Mes naudojame slapukus, kad pagerintume jūsų patirtį. Toliau naršydami šioje svetainėje, jūs sutinkate su mūsų slapukų naudojimu. Papildoma informacija.
Gryno arba gryno garo farmacinės sistemos apima generatorius, valdymo vožtuvus, paskirstymo vamzdžius arba vamzdynus, termodinaminius arba pusiausvyrinius termostatinius gaudykles, slėgio matuoklius, slėgio reduktorius, apsauginius vožtuvus ir tūrinius akumuliatorius.
Dauguma šių dalių pagamintos iš 316 L nerūdijančio plieno ir turi fluoropolimerines tarpines (paprastai politetrafluoretileną, dar vadinamą teflonu arba PTFE), taip pat pusmetalį arba kitas elastomerines medžiagas.
Šie komponentai naudojimo metu yra jautrūs korozijai arba degradacijai, o tai turi įtakos gatavo švaraus garo (CS) įrenginio kokybei. Šiame straipsnyje išsamiai aprašytame projekte buvo įvertinti nerūdijančio plieno pavyzdžiai iš keturių CS sistemos atvejų tyrimų, įvertinta galimo korozijos poveikio procesų ir kritinėms inžinerinėms sistemoms rizika ir atlikti kietųjų dalelių bei metalų bandymai kondensate.
Korozijos šalutiniams produktams ištirti dedami korozijos pažeistų vamzdynų ir paskirstymo sistemos komponentų mėginiai. 9 Kiekvienu konkrečiu atveju buvo įvertintos skirtingos paviršiaus sąlygos. Pavyzdžiui, buvo įvertintas standartinis paraudimas ir korozijos poveikis.
Etaloninių mėginių paviršiai buvo įvertinti dėl raudonų nuosėdų buvimo naudojant vizualinę apžiūrą, Augerio elektronų spektroskopiją (AES), elektronų spektroskopiją cheminei analizei (ESCA), skenuojančiąją elektroninę mikroskopiją (SEM) ir rentgeno fotoelektronų spektroskopiją (XPS).
Šie metodai gali atskleisti korozijos ir nuosėdų fizikines ir atomines savybes, taip pat nustatyti pagrindinius veiksnius, turinčius įtakos techninių skysčių ar galutinių produktų savybėms.
Nerūdijančio plieno korozijos produktai gali būti įvairių formų, pavyzdžiui, karmino geležies oksido sluoksnis (rudas arba raudonas) ant paviršiaus po arba virš geležies oksido sluoksnio (juodas arba pilkas)2. Gebėjimas migruoti pasroviui.
Geležies oksido sluoksnis (juodas paraudimas) laikui bėgant gali sustorėti, nes nuosėdos tampa ryškesnės, ką rodo dalelės ar nuosėdos, matomos ant sterilizavimo kameros ir įrangos ar konteinerių paviršių po sterilizavimo garais, vyksta migracija. Laboratorinė kondensato mėginių analizė parodė dispersinį dumblo pobūdį ir tirpių metalų kiekį CS skystyje. 4
Nors šiam reiškiniui yra daug priežasčių, dažniausiai pagrindinis veiksnys yra CS generatorius. Neretai ant paviršių, kurie lėtai migruoja per CS paskirstymo sistemą, galima rasti raudonojo geležies oksido (rudo/raudono), o ventiliacijos angose ​​– geležies oksido (juodo/pilko). 6
CS paskirstymo sistema yra išsišakojusi konfigūracija su keliais naudojimo taškais, kurie baigiasi atokiose vietose arba pagrindinio kolektoriaus ir įvairių atšakų antrinių kolektoriaus linijų gale. Sistemoje gali būti daug reguliatorių, kurie padeda pradėti slėgio / temperatūros mažinimą konkrečiuose naudojimo taškuose, kurie gali būti potencialūs korozijos taškai.
Korozija taip pat gali atsirasti higieniškos konstrukcijos sifonuose, kurie yra išdėstyti įvairiuose sistemos taškuose, kad pašalintų kondensatą ir orą iš tekančio švaraus garo per sifoną, pasroviui esančius vamzdynus / išleidimo vamzdynus arba kondensato kolektorių.
Daugeliu atvejų tikėtina atvirkštinė migracija, kai ant gaudyklės kaupiasi rūdžių nuosėdos, kurios auga prieš srovę į gretimus vamzdynus ar naudojimo vietos kolektorius ir už jų ribų; gaudyklėse ar kituose komponentuose susidariusios rūdys matomos prieš srovę, o jos nuolat migruoja pasroviui ir prieš srovę.
Kai kuriuose nerūdijančio plieno komponentuose taip pat yra įvairių vidutinio ar didelio kiekio metalurginių struktūrų, įskaitant delta feritą. Manoma, kad ferito kristalai sumažina atsparumą korozijai, net jei jų kiekis gali siekti vos 1–5 %.
Feritas taip pat nėra toks atsparus korozijai kaip austenitinė kristalinė struktūra, todėl jis labiau linkęs koroduoti. Feritus galima tiksliai aptikti ferito zondu ir pusiau tiksliai – magnetu, tačiau yra didelių apribojimų.
Nuo sistemos nustatymo iki pradinio paleidimo ir naujo CS generatoriaus bei paskirstymo vamzdynų paleidimo yra daug veiksnių, kurie prisideda prie korozijos:
Laikui bėgant, tokie koroziniai elementai, susidūrę, susijungę ir persidengę su geležies ir geležies mišiniais, gali sukelti korozijos produktus. Juodieji suodžiai paprastai pirmiausia matomi generatoriuje, vėliau – generatoriaus išleidimo vamzdynuose ir galiausiai visoje CS paskirstymo sistemoje.
SEM analizė buvo atlikta siekiant atskleisti korozijos šalutinių produktų, dengiančių visą paviršių kristalais ir kitomis dalelėmis, mikrostruktūrą. Fonas arba pagrindinis paviršius, ant kurio randamos dalelės, varijuoja nuo įvairių geležies rūšių (1.3 pav.) iki įprastų mėginių, būtent silicio dioksido/geležies, smėlio, stiklakūnio, homogeninių nuosėdų (4 pav.). Taip pat buvo analizuojami garų gaudyklės silfonai (5.6 pav.).
AES bandymas yra analitinis metodas, naudojamas nerūdijančio plieno paviršiaus cheminei sudėčiai nustatyti ir jo atsparumui korozijai diagnozuoti. Jis taip pat parodo pasyviosios plėvelės irimą ir chromo koncentracijos sumažėjimą pasyviojoje plėvelėje, kai paviršius yra pažeistas dėl korozijos.
Kiekvieno mėginio paviršiaus elementinei sudėčiai apibūdinti buvo naudojami AES skenavimai (paviršiaus elementų koncentracijos profiliai per gylį).
Kiekviena SEM analizei ir augmentacijai naudota vieta buvo kruopščiai parinkta, kad būtų galima gauti informaciją iš tipinių regionų. Kiekvienas tyrimas pateikė informaciją nuo kelių viršutinių molekulinių sluoksnių (apytiksliai 10 angstremų [Å] vienam sluoksniui) iki metalo lydinio gylio (200–1000 Å).
Visuose Rouge regionuose užfiksuoti dideli geležies (Fe), chromo (Cr), nikelio (Ni), deguonies (O) ir anglies (C) kiekiai. AES duomenys ir rezultatai pateikti atvejo analizės skyriuje.
Bendri AES rezultatai pradinėmis sąlygomis rodo, kad mėginiuose, kurių paviršiuje neįprastai didelė Fe ir O (geležies oksidų) koncentracija ir mažas Cr kiekis, vyksta stipri oksidacija. Dėl šių rausvų nuosėdų išsiskiria dalelės, kurios gali užteršti produktą ir su juo besiliečiančius paviršius.
Pašalinus raudonį, „pasyvuoti“ mėginiai parodė visišką pasyviosios plėvelės atsigavimą, Cr koncentracijos pasiekė didesnę nei Fe koncentraciją, Cr:Fe paviršiaus santykis svyravo nuo 1,0 iki 2,0 ir apskritai nebuvo geležies oksido.
Įvairūs šiurkštūs paviršiai buvo analizuojami naudojant XPS/ESCA, siekiant palyginti Fe, Cr, sieros (S), kalcio (Ca), natrio (Na), fosforo (P), azoto (N), O ir C elementų koncentracijas ir spektrines oksidacijos būsenas (A lentelė).
Cr kiekis aiškiai skiriasi nuo verčių, artimų pasyvavimo sluoksniui, iki mažesnių verčių, paprastai randamų baziniuose lydiniuose. Geležies ir chromo kiekis paviršiuje atspindi skirtingą raudonų nuosėdų storį ir rūšį. XPS bandymai parodė padidėjusį Na, C arba Ca kiekį ant šiurkščių paviršių, palyginti su išvalytais ir pasyvuotais paviršiais.
XPS bandymai taip pat parodė didelį C kiekį geležies raudonajame (juodajame) raudonajame daže, taip pat Fe(x)O(y) (geležies oksido) kiekį raudonajame daže. XPS duomenys nėra naudingi norint suprasti paviršiaus pokyčius korozijos metu, nes jie vertina ir raudonąjį metalą, ir bazinį metalą. Norint tinkamai įvertinti rezultatus, reikia atlikti papildomus XPS bandymus su didesniais mėginiais.
Ankstesniems autoriams taip pat buvo sunku įvertinti XPS duomenis.10 Lauko stebėjimai šalinimo proceso metu parodė, kad anglies kiekis yra didelis ir paprastai pašalinamas filtruojant apdorojimo metu. SEM mikrografijos, darytos prieš ir po raukšlių šalinimo proceso, iliustruoja šių nuosėdų sukeltus paviršiaus pažeidimus, įskaitant duobėjimą ir poringumą, kurie tiesiogiai veikia koroziją.
XPS rezultatai po pasyvavimo parodė, kad Cr:Fe kiekio santykis paviršiuje buvo daug didesnis, kai pasyvavimo plėvelė buvo pertvarkyta, todėl sumažėjo korozijos ir kito neigiamo poveikio paviršiui greitis.
Bandymo metu bandinių Cr:Fe santykis tarp neapdoroto ir pasyvuoto paviršiaus buvo žymiai padidėjęs. Pradiniai Cr:Fe santykiai buvo nuo 0,6 iki 1,0, o po apdorojimo pasyvavimo santykiai svyravo nuo 1,0 iki 2,5. Elektropoliruoto ir pasyvuoto nerūdijančio plieno vertės yra nuo 1,5 iki 2,5.
Mėginiuose, kurie buvo apdoroti po apdorojimo, didžiausias Cr:Fe santykio gylis (nustatytas naudojant AES) svyravo nuo 3 iki 16 Å. Šie rezultatai palankiai palyginami su ankstesnių Coleman2 ir Roll9 paskelbtų tyrimų duomenimis. Visų mėginių paviršiuose buvo standartiniai Fe, Ni, O, Cr ir C lygiai. Daugumoje mėginių taip pat rastas mažas P, Cl, S, N, Ca ir Na kiekis.
Šios liekanos būdingos cheminiams valikliams, išgrynintam vandeniui arba elektropoliravimui. Atlikus tolesnę analizę, ant paties austenito kristalo paviršiaus ir skirtinguose jo lygiuose buvo rasta silicio užterštumo. Atrodo, kad šaltinis yra silicio dioksido kiekis vandenyje/garuose, mechaniniai poliravimo produktai arba ištirpęs ar išėsdintas stebėjimo stiklas CS generavimo elemente.
Pranešama, kad CS sistemose randami korozijos produktai labai skiriasi. Taip yra dėl skirtingų šių sistemų sąlygų ir įvairių komponentų, tokių kaip vožtuvai, gaudyklės ir kiti priedai, išdėstymo, dėl kurio gali susidaryti korozinės sąlygos ir atsirasti korozijos produktų.
Be to, į sistemą dažnai įdedami pakaitiniai komponentai, kurie nėra tinkamai pasivuoti. Korozijos produktams taip pat didelę įtaką daro CS generatoriaus konstrukcija ir vandens kokybė. Kai kurių tipų generatoriai yra pakartotinio virinimo aparatai, o kiti – vamzdiniai srauto reguliatoriai. CS generatoriuose paprastai naudojami galiniai sietai drėgmei iš švaraus garo pašalinti, o kituose generatoriuose naudojamos pertvaros arba ciklonai.
Kai kurie skirstomajame vamzdyje ir jį dengiančiame raudoname geležyje susidaro beveik vientisa geležies patina. Pertvarinis blokas suformuoja juodą geležies plėvelę su geležies oksido paraudimu apačioje ir sukuria antrą viršutinio paviršiaus reiškinį – suodžių paraudimą, kurį lengviau nuvalyti nuo paviršiaus.
Paprastai šios geležies ir suodžių pavidalo nuosėdos yra daug ryškesnės nei geležies raudonumo nuosėdos ir judresnės. Dėl padidėjusios geležies oksidacijos būsenos kondensate, skirstomojo vamzdžio apačioje esančiame kondensato kanale susidarančiose nuosėdose ant geležies nuosėdų yra geležies oksido nuosėdų.
Geležies oksido skaistalai praeina pro kondensato surinktuvą, tampa matomi kanalizacijoje, o viršutinis sluoksnis lengvai nusitrina nuo paviršiaus. Vandens kokybė vaidina svarbų vaidmenį skaistalų cheminėje sudėtyje.
Didesnis angliavandenilių kiekis lemia per didelį suodžių kiekį lūpų dažuose, o didesnis silicio dioksido kiekis lemia didesnį silicio dioksido kiekį, todėl lūpų dažų sluoksnis tampa lygus arba blizgus. Kaip minėta anksčiau, vandens lygio stebėjimo langeliai taip pat yra linkę korozijai, todėl į sistemą gali patekti šiukšlių ir silicio dioksido.
Garo sistemose pistoletas kelia nerimą, nes gali susidaryti stori sluoksniai, kurie sudaro daleles. Šios dalelės yra ant garo paviršių arba garo sterilizavimo įrangoje. Tolesniuose skyriuose aprašomas galimas vaistų poveikis.
7 ir 8 paveiksluose pateikti „As-Is“ SEM vaizdai rodo 2 klasės karmino mikrokristalinį pobūdį 1 atveju. Ant paviršiaus susidarė ypač tanki geležies oksido kristalų matrica smulkiagrūdžių likučių pavidalu. Dezaktyvuoti ir pasyvuoti paviršiai parodė korozijos pažeidimus, dėl kurių paviršiaus tekstūra buvo šiurkšti ir šiek tiek porėta, kaip parodyta 9 ir 10 paveiksluose.
11 pav. pateiktame AE skenavime parodyta pradinė pradinio paviršiaus būsena su sunkiu geležies oksido sluoksniu. Pasivuotas ir pašalintas rožių paviršius (12 pav.) rodo, kad pasyviosios plėvelės Cr (raudona linija) kiekis dabar yra didesnis nei Fe (juoda linija), kai Cr:Fe santykis > 1,0. Pasivuotas ir pašalintas rožių paviršius (12 pav.) rodo, kad pasyviosios plėvelės Cr (raudona linija) kiekis dabar yra didesnis nei Fe (juoda linija), kai Cr:Fe santykis > 1,0. Пассивированная и обесточенная поверхность (рис. 12) указывает на то, что пассивная пленка теперь имееснине поверхность (красная линия) по сравнению с Fe (черная линия) при соотношении Cr:Fe > 1,0. Pasyvuotas ir energijos atjungtas paviršius (12 pav.) rodo, kad pasyviojoje plėvelėje dabar yra didesnis Cr (raudona linija) kiekis, palyginti su Fe (juoda linija), kai Cr:Fe santykis yra > 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C（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 (12 показывает), (красная линия), чем Fe (черная линия), при соотношении Cr:Fe > 1,0. Pasivuotas ir raukšlėtas paviršius (12 pav.) rodo, kad pasivuotos plėvelės Cr kiekis (raudona linija) dabar yra didesnis nei Fe (juoda linija), kai Cr:Fe santykis > 1,0.
Plonesnė (< 80 Å) pasyvuojanti chromo oksido plėvelė yra geriau apsaugota nei šimtų angstromų storio kristalinė geležies oksido plėvelė, pagaminta iš bazinio metalo ir masto sluoksnio, kuriame geležies kiekis yra didesnis nei 65 %.
Pasivuoto ir raukšlėto paviršiaus cheminė sudėtis dabar panaši į pavyzduotų poliruotų medžiagų. 1 atveju nuosėdos yra 2 klasės nuosėdos, galinčios susidaryti in situ; joms kaupiantis susidaro didesnės dalelės, kurios migruoja kartu su garais.
Šiuo atveju pastebėta korozija nesukels rimtų defektų ar paviršiaus kokybės pablogėjimo. Normalus raukšlėjimasis sumažins korozinį poveikį paviršiui ir pašalins stiprios dalelių migracijos, kuri gali tapti matoma, galimybę.
11 paveiksle pateikti AES rezultatai rodo, kad storesniuose sluoksniuose prie paviršiaus yra didesnis Fe ir O kiekis (500 Å geležies oksido; atitinkamai citrinos žalia ir mėlyna linijos), pereinant prie legiruotų Fe, Ni, Cr ir O lygių. Fe koncentracija (mėlyna linija) yra daug didesnė nei bet kurio kito metalo, padidėja nuo 35 % paviršiuje iki daugiau nei 65 % lydinyje.
Paviršiuje O lygis (šviesiai žalia linija) kyla nuo beveik 50 % lydinyje iki beveik nulio, kai oksido plėvelės storis yra didesnis nei 700 Å. Ni (tamsiai žalia linija) ir Cr (raudona linija) lygiai paviršiuje yra itin žemi (< 4 %) ir padidėja iki normalaus lygio (atitinkamai 11 % ir 17 %) lydinio gylyje. Ni (tamsiai žalia linija) ir Cr (raudona linija) lygiai paviršiuje yra itin žemi (< 4 %) ir padidėja iki normalaus lygio (atitinkamai 11 % ir 17 %) lydinio gylyje. Уровни Ni (темно-зеленая линия) ir Cr (красная линия) чрезвычайно низки на поверхности (<4%) ir увеличиваются до нор11уваются норя (% 17% соответственно) в глубине сплава. Ni (tamsiai žalia linija) ir Cr (raudona linija) lygiai paviršiuje yra itin žemi (<4 %) ir padidėja iki normalaus lygio (atitinkamai 11 % ir 17 %) lydinio gilumoje.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) ir Cr (красная линия) на поверхности чрезвычайно низки (<4%) ir увеличиваются до норноя муальгия глубине сплава (11% ir 17% соответственно). Ni (tamsiai žalia linija) ir Cr (raudona linija) lygiai paviršiuje yra itin maži (<4 %) ir padidėja iki normalaus lygio lydinio gilumoje (atitinkamai 11 % ir 17 %).
12 pav. pateiktame AES vaizde matyti, kad raudonojo (geležies oksido) sluoksnis buvo pašalintas ir pasyvavimo plėvelė atkurta. 15 Å pirminiame sluoksnyje Cr lygis (raudona linija) yra aukštesnis nei Fe lygis (juoda linija), kuris yra pasyvi plėvelė. Iš pradžių Ni kiekis paviršiuje buvo 9 %, padidėjo 60–70 Å virš Cr lygio (± 16 %), o vėliau padidėjo iki 200 Å lydinio lygio.
Pradedant nuo 2%, anglies lygis (mėlyna linija) sumažėja iki nulio ties 30 Å. Iš pradžių Fe lygis yra žemas (< 15 %), vėliau lygus Cr lygiui ties 15 Å ir toliau didėja iki lydinio lygio, kuris viršija 65 % ties 150 Å. Iš pradžių Fe lygis yra žemas (< 15 %), vėliau lygus Cr lygiui ties 15 Å ir toliau didėja iki lydinio lygio, kuris viršija 65 % ties 150 Å. Уровень Fe вначале низкий (< 15%), позже равен уровню Cr при 15 Å и продолжает увеличиваться ваться до уровня 65% уровня 150 Å. Iš pradžių Fe lygis yra žemas (< 15 %), vėliau pasiekia Cr lygį ties 15 Å ir toliau didėja iki daugiau nei 65 % lydinio lygio ties 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 时继续增嶊臰6%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 时继续增嶊臰6%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. Iš pradžių Fe kiekis yra mažas (< 15 %), vėliau jis tampa lygus Cr kiekiui ties 15 Å ir toliau didėja, kol lydinio kiekis viršija 65 % ties 150 Å.Cr lygis padidėja iki 25 % paviršiaus ties 30 Å ir sumažėja iki 17 % lydinyje.
Padidėjęs O lygis prie paviršiaus (šviesiai žalia linija) sumažėja iki nulio po 120 Å gylio. Ši analizė parodė gerai išsivysčiusią paviršiaus pasyvavimo plėvelę. 13 ir 14 paveiksluose pateiktose SEM nuotraukose matyti šiurkštus, grubus ir porėtas kristalinis pirmojo ir antrojo geležies oksido sluoksnių pobūdis. Raukšlėtas paviršius rodo korozijos poveikį iš dalies duobėtam šiurkščiam paviršiui (18–19 paveikslai).
13 ir 14 paveiksluose parodyti pasyvuoti ir raukšlėti paviršiai neatlaiko stiprios oksidacijos. 15 ir 16 paveiksluose parodyta atkurta pasyvavimo plėvelė ant metalinio paviršiaus.