Koristimo kolačiće kako bismo poboljšali vaše iskustvo. Nastavkom pregledavanja ove stranice pristajete na našu upotrebu kolačića. Dodatne informacije.
Čisti ili čistoparni farmaceutski sustavi uključuju generatore, regulacijske ventile, distribucijske cijevi ili cjevovode, termodinamičke ili ravnotežne termostatske zamke, manometre, reduktore tlaka, 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 tijekom upotrebe, što utječe na kvalitetu gotovog uređaja za čistu paru (CS). Projekt detaljno opisan u ovom članku procijenio je uzorke nehrđajućeg čelika iz četiri studije slučaja CS sustava, procijenio rizik od potencijalnih utjecaja korozije na procesne i kritične inženjerske sustave te ispitao prisutnost čestica i metala u kondenzatu.
Uzorci korodiranih cjevovoda i komponenti distribucijskog sustava postavljeni su kako bi se istražili nusprodukti korozije. 9 Za svaki specifičan slučaj procijenjeni su različiti uvjeti površine. Na primjer, procijenjeni su standardni učinci crvenila i korozije.
Površine referentnih uzoraka procijenjene su na prisutnost naslaga rumenila vizualnim pregledom, Augerovom elektronskom spektroskopijom (AES), elektronskom spektroskopijom za kemijsku analizu (ESCA), skenirajućom elektronskom mikroskopijom (SEM) i rendgenskom fotoelektronskom spektroskopijom (XPS).
Ove metode mogu otkriti fizikalna i atomska svojstva korozije i naslaga, kao i odrediti ključne čimbenike koji utječu na svojstva tehničkih tekućina ili gotovih proizvoda.
Produkti korozije nehrđajućeg čelika mogu imati mnogo oblika, poput karminskog sloja željezovog oksida (smeđeg ili crvenog) na površini ispod ili iznad sloja željezovog oksida (crnog ili sivog)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, postoji migracija. Laboratorijska analiza uzoraka kondenzata pokazala je dispergiranu prirodu mulja i količinu topljivih metala u CS tekućini. četiri
Iako postoji mnogo razloga za ovu pojavu, generator CS-a obično je glavni uzrok. Nije neuobičajeno pronaći crveni željezov oksid (smeđi/crveni) na površinama i željezov oksid (crni/sivi) u ventilacijskim otvorima koji polako prolaze kroz distribucijski sustav CS-a. 6
Distribucijski sustav CS je konfiguracija grananja s više točaka korištenja koje završavaju na udaljenim područjima ili na kraju glavnog razvodnika i raznih podrazvodnika. Sustav može uključivati ​​niz regulatora koji pomažu u pokretanju smanjenja tlaka/temperature na određenim točkama korištenja koje mogu biti potencijalna mjesta korozije.
Korozija se može pojaviti i u higijenski dizajniranim odvajačima koji se postavljaju na raznim mjestima u sustavu kako bi se uklonio kondenzat i zrak iz čiste pare koja struji kroz odvajač, nizvodne cijevi/ispusne cijevi ili kolektor kondenzata.
U većini slučajeva, povratna migracija je vjerojatna tamo gdje se naslage hrđe nakupljaju na zamci i rastu uzvodno u i izvan susjednih cjevovoda ili kolektora na mjestu korištenja; hrđa koja se stvara u zamkama ili drugim komponentama može se vidjeti uzvodno od izvora s konstantnom migracijom nizvodno i uzvodno.
Neke komponente od nehrđajućeg čelika također pokazuju različite umjerene do visoke razine 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, pa će preferencijalno korodirati. Feriti se mogu točno detektirati feritnom sondom i polutočno magnetom, ali postoje značajna ograničenja.
Od postavljanja sustava, preko početnog puštanja u pogon i pokretanja novog CS generatora i distribucijskih cijevi, postoji niz čimbenika koji doprinose koroziji:
Tijekom vremena, korozivni elementi poput ovih mogu proizvesti produkte korozije kada se susretnu, kombiniraju i preklapaju sa smjesama željeza i željeza. Crna čađa se obično prvo vidi u generatoru, zatim se pojavljuje u ispusnim cijevima generatora i na kraju u cijelom distribucijskom sustavu CS-a.
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 (slika 1-3) do uobičajenih uzoraka, naime silicijevih/željeznih, pjeskovitih, staklastih, homogenih naslaga (slika 4). Analizirani su i mijehovi kondenzacijske hvataljke (slika 5-6).
AES testiranje je analitička metoda koja se koristi za određivanje površinske kemije nehrđajućeg čelika i dijagnosticiranje njegove otpornosti na koroziju. Također pokazuje propadanje pasivnog filma i smanjenje koncentracije kroma 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 proširenje pažljivo je odabrano kako bi se pružile informacije iz tipičnih područja. Svaka studija pružila je informacije od nekoliko gornjih molekularnih slojeva (procijenjenih na 10 Å po sloju) do dubine metalne legure (200–1000 Å).
Značajne količine željeza (Fe), kroma (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 uvjete pokazuju da dolazi do jake oksidacije na uzorcima s neuobičajeno visokim koncentracijama Fe i O (željeznih oksida) i niskim udjelom Cr na površini. Ovaj rumeni talog rezultira oslobađanjem čestica koje mogu kontaminirati proizvod i površine u kontaktu s proizvodom.
Nakon što je rumenilo uklonjeno, „pasivizirani“ uzorci pokazali su potpuni oporavak pasivnog filma, pri čemu je Cr dosegao veće razine koncentracije od Fe, s omjerom površine Cr:Fe u rasponu od 1,0 do 2,0 i ukupnom odsutnošću željezovog oksida.
Različite hrapave površine analizirane su XPS/ESCA metodom kako bi se usporedile elementarne koncentracije i spektralna oksidacijska stanja Fe, Cr, sumpora (S), kalcija (Ca), natrija (Na), fosfora (P), dušika (N) te O i C (tablica A).
Postoji jasna razlika u sadržaju Cr od vrijednosti blizu pasivizacijskog sloja do nižih vrijednosti koje se obično nalaze u osnovnim legurama. Razine željeza i kroma pronađene na površini predstavljaju različite debljine i stupnjeve crvenih naslaga. XPS testovi pokazali su povećanje Na, C ili Ca na hrapavim površinama u usporedbi s očišćenim i pasiviziranim površinama.
XPS testiranje je također pokazalo visoke razine 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 tijekom korozije jer procjenjuju i crveni metal i osnovni metal. Za pravilnu procjenu rezultata potrebno je dodatno XPS testiranje s većim uzorcima.
Prethodni autori također su imali poteškoća s procjenom XPS podataka. 10 Terenska promatranja tijekom procesa uklanjanja pokazala su da je sadržaj ugljika visok i da se obično uklanja filtracijom tijekom obrade. SEM mikrografije snimljene prije i nakon tretmana uklanjanja bora ilustriraju površinska oštećenja uzrokovana tim naslagama, uključujući točkasto nakupljanje i poroznost, što izravno utječe na koroziju.
Rezultati XPS-a nakon pasivizacije pokazali su da je omjer sadržaja Cr:Fe na površini bio mnogo veći kada je pasivacijski film ponovno formiran, čime se smanjuje brzina korozije i drugi štetni učinci na površinu.
Uzorci kupona pokazali su značajno povećanje omjera Cr:Fe između površine „kakva jest“ 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 su između 1,5 i 2,5.
U uzorcima podvrgnutim naknadnoj obradi, maksimalna dubina omjera Cr:Fe (utvrđena pomoću 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 razine Fe, Ni, O, Cr i C. Niske razine P, Cl, S, N, Ca i Na također su pronađene u većini uzoraka.
Ovi ostaci su tipični za kemijska sredstva za čišćenje, pročišćenu vodu ili elektropoliranje. Daljnjom analizom pronađena je određena kontaminacija silicijem na površini i na različitim razinama samog kristala austenita. Čini se da je izvor sadržaj silicija u vodi/pari, mehanički polirajući materijali ili otopljeno ili nagrizeno kontrolno staklo u ćeliji za generiranje CS-a.
Izvještava se da se produkti korozije pronađeni u CS sustavima uvelike razlikuju. To je zbog različitih uvjeta tih sustava i položaja različitih komponenti poput ventila, sifona i druge dodatne opreme koja može dovesti do korozivnih uvjeta i produkata korozije.
Osim toga, u sustav se često uvode zamjenske komponente koje nisu pravilno pasivizirane. Na produkte korozije značajno utječu i dizajn CS generatora i kvaliteta vode. Neke vrste generatorskih setova su reboileri, dok su druge cjevasti bljeskalice. CS generatori obično koriste završne zaslone za uklanjanje vlage iz čiste pare, dok drugi generatori koriste pregrade ili ciklone.
Neki stvaraju gotovo čvrstu željeznu patinu u razvodnoj cijevi i crvenom željezu koje je prekriva. Pregrađeni blok formira crni željezni film s slojem željeznog oksida ispod i stvara drugi površinski fenomen u obliku čađavog sloja koji se lakše briše s površine.
U pravilu, ovaj željezni talog nalik čađi je mnogo izraženiji od željeznocrvenog i pokretljiviji. Zbog povećanog oksidacijskog stanja željeza u kondenzatu, mulj koji se stvara u kanalu kondenzata na dnu distribucijske cijevi ima talog željeznog oksida na vrhu željeznog taloga.
Sredstvo za čišćenje od željeznog oksida prolazi kroz sakupljač kondenzata, postaje vidljivo u odvodu, a gornji sloj se lako trlja s površine. Kvaliteta vode igra važnu ulogu u kemijskom sastavu sredstva za čišćenje.
Veći sadržaj ugljikovodika rezultira previše čađe 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 razinu vode također su sklona koroziji, što omogućuje ulazak krhotina i silicija u sustav.
Pištolj je razlog za zabrinutost u parnim sustavima jer se mogu stvoriti debeli slojevi koji tvore čestice. Te su čestice prisutne na površinama pare ili u opremi za sterilizaciju parom. Sljedeći odjeljci opisuju moguće učinke lijekova.
SEM-ovi "kao što jest" na slikama 7 i 8 pokazuju mikrokristalnu prirodu karmina klase 2 u slučaju 1. Posebno gusta matrica kristala željezovog 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 snimka na sl. 11 prikazuje početno stanje izvorne površine s teškim željezovim oksidom na njoj. Pasivizirana i uklonjena rouge površina (slika 12) pokazuje da pasivni film sada ima povišeni udio Cr (crvena linija) iznad Fe (crna linija) pri omjeru Cr:Fe > 1,0. Pasivizirana i uklonjena rouge površina (slika 12) pokazuje da pasivni film sada ima povišeni udio Cr (crvena linija) iznad Fe (crna linija) pri omjeru Cr:Fe > 1,0. Pasivirana i obložena površina (slika 12) ukazuje na to da pasivna folija sada ima povećan sadržaj Cr (crvena linija) u usporedbi s Fe (crna linija) u omjeru Cr:Fe > 1,0. Pasivizirana i deenergizirana površina (slika 12) pokazuje da pasivni film sada ima povećani sadržaj Cr (crvena linija) u usporedbi s 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），Cr:Fe 比率> 1.0. Cr（红线）含量高于Fe（黑线），Cr:Fe 比率> 1.0。 Passivirana i mrtva površina (slika 12) pokazuje da pasivirana folija sada ima veći sadržaj Cr (crvena linija), nego Fe (crna linija), u omjeru Cr:Fe > 1,0. Pasivizirana i naborana površina (slika 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 kromovog oksida ima bolju zaštitnu funkciju od kristalnog filma željezovog oksida debelog stotina angstroma, dobivenog od osnovnog metala i sloja kamenca s udjelom željeza većim od 65%.
Kemijski sastav pasivizirane i naborane površine sada je usporediv s pasiviziranim poliranim materijalima. Sediment u slučaju 1 je sediment klase 2 koji se može formirati in situ; kako se nakuplja, formiraju se veće čestice koje migriraju s parom.
U ovom slučaju, prikazana korozija neće dovesti do ozbiljnih nedostataka ili pogoršanja kvalitete površine. Normalno nabiranje smanjit će 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 više razine Fe i O (500 Å željezovog oksida; limun zelena i plava linija, respektivno), prelazeći u dopirane razine 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, razina O (svijetlozelena linija) ide od gotovo 50% u leguri do gotovo nule pri debljini oksidnog filma većoj od 700 Å. Razine Ni (tamnozelena linija) i Cr (crvena linija) su izuzetno niske na površini (< 4%) i povećavaju se do normalnih razina (11% odnosno 17%) na dubini legure. Razine Ni (tamnozelena linija) i Cr (crvena linija) su izuzetno niske na površini (< 4%) i povećavaju se do normalnih razina (11% odnosno 17%) na dubini legure. Urovni Ni (crno-zelena linija) i Cr (crvena linija) izrazito su niski na površini (<4%) i povećavaju se do normalne razine (11% odnosno 17% sukladno tome) u dubini splava. Razine Ni (tamnozelena linija) i Cr (crvena linija) su izuzetno niske na površini (<4%) i povećavaju se do normalnih razina (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% i 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 (crno-zelena linija) i Cr (crvena linija) na površini su izrazito niske (<4%) i povećavaju se do normalne razine u dubini plave (11% odnosno 17%). Razine Ni (tamnozelena linija) i Cr (crvena linija) na površini su izuzetno niske (<4%) i povećavaju se do normalnih razina duboko u leguri (11% odnosno 17%).
AES slika na sl. 12 pokazuje da je sloj crvenog željeznog oksida (rouge) uklonjen i da je pasivizirajući film obnovljen. U primarnom sloju od 15 Å, razina Cr (crvena linija) je viša od razine Fe (crna linija), što je pasivni film. U početku je sadržaj Ni na površini bio 9%, povećavajući se za 60–70 Å iznad razine Cr (± 16%), a zatim se povećavao do razine legure od 200 Å.
Počevši od 2%, razina ugljika (plava linija) pada na nulu pri 30 Å. Razina Fe je u početku niska (< 15%), a kasnije je jednaka razini Cr na 15 Å te se nastavlja povećavati do razine legure na više od 65% na 150 Å. Razina Fe je u početku niska (< 15%), a kasnije je jednaka razini Cr na 15 Å te se nastavlja povećavati do razine legure na više od 65% na 150 Å. Razina Fe početno je niska (< 15%), kasnije razina razine Cr na 15 Å i nastavlja se povećavati do razine ispuštanja više od 65% na 150 Å. Razina Fe je u početku niska (< 15%), kasnije se izjednačava s razinom Cr na 15 Å i nastavlja rasti do razine legure preko 65% 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。 Sadržina Fe je značajno niska (< 15 %), možda se ono izjednačava sa sadržajem Cr na 15 Å i nastavlja se povećavati do sadržaja istopljenog više od 65 % na 150 Å. Sadržaj Fe je u početku nizak (< 15%), kasnije se izjednačava s sadržajem Cr na 15 Å i nastavlja rasti sve dok sadržaj legure ne pređe 65% na 150 Å.Razina Cr raste na 25% površine pri 30 Å i smanjuje se na 17% u leguri.
Povišena razina O blizu površine (svijetlozelena linija) smanjuje se na nulu nakon dubine od 120 Å. Ova analiza pokazala je dobro razvijen film pasivizacije površine. SEM fotografije na slikama 13 i 14 prikazuju hrapavu, hrapavu i poroznu kristalnu prirodu površinskog 1. i 2. sloja željezovog oksida. Naborana površina pokazuje učinak korozije na djelomično izbrazdanu hrapavu površinu (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.