Mēs izmantojam sīkfailus, lai uzlabotu jūsu pieredzi. Turpinot pārlūkot šo vietni, jūs piekrītat mūsu sīkfailu lietošanai. Papildinformācija.
Tīra vai tīra tvaika farmaceitiskās sistēmas ietver ģeneratorus, vadības vārstus, sadales caurules vai cauruļvadus, termodinamiskos vai līdzsvara termostatiskos slazdus, ​​spiediena mērītājus, spiediena reduktorus, drošības vārstus un tilpuma akumulatorus.
Lielākā daļa šo detaļu ir izgatavotas no 316 L nerūsējošā tērauda un satur fluorpolimēru blīves (parasti politetrafluoretilēnu, kas pazīstams arī kā teflons vai PTFE), kā arī pusmetāla vai citus elastomēru materiālus.
Šīs sastāvdaļas lietošanas laikā ir pakļautas korozijai vai degradācijai, kas ietekmē gatavās tīrā tvaika (CS) iekārtas kvalitāti. Šajā rakstā detalizēti aprakstītajā projektā tika novērtēti nerūsējošā tērauda paraugi no četriem CS sistēmas gadījumu pētījumiem, novērtēts iespējamās korozijas ietekmes risks uz procesu un kritiskajām inženiertehniskajām sistēmām, kā arī pārbaudīts daļiņu un metālu saturs kondensātā.
Lai izpētītu korozijas blakusproduktus, tiek novietoti korodējušu cauruļvadu un sadales sistēmas komponentu paraugi. 9 Katrā konkrētajā gadījumā tika novērtēti atšķirīgi virsmas apstākļi. Piemēram, tika novērtēta standarta apsārtuma un korozijas ietekme.
Atsauces paraugu virsmas tika novērtētas attiecībā uz apsārtuma nogulšņu klātbūtni, izmantojot vizuālu pārbaudi, Augera elektronu spektroskopiju (AES), elektronu spektroskopiju ķīmiskajai analīzei (ESCA), skenējošo elektronu mikroskopiju (SEM) un rentgena fotoelektronu spektroskopiju (XPS).
Šīs metodes var atklāt korozijas un nogulšņu fizikālās un atomārās īpašības, kā arī noteikt galvenos faktorus, kas ietekmē tehnisko šķidrumu vai gala produktu īpašības.
Nerūsējošā tērauda korozijas produkti var būt dažādās formās, piemēram, karmīna dzelzs oksīda slānis (brūns vai sarkans) uz virsmas zem vai virs dzelzs oksīda slāņa (melns vai pelēks)2. Spēja migrēt lejup pa straumi.
Dzelzs oksīda slānis (melns sārtums) laika gaitā var sabiezēt, jo nogulsnes kļūst izteiktākas, par ko liecina daļiņas vai nogulsnes, kas redzamas uz sterilizācijas kameras un iekārtu vai konteineru virsmām pēc tvaika sterilizācijas, notiek migrācija. Kondensāta paraugu laboratorijas analīze parādīja dūņu izkliedēto raksturu un šķīstošo metālu daudzumu CS šķidrumā. četri
Lai gan šai parādībai ir daudz iemeslu, CS ģenerators parasti ir galvenais veicinātājs. Nav nekas neparasts atrast sarkano dzelzs oksīdu (brūnu/sarkanu) uz virsmām un dzelzs oksīdu (melnu/pelēku) ventilācijas atverēs, kas lēnām migrē pa CS sadales sistēmu.6
CS sadales sistēma ir atzarota konfigurācija ar vairākiem lietošanas punktiem, kas beidzas attālās vietās vai galvenā kolektora un dažādu atzaru apakškolektoru galā. Sistēma var ietvert vairākus regulatorus, lai palīdzētu uzsākt spiediena/temperatūras samazināšanu konkrētos lietošanas punktos, kas varētu būt potenciāli korozijas punkti.
Korozija var rasties arī higiēniskas konstrukcijas sifonos, kas tiek novietoti dažādos sistēmas punktos, lai no sifona, lejupējās plūsmas cauruļvadu/izvades cauruļvadu vai kondensāta kolektora izvadītu kondensātu un gaisu.
Vairumā gadījumu reversā migrācija ir iespējama, ja uz slazda uzkrājas rūsas nogulsnes un tās aug augšup pa straumi blakus esošajos cauruļvados vai lietošanas vietas kolektoros un ārpus tiem; rūsu, kas veidojas slazdos vai citās sastāvdaļās, var redzēt augšup pa straumi no avota ar pastāvīgu migrāciju lejup pa straumi un augšup pa straumi.
Dažām nerūsējošā tērauda detaļām ir arī dažādas vidējas līdz augstas metalurģiskās struktūras, tostarp delta ferīts. Tiek uzskatīts, ka ferīta kristāli samazina izturību pret koroziju, pat ja to daudzums var būt tikai 1–5%.
Ferīts arī nav tik izturīgs pret koroziju kā austenīta kristāla struktūra, tāpēc tas priekšroku dod korozijai. Ferītus var precīzi noteikt ar ferīta zondi un daļēji precīzi ar magnētu, taču pastāv ievērojami ierobežojumi.
Sākot ar sistēmas iestatīšanu, sākotnēju nodošanu ekspluatācijā un jauna CS ģeneratora un sadales cauruļvadu palaišanu, koroziju veicina vairāki faktori:
Laika gaitā šādi kodīgi elementi, saskaroties, apvienojoties un pārklājoties ar dzelzs un dzelzs maisījumiem, var radīt korozijas produktus. Melnie kvēpi parasti vispirms parādās ģeneratorā, pēc tam tie parādās ģeneratora izplūdes cauruļvados un galu galā visā CS sadales sistēmā.
Lai atklātu korozijas blakusproduktu mikrostruktūru, kas pārklāj visu virsmu ar kristāliem un citām daļiņām, tika veikta SEM analīze. Fona vai apakšējās virsmas, uz kuras atrodas daļiņas, variē no dažādām dzelzs pakāpēm (1.–3. att.) līdz parastiem paraugiem, proti, silīcija dioksīda/dzelzs, smilšainiem, stiklveida, homogēniem nogulumiem (4. att.). Tika analizētas arī tvaika slazda silfona caurules (5.–6. att.).
AES testēšana ir analītiska metode, ko izmanto, lai noteiktu nerūsējošā tērauda virsmas ķīmisko sastāvu un diagnosticētu tā izturību pret koroziju. Tā arī parāda pasīvās plēves nodilumu un hroma koncentrācijas samazināšanos pasīvajā plēvē, virsmai nolietojoties korozijas dēļ.
Lai raksturotu katra parauga virsmas elementu sastāvu, tika izmantoti AES skenējumi (virsmas elementu koncentrācijas profili atkarībā no dziļuma).
Katra SEM analīzei un papildināšanai izmantotā vieta ir rūpīgi izvēlēta, lai sniegtu informāciju no tipiskiem reģioniem. Katrs pētījums sniedza informāciju, sākot no dažiem augšējiem molekulārajiem slāņiem (aptuveni 10 angstrēmi [Å] uz slāni) līdz metāla sakausējuma dziļumam (200–1000 Å).
Visos Rūžas reģionos ir reģistrēts ievērojams dzelzs (Fe), hroma (Cr), niķeļa (Ni), skābekļa (O) un oglekļa (C) daudzums. AES dati un rezultāti ir izklāstīti gadījuma izpētes sadaļā.
Kopējie AES rezultāti sākotnējos apstākļos liecina, ka paraugos ar neparasti augstu Fe un O (dzelzs oksīdu) koncentrāciju un zemu Cr saturu uz virsmas notiek spēcīga oksidēšanās. Šīs rudās nogulsnes izraisa daļiņu izdalīšanos, kas var piesārņot produktu un virsmas, kas ar to saskaras.
Pēc sārtuma noņemšanas "pasivētie" paraugi uzrādīja pilnīgu pasīvās plēves atjaunošanos, Cr sasniedzot augstāku koncentrācijas līmeni nekā Fe, ar Cr:Fe virsmas attiecību no 1,0 līdz 2,0 un pilnīgu dzelzs oksīda neesamību.
Dažādas raupjas virsmas tika analizētas, izmantojot XPS/ESCA, lai salīdzinātu Fe, Cr, sēra (S), kalcija (Ca), nātrija (Na), fosfora (P), slāpekļa (N), O un C elementu koncentrācijas un spektrālās oksidācijas pakāpes (A tabula).
Cr saturumā ir skaidra atšķirība no vērtībām, kas ir tuvas pasivācijas slānim, līdz zemākām vērtībām, kas parasti ir sastopamas bāzes sakausējumos. Uz virsmas esošais dzelzs un hroma līmenis atspoguļo atšķirīgu sarkanās krāsas nogulšņu biezumu un pakāpi. XPS testi ir parādījuši Na, C vai Ca līmeņa paaugstināšanos uz raupjām virsmām, salīdzinot ar tīrītām un pasivētām virsmām.
XPS testēšana arī uzrādīja augstu C līmeni dzelzs sarkanajā (melnajā) sarkanajā, kā arī Fe(x)O(y) (dzelzs oksīda) līmeni sarkanajā. XPS dati nav noderīgi, lai izprastu virsmas izmaiņas korozijas laikā, jo tie novērtē gan sarkano metālu, gan pamatmetālu. Lai pareizi novērtētu rezultātus, ir nepieciešama papildu XPS testēšana ar lielākiem paraugiem.
Arī iepriekšējiem autoriem bija grūtības novērtēt XPS datus.10 Lauka novērojumi noņemšanas procesa laikā ir parādījuši, ka oglekļa saturs ir augsts un parasti tiek noņemts ar filtrāciju apstrādes laikā. SEM mikroattēli, kas uzņemti pirms un pēc grumbu noņemšanas apstrādes, ilustrē šo nogulšņu radītos virsmas bojājumus, tostarp izliekumu veidošanos un porainību, kas tieši ietekmē koroziju.
XPS rezultāti pēc pasivācijas parādīja, ka Cr:Fe satura attiecība uz virsmas bija daudz augstāka, kad pasivācijas plēve tika pārveidota, tādējādi samazinot korozijas ātrumu un citas nelabvēlīgas ietekmes uz virsmu.
Kuponu paraugi uzrādīja ievērojamu Cr:Fe attiecības pieaugumu starp "kā ir" virsmu un pasivēto virsmu. Sākotnējās Cr:Fe attiecības tika pārbaudītas diapazonā no 0,6 līdz 1,0, savukārt pēcapstrādes pasivācijas attiecības svārstījās no 1,0 līdz 2,5. Elektropulēta un pasivēta nerūsējošā tērauda vērtības ir no 1,5 līdz 2,5.
Pēcapstrādei pakļautajos paraugos maksimālais Cr:Fe attiecības dziļums (noteikts, izmantojot AES) svārstījās no 3 līdz 16 Å. Tie ir labvēlīgi salīdzināmi ar datiem no iepriekšējiem pētījumiem, ko publicēja Coleman2 un Roll. 9 Visu paraugu virsmām bija standarta Fe, Ni, O, Cr un C līmeņi. Vairumā paraugu tika konstatēts arī zems P, Cl, S, N, Ca un Na līmenis.
Šīs atliekas ir raksturīgas ķīmiskajiem tīrīšanas līdzekļiem, attīrītam ūdenim vai elektropulēšanai. Veicot tālāku analīzi, uz austenīta kristāla virsmas un dažādos līmeņos tika konstatēts zināms silīcija piesārņojums. Šķiet, ka avots ir silīcija saturs ūdenī/tvaikā, mehāniskās pulēšanas līdzekļos vai izšķīdušajā vai kodinātajā skatstiklā CS ģenerēšanas šūnā.
Tiek ziņots, ka CS sistēmās atrodamie korozijas produkti ir ļoti atšķirīgi. Tas ir saistīts ar šo sistēmu mainīgajiem apstākļiem un dažādu komponentu, piemēram, vārstu, sifonu un citu piederumu, izvietojumu, kas var radīt korozīvus apstākļus un korozijas produktus.
Turklāt sistēmā bieži tiek ievietotas rezerves daļas, kas nav pareizi pasivētas. Korozijas produktus būtiski ietekmē arī CS ģeneratora konstrukcija un ūdens kvalitāte. Daži ģeneratoru agregātu veidi ir atkārtotas vārīšanas ierīces, bet citi ir cauruļveida tvaika izkliedētāji. CS ģeneratori parasti izmanto gala sietus, lai no tīra tvaika noņemtu mitrumu, savukārt citi ģeneratori izmanto deflektorus vai ciklonus.
Daži sadales caurulē un to pārklājošajā sarkanajā dzelzs slānī veido gandrīz cietu dzelzs patinu. Deflektorbloks veido melnu dzelzs plēvi ar dzelzs oksīda sārtumu apakšā un rada otru virsmas parādību kvēpu sārtuma veidā, ko ir vieglāk noslaucīt no virsmas.
Parasti šīs dzelzs kvēpiem līdzīgās nogulsnes ir daudz izteiktākas nekā dzelzssarkanās un ir kustīgākas. Kondensā esošā dzelzs paaugstinātā oksidācijas pakāpes dēļ kondensāta kanālā sadales caurules apakšā radušajām dūņām virs dzelzs oksīda nogulsnēm ir dzelzs oksīda nogulsnes.
Dzelzs oksīda sārtums iziet cauri kondensāta savācējam, kļūst redzams notekcaurulē, un virsējais slānis viegli noberzējas no virsmas. Ūdens kvalitātei ir svarīga loma sārtuma ķīmiskajā sastāvā.
Augstāks ogļūdeņražu saturs rada pārāk daudz kvēpu lūpu krāsā, savukārt augstāks silīcija saturs rada lielāku silīcija saturu, kā rezultātā lūpu krāsas slānis kļūst gluds vai spīdīgs. Kā minēts iepriekš, ūdens līmeņa skatstikli ir arī pakļauti korozijai, ļaujot sistēmā iekļūt gružiem un silīcija dioksīdam.
Pistole rada bažas tvaika sistēmās, jo var veidoties biezi slāņi, kas veido daļiņas. Šīs daļiņas atrodas uz tvaika virsmām vai tvaika sterilizācijas iekārtās. Turpmākajās sadaļās ir aprakstīta iespējamā zāļu iedarbība.
7. un 8. attēlā redzamie "As-Is" SEM attēli parāda 2. klases karmīna mikrokristālisko dabu 1. gadījumā. Uz virsmas izveidojās īpaši blīva dzelzs oksīda kristālu matrica smalkgraudainu atlikumu veidā. Dekontaminētās un pasivētās virsmas uzrādīja korozijas bojājumus, kā rezultātā izveidojās raupja un nedaudz poraina virsmas tekstūra, kā parādīts 9. un 10. attēlā.
AES skenēšana 11. attēlā parāda sākotnējās virsmas sākotnējo stāvokli ar smagu dzelzs oksīda slāni uz tās. Pasivētā un attīrītā virsma (12. attēls) norāda, ka pasīvajai plēvei tagad ir paaugstināts Cr (sarkanā līnija) saturs virs Fe (melnā līnija), ja Cr:Fe attiecība ir > 1,0. Pasivētā un attīrītā virsma (12. attēls) norāda, ka pasīvajai plēvei tagad ir paaugstināts Cr (sarkanā līnija) saturs virs Fe (melnā līnija), ja Cr:Fe attiecība ir > 1,0. Пассивированная и обесточенная поверхность (рис. 12) указывает на то, что пассивная пленка теперь имешет поверхность (красная линия) по сравнению с Fe (черная линия) при соотношении Cr:Fe > 1,0. Pasivētā un deenerģizētā virsma (12. att.) norāda, ka pasīvajai plēvei tagad ir palielināts Cr (sarkanā līnija) saturs salīdzinājumā ar Fe (melnā līnija), ja attiecība Cr:Fe > 1,0.钝化和去皱表面（图12）表明，钝化膜现在的Cr（红线）含量高于有量高于Fe（黑线C４黑ﺿ 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 имеековежжжжет болорхность (красная линия), чем Fe (черная линия), при соотношении Cr:Fe > 1,0. Pasivētā un grumbainā virsma (12. att.) parāda, ka pasivētajai plēvei tagad ir lielāks Cr saturs (sarkanā līnija) nekā Fe (melnā līnija), ja Cr:Fe attiecība ir > 1,0.
Plānāka (< 80 Å) pasivējoša hroma oksīda plēve ir aizsargājošāka nekā simtiem angstrēmu bieza kristāliska dzelzs oksīda plēve no pamatmetāla un kaļķa slāņa ar dzelzs saturu vairāk nekā 65%.
Pasivētā un grumbainā virsmas ķīmiskais sastāvs tagad ir salīdzināms ar pasivētiem pulētiem materiāliem. 1. gadījumā nogulumi ir 2. klases nogulumi, kas spēj veidoties in situ; tiem uzkrājoties, veidojas lielākas daļiņas, kas migrē kopā ar tvaiku.
Šajā gadījumā redzamā korozija neradīs nopietnus defektus vai virsmas kvalitātes pasliktināšanos. Normāla grumba samazinās korozijas ietekmi uz virsmu un novērsīs spēcīgas daļiņu migrācijas iespējamību, kas varētu kļūt redzamas.
11. attēlā AES rezultāti rāda, ka biezos slāņos virsmas tuvumā ir augstāks Fe un O līmenis (500 Å dzelzs oksīda; attiecīgi citronzaļa un zila līnija), pārejot uz leģētiem Fe, Ni, Cr un O līmeņiem. Fe koncentrācija (zilā līnija) ir daudz augstāka nekā jebkuram citam metālam, palielinoties no 35% uz virsmas līdz vairāk nekā 65% sakausējumā.
Uz virsmas O līmenis (gaiši zaļa līnija) palielinās no gandrīz 50% sakausējumā līdz gandrīz nullei, ja oksīda plēves biezums pārsniedz 700 Å. Ni (tumši zaļā līnija) un Cr (sarkanā līnija) līmeņi virsmā ir ārkārtīgi zemi (< 4%) un sakausējuma dziļumā palielinās līdz normālam līmenim (attiecīgi 11% un 17%). Ni (tumši zaļā līnija) un Cr (sarkanā līnija) līmeņi virsmā ir ārkārtīgi zemi (< 4%) un sakausējuma dziļumā palielinās līdz normālam līmenim (attiecīgi 11% un 17%). Уровни Ni (темно-зеленая линия) и Cr (красная линия) чрезвычайно низки на поверхности (<4%) un увеличиваются до нор11уальгия (% 17% соответственно) в глубине сплава. Ni (tumši zaļā līnija) un Cr (sarkanā līnija) līmenis virsmā ir ārkārtīgi zems (<4%) un sakausējuma dziļumā palielinās līdz normālam līmenim (attiecīgi 11% un 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) un Cr (красная линия) на поверхности чрезвычайно низки (<4%) un увеличиваются до норновываются до глубине сплава (11% un 17% соответственно). Ni (tumši zaļā līnija) un Cr (sarkanā līnija) līmenis virsmā ir ārkārtīgi zems (<4%) un palielinās līdz normālam līmenim sakausējuma dziļumā (attiecīgi 11% un 17%).
12. attēlā redzamajā AES attēlā redzams, ka sarkanais (dzelzs oksīda) slānis ir noņemts un pasivācijas plēve ir atjaunota. 15 Å primārajā slānī Cr līmenis (sarkanā līnija) ir augstāks nekā Fe līmenis (melnā līnija), kas ir pasīvā plēve. Sākotnēji Ni saturs uz virsmas bija 9%, palielinoties par 60–70 Å virs Cr līmeņa (± 16%) un pēc tam palielinoties līdz sakausējuma līmenim 200 Å.
Sākot ar 2%, oglekļa līmenis (zilā līnija) samazinās līdz nullei pie 30 Å. Fe līmenis sākotnēji ir zems (< 15%) un vēlāk ir vienāds ar Cr līmeni pie 15 Å un turpina pieaugt līdz sakausējuma līmenim, kas pārsniedz 65% pie 150 Å. Fe līmenis sākotnēji ir zems (< 15%) un vēlāk ir vienāds ar Cr līmeni pie 15 Å un turpina pieaugt līdz sakausējuma līmenim, kas pārsniedz 65% pie 150 Å. Уровень Fe вначале низкий (< 15%), позже равен уровню Cr при 15 Å и продолжает увеличиваться ваться до убопела до уровня 150 Å. Fe līmenis sākotnēji ir zems (< 15%), vēlāk pie 15 Å tas sasniedz Cr līmeni un turpina pieaugt līdz vairāk nekā 65% sakausējuma līmenim pie 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 时继续增嶊臰65%的合金含量. Содержание Fe изначально низкое (< 15 %), позже оно равняется содержанию Cr при 15 Å и продолжает уветсния увержает увелися сплава более 65 % при 150 Å. Fe saturs sākotnēji ir zems (< 15%), vēlāk tas sasniedz Cr saturu pie 15 Å un turpina pieaugt, līdz sakausējuma saturs pārsniedz 65% pie 150 Å.Cr līmenis palielinās līdz 25% no virsmas pie 30 Å un samazinās līdz 17% sakausējumā.
Paaugstinātais O līmenis virsmas tuvumā (gaiši zaļa līnija) samazinās līdz nullei pēc 120 Å dziļuma. Šī analīze parādīja labi attīstītu virsmas pasivācijas plēvi. SEM fotogrāfijas 13. un 14. attēlā parāda virsmas 1. un 2. dzelzs oksīda slāņa raupjo, raupjo un poraino kristālisko dabu. Grumbainā virsma parāda korozijas ietekmi uz daļēji bedrainu raupjo virsmu (18.–19. attēls).
13. un 14. attēlā redzamās pasivētās un grumbainās virsmas neiztur spēcīgu oksidēšanos. 15. un 16. attēlā redzama atjaunota pasivācijas plēve uz metāla virsmas.