisia rakenteita, mukaan lukien deltaferriitti. Ferriittikiteiden uskotaan vähentävän korroosionkestävyyttä, vaikka niitä voi olla läsnä niinkin vähän kuin 1–5 %.
Ferriitti ei myöskään ole yhtä korroosionkestävä kuin austeniittinen kiderakenne, joten se korrodoituu ensisijaisesti. Ferriitit voidaan havaita tarkasti ferriittianturilla ja puolitarkasti magneetilla, mutta tähän liittyy merkittäviä rajoituksia.
Järjestelmän asennuksesta käyttöönottoon ja uuden CS-generaattorin ja jakeluputkiston käynnistykseen on useita tekijöitä, jotka vaikuttavat korroosioon:
Ajan myötä tällaiset syövyttävät elementit voivat tuottaa korroosiotuotteita kohdatessaan, yhdistyessään ja päällekkäin raudan ja raudan seosten kanssa. Mustaa nokea esiintyy yleensä ensin generaattorissa, sitten generaattorin poistoputkistossa ja lopulta koko CS-jakelujärjestelmässä.
SEM-analyysi suoritettiin korroosion sivutuotteiden mikrorakenteen paljastamiseksi, jotka peittävät koko pinnan kiteillä ja muilla hiukkasilla. Tausta tai alla oleva pinta, jolla hiukkasia esiintyy, vaihtelee eri rautalaaduista (kuva 1-3) yleisiin näytteisiin, nimittäin piidioksidi/rauta-, hiekka-, lasimaisiin ja homogeenisiin kerrostumiin (kuva 4). Myös höyryloukun palkeet analysoitiin (kuva 5-6).
AES-testaus on analyyttinen menetelmä, jota käytetään ruostumattoman teräksen pintakemian määrittämiseen ja sen korroosionkestävyyden diagnosointiin. Se osoittaa myös passiivikalvon heikkenemisen ja kromipitoisuuden vähenemisen passiivikalvossa pinnan heikkenemisen myötä korroosion vuoksi.
Kunkin näytteen pinnan alkuainekoostumuksen karakterisointiin käytettiin AES-skannauksia (pinta-aineiden pitoisuusprofiilit syvyyden suhteen).
Jokainen SEM-analyysiin ja -augmentaatioon käytetty paikka on valittu huolellisesti, jotta saadaan tietoa tyypillisiltä alueilta. Jokainen tutkimus antoi tietoa muutamasta ylimmästä molekyylikerroksesta (arviolta 10 Å kerrosta kohden) metalliseoksen syvyyteen (200–1000 Å).
Merkittäviä määriä rautaa (Fe), kromia (Cr), nikkeliä (Ni), happea (O) ja hiiltä (C) on havaittu kaikilla Rougen alueilla. AES-tiedot ja -tulokset on esitetty tapaustutkimusosiossa.
Kokonaisuudessaan lähtöolosuhteiden AES-tulokset osoittavat, että näytteissä, joiden pinnalla on epätavallisen korkeat Fe- ja O-pitoisuudet (rautaoksidit) ja alhainen Cr-pitoisuus, tapahtuu voimakasta hapettumista. Tämä punertava kerrostuma johtaa hiukkasten vapautumiseen, jotka voivat saastuttaa tuotteen ja tuotteen kanssa kosketuksissa olevat pinnat.
Kun punastus oli poistettu, "passivoitujen" näytteiden passiivikalvo oli palautunut kokonaan, kromin pitoisuus oli korkeampi kuin raudan, kromin ja feen pinta-alan suhteen vaihdellessa välillä 1,0–2,0 ja rautaoksidia ei lainkaan.
Erilaisia ​​karkeita pintoja analysoitiin XPS/ESCA-menetelmällä Fe:n, Cr:n, rikin (S), kalsiumin (Ca), natriumin (Na), fosforin (P), typen (N) sekä hapen ja hiilen alkuainepitoisuuksien ja spektraalisten hapetusasteiden vertailemiseksi (taulukko A).
Kromipitoisuudessa on selvä ero passivointikerroksen lähellä olevien arvojen ja perusseoksissa tyypillisesti esiintyvien alhaisempien arvojen välillä. Pinnan rauta- ja kromipitoisuudet edustavat eri paksuisia ja asteikollisia punaisia ​​kerrostumia. XPS-testit ovat osoittaneet Na-, C- tai Ca-pitoisuuksien lisääntymistä karkeilla pinnoilla verrattuna puhdistettuihin ja passivoituihin pintoihin.
XPS-testaus osoitti myös korkeita hiilipitoisuuksia rautapunaisessa (mustassa) punaisessa sekä Fe(x)O(y):ssa (rautaoksidi) punaisessa. XPS-data ei ole hyödyllinen pinnan muutosten ymmärtämisen kannalta korroosion aikana, koska se arvioi sekä punaista metallia että perusmetallia. Tulosten asianmukaiseen arviointiin tarvitaan lisä-XPS-testejä suuremmilla näytteillä.
Aiemmilla kirjoittajilla oli myös vaikeuksia XPS-datan arvioinnissa. 10 Kenttähavainnot poistoprosessin aikana ovat osoittaneet, että hiilipitoisuus on korkea ja se yleensä poistetaan suodattamalla käsittelyn aikana. Ennen ryppyjen poistokäsittelyä ja sen jälkeen otetut SEM-mikrokuvat havainnollistavat näiden kerrostumien aiheuttamia pintavaurioita, mukaan lukien syöpymistä ja huokoisuutta, jotka vaikuttavat suoraan korroosioon.
Passivoinnin jälkeiset XPS-tulokset osoittivat, että pinnan Cr:Fe-pitoisuussuhde oli paljon suurempi, kun passivointikalvo muodostettiin uudelleen, mikä vähensi korroosion ja muiden pintaan kohdistuvien haitallisten vaikutusten nopeutta.
Koekappaleissa havaittiin merkittävää Cr:Fe-suhteen kasvua "sellaisenaan"-pinnan ja passivoituneen pinnan välillä. Alkuperäiset Cr:Fe-suhteet testattiin välillä 0,6–1,0, kun taas käsittelyn jälkeiset passivointisuhteet vaihtelivat välillä 1,0–2,5. Elektrolyyttisesti kiillotettujen ja passivoitujen ruostumattomien terästen arvot ovat välillä 1,5–2,5.
Jälkikäsitellyissä näytteissä Cr:Fe-suhteen maksimisyvyys (määritettynä AES:llä) vaihteli välillä 3–16 Å. Tulokset vertautuvat suotuisasti Colemanin2 ja Rollin9 aiemmin julkaisemiin tutkimustuloksiin. Kaikkien näytteiden pinnoilla oli standardipitoisuudet Fe:tä, Ni:tä, O:ta, Cr:tä ja C:tä. Useimmissa näytteissä havaittiin myös matalia fosforin, kloorin, rikin, typen, kalsiumin ja natriumin pitoisuuksia.
Nämä jäämät ovat tyypillisiä kemiallisille puhdistusaineille, puhdistetulle vedelle tai sähkökiillotukselle. Lisäanalyysissä austeniittikiteen pinnalla ja eri tasoilla havaittiin jonkin verran piikontaminaatiota. Lähteenä näyttää olevan veden/höyryn piidioksidipitoisuus, mekaaniset kiillotusaineet tai liuennut tai syövytetty näkölasi CS-generointikennossa.
CS-järjestelmissä esiintyvien korroosiotuotteiden on raportoitu vaihtelevan suuresti. Tämä johtuu näiden järjestelmien vaihtelevista olosuhteista ja erilaisten komponenttien, kuten venttiilien, lauhduttimien ja muiden lisävarusteiden, sijoittelusta, jotka voivat johtaa korroosio-olosuhteisiin ja korroosiotuotteisiin.
Lisäksi järjestelmään lisätään usein varaosia, joita ei ole passivoitu kunnolla. Korroosiotuotteisiin vaikuttavat merkittävästi myös CS-generaattorin rakenne ja veden laatu. Jotkut generaattorityypit ovat kiehuttimia, kun taas toiset ovat putkimaisia ​​flash-suodattimia. CS-generaattoreissa käytetään tyypillisesti päätyseuloja kosteuden poistamiseen puhtaasta höyrystä, kun taas toiset generaattorit käyttävät ohjauslevyjä tai sykloneja.
Jotkut tuottavat jakoputkeen ja sitä peittävään punaiseen rautakerrokseen lähes kiinteän rautapatinan. Levylevy muodostaa mustan rautakalvon, jonka alla on rautaoksidipinnoite, ja luo toisen pintailmiön, nokimaisen pinttyneen pinnan, joka on helpompi pyyhkiä pois.
Yleensä tämä rautapitoinen nokimainen kerrostuma on paljon voimakkaampi kuin rautapunainen ja liikkuvampi. Lauhteen raudan kohonneen hapetusasteen vuoksi jakeluputken pohjalla olevassa lauhdekanavassa syntyvässä lietteessä on rautaoksidilietettä rautalietteen päällä.
Rautaoksidin väriaine kulkee lauhteenkerääjän läpi, tulee näkyviin viemärissä ja pintakerros hiertyy helposti pois pinnalta. Veden laadulla on tärkeä rooli väriaineen kemiallisessa koostumuksessa.
Korkeampi hiilivetypitoisuus johtaa liialliseen nokeen huulipunassa, kun taas korkeampi piidioksidipitoisuus johtaa korkeampaan piidioksidipitoisuuteen, mikä johtaa sileään tai kiiltävään huulipunakerrokseen. Kuten aiemmin mainittiin, vedenpinnan tarkastuslasit ovat myös alttiita korroosiolle, jolloin roskat ja piidioksidi pääsevät järjestelmään.
Höyrysterilointipistooli on huolenaihe höyryjärjestelmissä, koska siihen voi muodostua paksuja kerroksia, jotka muodostavat hiukkasia. Näitä hiukkasia on höyrypinnoilla tai höyrysterilointilaitteissa. Seuraavissa osioissa kuvataan mahdollisia lääkkeiden vaikutuksia.
Kuvien 7 ja 8 As-Is-SEM-kuvat osoittavat luokan 2 karmiinin mikrokiteisen luonteen tapauksessa 1. Pinnalle muodostui erityisen tiheä rautaoksidikiteiden matriisi hienorakeisena jäännöksenä. Dekontaminoiduilla ja passivoituilla pinnoilla havaittiin korroosiovaurioita, jotka johtivat karheaan ja hieman huokoiseen pintarakenteeseen, kuten kuvissa 9 ja 10 on esitetty.
Kuvassa 11 oleva NPP-skannaus näyttää alkuperäisen pinnan alkutilan, jossa on raskas rautaoksidi. Passivoitu ja rouhittu pinta (kuva 12) osoittaa, että passiivikalvon Cr-pitoisuus (punainen viiva) on nyt kohonnut Fe-pitoisuuden (musta viiva) yläpuolelle, kun Cr:Fe-suhde on > 1,0. Passivoitu ja rouhittu pinta (kuva 12) osoittaa, että passiivikalvon Cr-pitoisuus (punainen viiva) on nyt kohonnut Fe-pitoisuuden (musta viiva) yläpuolelle, kun Cr:Fe-suhde on > 1,0. Пассивированная и обесточенная поверхность (ris. 12) указывает на то, что пассивная пленка теперь имесните поверхность (красная линия) по сравнению с Fe (черная линия) при соотношении Cr:Fe > 1,0. Passivoitu ja jännitteetön pinta (kuva 12) osoittaa, että passiivikalvon Cr-pitoisuus (punainen viiva) on nyt suurempi kuin Fe-pitoisuus (musta viiva), kun Cr:Fe-suhde on > 1,0.钝化和去皱表面（图12）表明，钝化膜现在的Cr（红线）含量高于有篁量高于Fe（量高于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 (ris. 12) показывает, что пассивированная пленка теперь имеееет болорхность (красная линия), чем Fe (черная линия), при соотношении Cr:Fe > 1,0. Passivoitu ja ryppyinen pinta (kuva 12) osoittaa, että passivoituneen kalvon Cr-pitoisuus (punainen viiva) on nyt korkeampi kuin Fe-pitoisuus (musta viiva), kun Cr:Fe-suhde on > 1,0.
Ohuempi (< 80 Å) passivoituva kromioksidikalvo on suojaavampi kuin satojen Å paksuinen kiteinen rautaoksidikalvo, joka on tehty yli 65 %:n rautapitoisuuden omaavasta perusmetalli- ja hilsekerroksesta.
Passivoituneen ja ryppyisen pinnan kemiallinen koostumus on nyt verrattavissa passivoituihin kiillotettuihin materiaaleihin. Tapauksessa 1 sedimentti on luokan 2 sedimenttiä, joka kykenee muodostumaan in situ; sen kertyessä muodostuu suurempia hiukkasia, jotka kulkeutuvat höyryn mukana.
Tässä tapauksessa havaittu korroosio ei johda vakaviin virheisiin tai pinnan laadun heikkenemiseen. Normaali rypistyminen vähentää pinnan syövyttävää vaikutusta ja estää hiukkasten voimakkaan siirtymisen, joka voi tulla näkyviin.
Kuvassa 11 AES-tulokset osoittavat, että pinnan lähellä olevissa paksuissa kerroksissa on korkeammat Fe- ja O-pitoisuudet (500 Å rautaoksidia; sitruunanvihreät ja siniset viivat), jotka siirtyvät seostettuihin Fe-, Ni-, Cr- ja O-pitoisuuksiin. Fe-pitoisuus (sininen viiva) on paljon korkeampi kuin minkään muun metallin, ja se nousee pinnan 35 %:sta yli 65 %:iin seoksessa.
Pinnassa O-taso (vaaleanvihreä viiva) nousee seoksen lähes 50 %:sta lähes nollaan yli 700 Å oksidikalvon paksuuden yhteydessä. Ni- (tummanvihreä viiva) ja Cr- (punainen viiva) pitoisuudet ovat pinnalla erittäin alhaiset (< 4 %) ja nousevat normaaleille tasoille (11 % ja 17 %) seoskerroksen syvyydessä. Ni- (tummanvihreä viiva) ja Cr- (punainen viiva) pitoisuudet ovat pinnalla erittäin alhaiset (< 4 %) ja nousevat normaaleille tasoille (11 % ja 17 %) seoskerroksen syvyydessä. Уровни Ni (темно-зеленая линия) и Cr (красная линия) чрезвычайно низки на поверхности (<4%) ja увеличиваются нонор1уваются до нор1 17% соответственно) в глубине сплава. Ni- (tummanvihreä viiva) ja Cr- (punainen viiva) pitoisuudet ovat pinnalla erittäin alhaiset (<4 %) ja nousevat normaaleille tasoille (11 % ja 17 %) seoksen syvyydessä.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) ja Cr (красная линия) на поверхности чрезвычайно низки (<4 %) ja увеличиваются до норЇиваются до норзвычайно низки глубине сплава (11% ja 17% соответственно). Ni- (tummanvihreä viiva) ja Cr- (punainen viiva) pitoisuudet pinnalla ovat erittäin alhaiset (<4 %) ja nousevat normaaleille tasoille seoksen syvyydessä (11 % ja 17 %).
Kuvassa 12 oleva AES-kuva osoittaa, että punainen (rautaoksidi) kerros on poistettu ja passivointikalvo on palautettu. 15 Å:n primäärikerroksessa Cr-taso (punainen viiva) on korkeampi kuin Fe-taso (musta viiva), joka on passiivikalvo. Aluksi pinnan Ni-pitoisuus oli 9 %, nousten 60–70 Å Cr-tason yläpuolelle (± 16 %) ja sitten 200 Å:n seosainetasolle.
2 prosentista alkaen hiilipitoisuus (sininen viiva) laskee nollaan 30 Å:n aaltoluvulla. Fe-pitoisuus on aluksi alhainen (< 15 %) ja myöhemmin yhtä suuri kuin Cr-pitoisuus 15 Å:n aaltopituudessa ja jatkaa nousuaan seospitoisuuteen, joka on yli 65 % 150 Å:n aaltopituudessa. Fe-pitoisuus on aluksi alhainen (< 15 %) ja myöhemmin yhtä suuri kuin Cr-pitoisuus 15 Å:n aaltopituudessa ja jatkaa nousuaan seospitoisuuteen, joka on yli 65 % 150 Å:n aaltopituudessa. Уровень Fe вначале низкий (< 15%), позже равен уровню Cr при 15 Å и продолжает увеличиваться ва55% уровня 150 Å. Fe-pitoisuus on aluksi alhainen (< 15 %), myöhemmin seospitoisuus on yhtä suuri kuin Cr 15 Å:n aaltopituudessa ja nousee edelleen yli 65 %:n seospitoisuuteen 150 Å:n aaltopituudessa. Fe 含量最初很低(< 15%), 后来在15 Å 时等于Cr 含量，并在 150 Å 时继续增劶臿6%臠到的合金含量. Fe 含量最初很低(< 15%), 后来在15 Å 时等于Cr 含量，并在 150 Å 时继续增劶臿6%臠到的合金含量. Содержание Fe изначально низкое (< 15 %), позже оно равняется содержанию Cr при 15 Å и продолжает увелися увержает увелися сплава более 65 % при 150 Å. Fe-pitoisuus on aluksi alhainen (< 15 %), myöhemmin se on yhtä suuri kuin Cr-pitoisuus 15 Å:n paksuusluokassa ja jatkaa kasvuaan, kunnes seospitoisuus on yli 65 % 150 Å:n paksuusluokassa.Cr-pitoisuudet nousevat 25 prosenttiin pinnasta 30 Å:n aaltoluvulla ja laskevat 17 prosenttiin seoksessa.
Kohonnut O-taso lähellä pintaa (vaaleanvihreä viiva) laskee nollaan 120 Å syvyyden jälkeen. Tämä analyysi osoitti hyvin kehittyneen pinnan passivointikalvon. Kuvien 13 ja 14 SEM-valokuvat osoittavat pinnan ensimmäisen ja toisen rautaoksidikerroksen karhean, rosoisen ja huokoisen kiteisen luonteen. Ryppyinen pinta osoittaa korroosion vaikutuksen osittain syöpyneeseen karheaan pintaan (kuvat 18–19).
Kuvissa 13 ja 14 esitetyt passivoituneet ja ryppyiset pinnat eivät kestä voimakasta hapettumista. Kuvissa 15 ja 16 on esitetty entisöity passivointikalvo metallipinnalla.