Kami menggunakan cookie untuk meningkatkan pengalaman Anda. Dengan terus menjelajahi situs ini, Anda menyetujui penggunaan cookie kami. Informasi Tambahan.
Sistem farmasi uap murni atau murni meliputi generator, katup kontrol, pipa distribusi atau saluran pipa, perangkap termostatik termodinamik atau keseimbangan, pengukur tekanan, pereduksi tekanan, katup pengaman, dan akumulator volumetrik.
Sebagian besar komponen ini terbuat dari baja tahan karat 316 L dan mengandung gasket fluoropolimer (biasanya politetrafluoroetilena, juga dikenal sebagai Teflon atau PTFE), serta bahan semi-logam atau bahan elastomer lainnya.
Komponen-komponen ini rentan terhadap korosi atau degradasi selama penggunaan, yang memengaruhi kualitas utilitas Uap Bersih (Clean Steam/CS) yang dihasilkan. Proyek yang dijelaskan dalam artikel ini mengevaluasi spesimen baja tahan karat dari empat studi kasus sistem CS, menilai risiko dampak korosi potensial pada proses dan sistem teknik kritis, serta menguji keberadaan partikulat dan logam dalam kondensat.
Sampel pipa dan komponen sistem distribusi yang mengalami korosi ditempatkan untuk menyelidiki produk sampingan korosi. 9 Untuk setiap kasus spesifik, kondisi permukaan yang berbeda dievaluasi. Misalnya, efek kemerahan dan korosi standar dievaluasi.
Permukaan sampel referensi dinilai keberadaan endapan bercak menggunakan inspeksi visual, spektroskopi elektron Auger (AES), spektroskopi elektron untuk analisis kimia (ESCA), mikroskopi elektron pemindaian (SEM) dan spektroskopi fotoelektron sinar-X (XPS).
Metode-metode ini dapat mengungkap sifat fisik dan atom dari korosi dan endapan, serta menentukan faktor-faktor kunci yang memengaruhi sifat-sifat cairan teknis atau produk akhir.
Produk korosi baja tahan karat dapat berupa berbagai macam bentuk, seperti lapisan karmin oksida besi (coklat atau merah) pada permukaan di bawah atau di atas lapisan oksida besi (hitam atau abu-abu)². Kemampuannya untuk bermigrasi ke hilir.
Lapisan oksida besi (bercak hitam) dapat menebal seiring waktu karena endapan menjadi lebih jelas, seperti yang dibuktikan oleh partikel atau endapan yang terlihat pada permukaan ruang sterilisasi dan peralatan atau wadah setelah sterilisasi uap, terjadi migrasi. Analisis laboratorium sampel kondensat menunjukkan sifat lumpur yang tersebar dan jumlah logam terlarut dalam cairan CS. empat
Meskipun ada banyak alasan untuk fenomena ini, generator CS biasanya merupakan kontributor utama. Tidak jarang ditemukan oksida besi merah (coklat/merah) pada permukaan dan oksida besi (hitam/abu-abu) di ventilasi yang perlahan bermigrasi melalui sistem distribusi CS. 6
Sistem distribusi CS merupakan konfigurasi percabangan dengan banyak titik penggunaan yang berakhir di area terpencil atau di ujung saluran utama dan berbagai saluran cabang. Sistem ini dapat mencakup sejumlah regulator untuk membantu memulai pengurangan tekanan/suhu di titik-titik penggunaan tertentu yang berpotensi menjadi titik korosi.
Korosi juga dapat terjadi pada perangkap berdesain higienis yang ditempatkan di berbagai titik dalam sistem untuk menghilangkan kondensat dan udara dari uap bersih yang mengalir melalui perangkap, pipa hilir/pipa pembuangan, atau header kondensat.
Dalam kebanyakan kasus, migrasi balik kemungkinan terjadi ketika endapan karat menumpuk pada perangkap dan tumbuh ke hulu hingga melampaui pipa atau kolektor titik penggunaan yang berdekatan; karat yang terbentuk di perangkap atau komponen lain dapat terlihat di hulu sumber dengan migrasi konstan ke hilir dan ke hulu.
Beberapa komponen baja tahan karat juga menunjukkan berbagai struktur metalurgi tingkat sedang hingga tinggi, termasuk delta ferit. Kristal ferit diyakini mengurangi ketahanan korosi, meskipun keberadaannya mungkin hanya sekitar 1–5%.
Ferit juga tidak setahan korosi seperti struktur kristal austenit, sehingga akan lebih mudah mengalami korosi. Ferit dapat dideteksi secara akurat dengan probe ferit dan semi-akurat dengan magnet, tetapi terdapat keterbatasan yang signifikan.
Mulai dari penyiapan sistem, melalui komisioning awal, dan pengoperasian awal generator CS baru dan pipa distribusi, ada sejumlah faktor yang berkontribusi terhadap korosi:
Seiring waktu, unsur-unsur korosif seperti ini dapat menghasilkan produk korosi ketika bertemu, bergabung, dan tumpang tindih dengan campuran besi dan besi. Jelaga hitam biasanya pertama kali terlihat di generator, kemudian muncul di pipa pembuangan generator dan akhirnya di seluruh sistem distribusi CS.
Analisis SEM dilakukan untuk mengungkap mikrostruktur produk sampingan korosi yang menutupi seluruh permukaan dengan kristal dan partikel lainnya. Latar belakang atau permukaan dasar tempat partikel ditemukan bervariasi dari berbagai jenis besi (Gambar 1-3) hingga sampel umum, yaitu silika/besi, berpasir, vitreous, endapan homogen (Gambar 4). Bellows perangkap uap juga dianalisis (Gambar 5-6).
Pengujian AES adalah metode analitik yang digunakan untuk menentukan kimia permukaan baja tahan karat dan mendiagnosis ketahanan korosinya. Metode ini juga menunjukkan kerusakan lapisan pasif dan penurunan konsentrasi kromium dalam lapisan pasif seiring dengan kerusakan permukaan akibat korosi.
Untuk mengkarakterisasi komposisi unsur permukaan setiap sampel, digunakan pemindaian AES (profil konsentrasi unsur permukaan terhadap kedalaman).
Setiap lokasi yang digunakan untuk analisis dan augmentasi SEM telah dipilih dengan cermat untuk memberikan informasi dari wilayah-wilayah tipikal. Setiap penelitian memberikan informasi dari beberapa lapisan molekuler teratas (diperkirakan 10 angstrom [Å] per lapisan) hingga kedalaman paduan logam (200–1000 Å).
Sejumlah besar besi (Fe), kromium (Cr), nikel (Ni), oksigen (O), dan karbon (C) telah tercatat di semua wilayah Rouge. Data dan hasil AES diuraikan dalam bagian studi kasus.
Hasil AES secara keseluruhan untuk kondisi awal menunjukkan bahwa oksidasi kuat terjadi pada sampel dengan konsentrasi Fe dan O (oksida besi) yang luar biasa tinggi dan kandungan Cr yang rendah di permukaan. Endapan kemerahan ini mengakibatkan pelepasan partikel yang dapat mencemari produk dan permukaan yang bersentuhan dengan produk.
Setelah lapisan yang keruh dihilangkan, sampel yang "dipasivasi" menunjukkan pemulihan lapisan pasif secara lengkap, dengan Cr mencapai tingkat konsentrasi yang lebih tinggi daripada Fe, dengan rasio permukaan Cr:Fe berkisar antara 1,0 hingga 2,0 dan secara keseluruhan tidak adanya oksida besi.
Berbagai permukaan kasar dianalisis menggunakan XPS/ESCA untuk membandingkan konsentrasi unsur dan keadaan oksidasi spektral Fe, Cr, sulfur (S), kalsium (Ca), natrium (Na), fosfor (P), nitrogen (N), dan O dan C (tabel A).
Terdapat perbedaan yang jelas dalam kandungan Cr dari nilai yang mendekati lapisan pasivasi hingga nilai yang lebih rendah yang biasanya ditemukan pada paduan dasar. Kadar besi dan kromium yang ditemukan di permukaan menunjukkan ketebalan dan tingkatan endapan kasar yang berbeda. Uji XPS menunjukkan peningkatan Na, C, atau Ca pada permukaan kasar dibandingkan dengan permukaan yang telah dibersihkan dan dipasivasi.
Pengujian XPS juga menunjukkan tingkat C yang tinggi pada besi merah (hitam) serta Fe(x)O(y) (oksida besi) pada warna merah. Data XPS tidak berguna untuk memahami perubahan permukaan selama korosi karena mengevaluasi baik logam merah maupun logam dasar. Pengujian XPS tambahan dengan sampel yang lebih besar diperlukan untuk mengevaluasi hasil dengan benar.
Para penulis sebelumnya juga mengalami kesulitan dalam mengevaluasi data XPS. 10 Pengamatan lapangan selama proses penghilangan menunjukkan bahwa kandungan karbonnya tinggi dan biasanya dihilangkan dengan penyaringan selama pemrosesan. Mikrograf SEM yang diambil sebelum dan sesudah perawatan penghilangan kerutan menggambarkan kerusakan permukaan yang disebabkan oleh endapan ini, termasuk pitting dan porositas, yang secara langsung memengaruhi korosi.
Hasil XPS setelah pasivasi menunjukkan bahwa rasio kandungan Cr:Fe pada permukaan jauh lebih tinggi ketika lapisan pasivasi terbentuk kembali, sehingga mengurangi laju korosi dan efek buruk lainnya pada permukaan.
Sampel uji menunjukkan peningkatan signifikan pada rasio Cr:Fe antara permukaan "as is" dan permukaan yang dipasivasi. Rasio Cr:Fe awal diuji dalam kisaran 0,6 hingga 1,0, sedangkan rasio pasivasi pasca-perlakuan berkisar dari 1,0 hingga 2,5. Nilai untuk baja tahan karat yang dipoles secara elektrolitik dan dipasivasi berada antara 1,5 dan 2,5.
Pada sampel yang menjalani pemrosesan lanjutan, kedalaman maksimum rasio Cr:Fe (yang ditentukan menggunakan AES) berkisar antara 3 hingga 16 Å. Hasil ini sesuai dengan data dari penelitian sebelumnya yang dipublikasikan oleh Coleman2 dan Roll. 9 Permukaan semua sampel memiliki kadar Fe, Ni, O, Cr, dan C yang standar. Kadar P, Cl, S, N, Ca, dan Na yang rendah juga ditemukan di sebagian besar sampel.
Residu ini merupakan ciri khas pembersih kimia, air murni, atau pemolesan elektrolitik. Setelah analisis lebih lanjut, ditemukan beberapa kontaminasi silikon pada permukaan dan pada berbagai tingkat kristal austenit itu sendiri. Sumbernya tampaknya adalah kandungan silika dalam air/uap, pemoles mekanis, atau kaca pengintai yang larut atau terukir di dalam sel pembangkit CS.
Produk korosi yang ditemukan dalam sistem CS dilaporkan sangat bervariasi. Hal ini disebabkan oleh kondisi sistem yang berbeda-beda dan penempatan berbagai komponen seperti katup, perangkap, dan aksesori lainnya yang dapat menyebabkan kondisi korosif dan produk korosi.
Selain itu, komponen pengganti sering kali dimasukkan ke dalam sistem yang tidak dipasivasi dengan benar. Produk korosi juga sangat dipengaruhi oleh desain generator CS dan kualitas air. Beberapa jenis genset adalah reboiler sementara yang lain adalah flasher tubular. Generator CS biasanya menggunakan saringan ujung untuk menghilangkan uap air dari uap bersih, sementara generator lain menggunakan sekat atau siklon.
Beberapa menghasilkan lapisan patina besi yang hampir padat pada pipa distribusi dan lapisan besi merah yang menutupinya. Blok penyekat membentuk lapisan film besi hitam dengan lapisan oksida besi di bawahnya dan menciptakan fenomena permukaan atas kedua berupa lapisan jelaga yang lebih mudah dibersihkan dari permukaan.
Pada umumnya, endapan seperti jelaga besi ini jauh lebih menonjol daripada endapan merah besi, dan lebih mudah berpindah. Karena peningkatan tingkat oksidasi besi dalam kondensat, lumpur yang dihasilkan di saluran kondensat di bagian bawah pipa distribusi memiliki lumpur oksida besi di atas lumpur besi.
Lapisan oksida besi yang terbentuk akibat endapan melewati penampung kondensat, terlihat di saluran pembuangan, dan lapisan atasnya mudah terkelupas dari permukaan. Kualitas air memainkan peran penting dalam komposisi kimia endapan tersebut.
Kandungan hidrokarbon yang lebih tinggi menghasilkan terlalu banyak jelaga pada lipstik, sedangkan kandungan silika yang lebih tinggi menghasilkan lapisan lipstik yang halus atau mengkilap. Seperti yang disebutkan sebelumnya, kaca pengukur ketinggian air juga rentan terhadap korosi, sehingga memungkinkan kotoran dan silika masuk ke dalam sistem.
Penggunaan pistol uap dapat menimbulkan kekhawatiran dalam sistem uap karena dapat membentuk lapisan tebal yang menghasilkan partikel. Partikel-partikel ini terdapat pada permukaan uap atau dalam peralatan sterilisasi uap. Bagian berikut menjelaskan kemungkinan efek obat.
Gambar SEM kondisi awal pada Gambar 7 dan 8 menunjukkan sifat mikrokristalin dari karmin kelas 2 pada kasus 1. Matriks kristal oksida besi yang sangat padat terbentuk di permukaan dalam bentuk residu berbutir halus. Permukaan yang telah didekontaminasi dan dipasivasi menunjukkan kerusakan korosi yang menghasilkan tekstur permukaan yang kasar dan sedikit berpori seperti yang ditunjukkan pada Gambar 9 dan 10.
Pemindaian NPP pada gambar 11 menunjukkan keadaan awal permukaan asli dengan lapisan oksida besi yang tebal. Permukaan yang dipasivasi dan dihilangkan lapisannya (Gambar 12) menunjukkan bahwa lapisan pasif sekarang memiliki kandungan Cr (garis merah) yang lebih tinggi daripada Fe (garis hitam) pada rasio Cr:Fe > 1,0. Permukaan yang dipasivasi dan dihilangkan lapisannya (Gambar 12) menunjukkan bahwa lapisan pasif sekarang memiliki kandungan Cr (garis merah) yang lebih tinggi daripada Fe (garis hitam) pada rasio Cr:Fe > 1,0. Пассивированная и обесточенная поверхность (рис. 12) указывает на то, что пассивная пленка теперь имеет повышенное содержание Cr (красная линия) по сравнению с Fe (черная линия) при соотношении Cr:Fe > 1,0. Permukaan yang dipasivasi dan dinonaktifkan (Gambar 12) menunjukkan bahwa lapisan pasif sekarang memiliki kandungan Cr (garis merah) yang meningkat dibandingkan dengan Fe (garis hitam) pada rasio 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。 Пассивированная и морщинистая поверхность (рис. 12) показывает, что пассивированная пленка теперь имеет более высокое содержание Cr (красная линия), чем Fe (черная линия), при соотношении Cr:Fe > 1,0. Permukaan yang dipasivasi dan berkerut (Gambar 12) menunjukkan bahwa lapisan yang dipasivasi sekarang memiliki kandungan Cr yang lebih tinggi (garis merah) daripada Fe (garis hitam) pada rasio Cr:Fe > 1,0.
Lapisan oksida kromium pasif yang lebih tipis (< 80 Å) lebih protektif daripada lapisan oksida besi kristalin setebal ratusan angstrom dari logam dasar dan lapisan kerak dengan kandungan besi lebih dari 65%.
Komposisi kimia permukaan yang dipasivasi dan berkerut sekarang sebanding dengan material yang dipoles dan dipasivasi. Sedimen pada kasus 1 adalah sedimen kelas 2 yang dapat terbentuk di tempat; saat terakumulasi, partikel yang lebih besar terbentuk dan bermigrasi bersama uap.
Dalam kasus ini, korosi yang terlihat tidak akan menyebabkan kerusakan serius atau penurunan kualitas permukaan. Kerutan normal akan mengurangi efek korosif pada permukaan dan menghilangkan kemungkinan migrasi partikel yang kuat yang mungkin terlihat.
Pada Gambar 11, hasil AES menunjukkan bahwa lapisan tebal di dekat permukaan memiliki kadar Fe dan O yang lebih tinggi (500 Å oksida besi; garis hijau lemon dan biru, masing-masing), yang bertransisi ke kadar Fe, Ni, Cr, dan O yang didoping. Konsentrasi Fe (garis biru) jauh lebih tinggi daripada logam lainnya, meningkat dari 35% di permukaan hingga lebih dari 65% di dalam paduan.
Di permukaan, kadar O (garis hijau muda) turun dari hampir 50% dalam paduan menjadi hampir nol pada ketebalan lapisan oksida lebih dari 700 Å. Kadar Ni (garis hijau tua) dan Cr (garis merah) sangat rendah di permukaan (< 4%) dan meningkat ke kadar normal (11% dan 17%, masing-masing) pada kedalaman paduan. Kadar Ni (garis hijau tua) dan Cr (garis merah) sangat rendah di permukaan (< 4%) dan meningkat ke kadar normal (11% dan 17%, masing-masing) pada kedalaman paduan. Уровни Ni (темно-зеленая линия) dan Cr (красная линия) чрезвычайно низки на поверхности (<4%) и jumlah yang lebih besar (11% dan 17% соответственно) di глубине сплава. Kadar Ni (garis hijau tua) dan Cr (garis merah) sangat rendah di permukaan (<4%) dan meningkat hingga kadar normal (masing-masing 11% dan 17%) di bagian dalam paduan.表面的Ni（深绿线）和Cr（红线）水平极低（< 4%）, yang berarti 11% dan 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) dan Cr (красная линия) на поверхности чрезвычайно низки (<4%) и увеличиваются до нормального уровня в глубине tinggi (11% dan 17% tinggi). Kadar Ni (garis hijau tua) dan Cr (garis merah) di permukaan sangat rendah (<4%) dan meningkat hingga kadar normal di bagian dalam paduan (masing-masing 11% dan 17%).
Gambar AES pada Gambar 12 menunjukkan bahwa lapisan rouge (oksida besi) telah dihilangkan dan lapisan pasivasi telah dipulihkan. Pada lapisan primer 15 Å, kadar Cr (garis merah) lebih tinggi daripada kadar Fe (garis hitam), yang merupakan lapisan pasif. Awalnya, kandungan Ni di permukaan adalah 9%, meningkat sebesar 60–70 Å di atas kadar Cr (± 16%), dan kemudian meningkat hingga mencapai kadar paduan 200 Å.
Dimulai dari 2%, kadar karbon (garis biru) turun menjadi nol pada jarak 30 Å. Kadar Fe awalnya rendah (< 15%) dan kemudian sama dengan kadar Cr pada 15 Å dan terus meningkat hingga mencapai kadar paduan lebih dari 65% pada 150 Å. Kadar Fe awalnya rendah (< 15%) dan kemudian sama dengan kadar Cr pada 15 Å dan terus meningkat hingga mencapai kadar paduan lebih dari 65% pada 150 Å. Уровень Fe вначале низкий (< 15%), позже равен уровню Cr при 15 Å и продолжает увеличиваться до Anda akan membutuhkan 65% hingga 150 Å. Kadar Fe awalnya rendah (< 15%), kemudian sama dengan kadar Cr pada 15 Å dan terus meningkat hingga mencapai kadar paduan lebih dari 65% pada 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。 Содержание Fe изначально низкое (< 15 %), позже оно равняется содержанию Cr при 15 Å и продолжает tingkat bunga lebih tinggi 65 % при 150 Å. Kandungan Fe awalnya rendah (< 15%), kemudian sama dengan kandungan Cr pada 15 Å dan terus meningkat hingga kandungan paduan melebihi 65% pada 150 Å.Kadar Cr meningkat hingga 25% dari permukaan pada 30 Å dan menurun menjadi 17% di dalam paduan.
Tingkat O yang tinggi di dekat permukaan (garis hijau muda) menurun hingga nol setelah kedalaman 120 Å. Analisis ini menunjukkan lapisan pasivasi permukaan yang berkembang dengan baik. Foto SEM pada gambar 13 dan 14 menunjukkan sifat kristal yang kasar, berpori, dan berpori dari lapisan oksida besi pertama dan kedua di permukaan. Permukaan yang berkerut menunjukkan efek korosi pada permukaan kasar yang sebagian berlubang (Gambar 18-19).
Permukaan yang dipasivasi dan berkerut seperti yang ditunjukkan pada gambar 13 dan 14 tidak tahan terhadap oksidasi parah. Gambar 15 dan 16 menunjukkan lapisan pasivasi yang telah dipulihkan pada permukaan logam.