Vi bruker informasjonskapsler for å forbedre opplevelsen din. Ved å fortsette å bruke dette nettstedet, godtar du vår bruk av informasjonskapsler. Tilleggsinformasjon.
Rene eller rene dampfarmasøytiske systemer inkluderer generatorer, kontrollventiler, distribusjonsrør eller -rørledninger, termodynamiske eller likevekts-termostatiske feller, trykkmålere, trykkreduksjonsventiler, sikkerhetsventiler og volumetriske akkumulatorer.
De fleste av disse delene er laget av 316 L rustfritt stål og inneholder fluorpolymerpakninger (vanligvis polytetrafluoretylen, også kjent som teflon eller PTFE), samt halvmetalliske eller andre elastomere materialer.
Disse komponentene er utsatt for korrosjon eller nedbrytning under bruk, noe som påvirker kvaliteten på det ferdige Clean Steam (CS)-verktøyet. Prosjektet som er beskrevet i denne artikkelen, evaluerte prøver av rustfritt stål fra fire casestudier av CS-systemer, vurderte risikoen for potensielle korrosjonspåvirkninger på prosess- og kritiske ingeniørsystemer, og testet for partikler og metaller i kondensat.
Prøver av korroderte rør og distribusjonssystemkomponenter plasseres for å undersøke korrosjonsbiprodukter.9 For hvert spesifikke tilfelle ble forskjellige overflateforhold evaluert. For eksempel ble standard rødme- og korrosjonseffekter evaluert.
Overflatene på referanseprøvene ble vurdert for tilstedeværelse av rødmeavleiringer ved hjelp av visuell inspeksjon, Auger-elektronspektroskopi (AES), elektronspektroskopi for kjemisk analyse (ESCA), skanningselektronmikroskopi (SEM) og røntgenfotoelektronspektroskopi (XPS).
Disse metodene kan avdekke de fysiske og atomære egenskapene til korrosjon og avleiringer, samt bestemme nøkkelfaktorene som påvirker egenskapene til tekniske væsker eller sluttprodukter.
Korrosjonsprodukter fra rustfritt stål kan ha mange former, for eksempel et karminlag av jernoksid (brunt eller rødt) på overflaten under eller over laget av jernoksid (svart eller grått)2. Evne til å migrere nedstrøms.
Jernoksidlaget (svart rødme) kan tykne over tid etter hvert som avleiringene blir mer fremtredende, noe som fremgår av partikler eller avleiringer som er synlige på overflatene av steriliseringskammeret og utstyr eller beholdere etter dampsterilisering, og det er migrasjon. Laboratorieanalyse av kondensatprøver viste slammets dispergerte natur og mengden løselige metaller i CS-væsken. fire
Selv om det er mange årsaker til dette fenomenet, er det vanligvis CS-generatoren som er hovedårsaken. Det er ikke uvanlig å finne rødt jernoksid (brunt/rødt) på overflater og jernoksid (svart/grått) i ventiler som sakte beveger seg gjennom CS-distribusjonssystemet.
CS-distribusjonssystemet er en forgreningskonfigurasjon med flere brukspunkter som ender i avsidesliggende områder eller på enden av hovedforgreningsrøret og diverse forgreningsunderforgreningsrør. Systemet kan inkludere en rekke regulatorer for å bidra til å starte trykk-/temperaturreduksjon på spesifikke brukspunkter som kan være potensielle korrosjonspunkter.
Korrosjon kan også oppstå i hygieniske utformede feller som er plassert på forskjellige punkter i systemet for å fjerne kondensat og luft fra ren damp som strømmer gjennom fellen, nedstrøms rør/utløpsrør eller kondensatmanifold.
I de fleste tilfeller er omvendt migrasjon sannsynlig der rustavleiringer bygger seg opp på fellen og vokser oppstrøms inn i og forbi tilstøtende rørledninger eller samlere på brukssteder; rust som dannes i feller eller andre komponenter kan sees oppstrøms for kilden med konstant migrasjon nedstrøms og oppstrøms.
Enkelte komponenter i rustfritt stål viser også moderate til høye nivåer av metallurgiske strukturer, inkludert deltaferritt. Ferrittkrystaller antas å redusere korrosjonsmotstanden, selv om de kan være tilstede i så lite som 1–5 %.
Ferritt er heller ikke like motstandsdyktig mot korrosjon som den austenittiske krystallstrukturen, så den vil fortrinnsvis korrodere. Ferritter kan detekteres nøyaktig med en ferrittprobe og semi-nøyaktig med en magnet, men det er betydelige begrensninger.
Fra systemoppsett, gjennom første igangkjøring og oppstart av en ny CS-generator og distribusjonsrør, er det en rekke faktorer som bidrar til korrosjon:
Over tid kan korrosive elementer som disse produsere korrosjonsprodukter når de møter, kombineres og overlapper blandinger av jern og jern. Svart sot ses vanligvis først i generatoren, deretter dukker den opp i generatorens utløpsrør og til slutt i hele CS-distribusjonssystemet.
SEM-analyse ble utført for å avdekke mikrostrukturen til korrosjonsbiprodukter som dekker hele overflaten med krystaller og andre partikler. Bakgrunnen eller den underliggende overflaten som partiklene finnes på varierer fra ulike jernkvaliteter (fig. 1-3) til vanlige prøver, nemlig silika/jern, sandholdige, glassaktige og homogene avleiringer (fig. 4). Dampfellebelgene ble også analysert (fig. 5-6).
AES-testing er en analytisk metode som brukes til å bestemme overflatekjemien til rustfritt stål og diagnostisere korrosjonsbestandigheten. Den viser også forringelsen av den passive filmen og reduksjonen i konsentrasjonen av krom i den passive filmen etter hvert som overflaten forringes på grunn av korrosjon.
For å karakterisere elementsammensetningen av overflaten til hver prøve ble AES-skanninger (konsentrasjonsprofiler av overflateelementer over dybde) brukt.
Hvert sted som brukes til SEM-analyse og forstørrelse er nøye utvalgt for å gi informasjon fra typiske regioner. Hver studie ga informasjon fra de øverste molekylære lagene (anslått til 10 Å per lag) til dybden av metalllegeringen (200–1000 Å).
Betydelige mengder jern (Fe), krom (Cr), nikkel (Ni), oksygen (O) og karbon (C) er registrert i alle regioner i Rouge. AES-data og resultater er beskrevet i casestudiedelen.
De samlede AES-resultatene for startbetingelsene viser at sterk oksidasjon forekommer på prøver med uvanlig høye konsentrasjoner av Fe og O (jernoksider) og lavt Cr-innhold på overflaten. Denne rødlige avsetningen resulterer i frigjøring av partikler som kan forurense produktet og overflater i kontakt med produktet.
Etter at rougen var fjernet, viste de «passiverte» prøvene en fullstendig gjenoppretting av den passive filmen, med Cr som nådde høyere konsentrasjonsnivåer enn Fe, med et Cr:Fe overflateforhold fra 1,0 til 2,0 og et generelt fravær av jernoksid.
Ulike ru overflater ble analysert ved hjelp av XPS/ESCA for å sammenligne elementkonsentrasjoner og spektrale oksidasjonstilstander av Fe, Cr, svovel (S), kalsium (Ca), natrium (Na), fosfor (P), nitrogen (N) og O, samt C (tabell A).
Det er en tydelig forskjell i Cr-innholdet fra verdier nær passiveringslaget til lavere verdier som vanligvis finnes i basislegeringer. Nivåene av jern og krom som finnes på overflaten representerer forskjellige tykkelser og grader av rouge-avleiringer. XPS-tester har vist en økning i Na, C eller Ca på ru overflater sammenlignet med rensede og passivert overflater.
XPS-testing viste også høye nivåer av C i jernrød (svart) rød, samt Fe(x)O(y) (jernoksid) i rødt. XPS-data er ikke nyttige for å forstå overflateendringer under korrosjon fordi de evaluerer både det røde metallet og basismetallet. Ytterligere XPS-testing med større prøver er nødvendig for å evaluere resultatene på riktig måte.
Tidligere forfattere hadde også problemer med å evaluere XPS-data.10 Feltobservasjoner under fjerningsprosessen har vist at karboninnholdet er høyt og vanligvis fjernes ved filtrering under behandlingen. SEM-mikrografer tatt før og etter rynkefjerningsbehandling illustrerer overflateskadene forårsaket av disse avleiringene, inkludert gropkorrosjon og porøsitet, som direkte påvirker korrosjon.
XPS-resultatene etter passivering viste at Cr:Fe-innholdsforholdet på overflaten var mye høyere da passiveringsfilmen ble omdannet, noe som reduserte korrosjonsraten og andre negative effekter på overflaten.
Kupongprøvene viste en betydelig økning i Cr:Fe-forholdet mellom overflaten «som den er» og den passivert overflaten. De første Cr:Fe-forholdene ble testet i området 0,6 til 1,0, mens passiveringsforholdene etter behandling varierte fra 1,0 til 2,5. Verdiene for elektropolert og passivert rustfritt stål er mellom 1,5 og 2,5.
I prøvene som ble utsatt for etterbehandling, varierte den maksimale dybden av Cr:Fe-forholdet (fastsatt ved hjelp av AES) fra 3 til 16 Å. De sammenligner seg gunstig med data fra tidligere studier publisert av Coleman2 og Roll.9 Overflatene til alle prøvene hadde standardnivåer av Fe, Ni, O, Cr og C. Lave nivåer av P, Cl, S, N, Ca og Na ble også funnet i de fleste prøvene.
Disse restene er typiske for kjemiske rengjøringsmidler, renset vann eller elektropolering. Ved videre analyse ble det funnet noe silisiumforurensning på overflaten og på forskjellige nivåer av selve austenittkrystallen. Kilden ser ut til å være silikainnholdet i vann/damp, mekaniske poleringsmidler eller oppløst eller etset siktglass i CS-genereringscellen.
Korrosjonsprodukter som finnes i CS-systemer er rapportert å variere mye. Dette skyldes de varierende forholdene i disse systemene og plasseringen av ulike komponenter som ventiler, vannlåser og annet tilbehør som kan føre til korrosive forhold og korrosjonsprodukter.
I tillegg introduseres ofte erstatningskomponenter i systemet som ikke er riktig passivert. Korrosjonsprodukter påvirkes også betydelig av utformingen av CS-generatoren og vannkvaliteten. Noen typer generatorsett er omkokere, mens andre er rørformede flashere. CS-generatorer bruker vanligvis endeskjermer for å fjerne fuktighet fra ren damp, mens andre generatorer bruker ledeplater eller sykloner.
Noen produserer en nesten solid jernpatina i fordelingsrøret og det røde jernet som dekker det. Den forvrengte blokken danner en svart jernfilm med en jernoksidrødme under og skaper et andre overflatefenomen i form av en sotete rødme som er lettere å tørke av overflaten.
Som regel er denne jernholdige, sotlignende avsetningen mye mer uttalt enn den jernrøde, og den er mer mobil. På grunn av den økte oksidasjonstilstanden til jernet i kondensatet, har slammet som genereres i kondensatkanalen nederst i fordelingsrøret jernoksidslam oppå jernslammet.
Jernoksid-rødmen passerer gjennom kondensatoppsamleren, blir synlig i avløpet, og det øverste laget gnis lett av overflaten. Vannkvaliteten spiller en viktig rolle i den kjemiske sammensetningen av rødmen.
Høyere hydrokarboninnhold resulterer i for mye sot i leppestiften, mens høyere silikainnhold resulterer i høyere silikainnhold, noe som resulterer i et glatt eller blankt leppestiftlag. Som nevnt tidligere er vannstandsglass også utsatt for korrosjon, noe som gjør at rusk og silika kan komme inn i systemet.
Pistolen er en kilde til bekymring i dampsystemer, da tykke lag kan dannes som danner partikler. Disse partiklene finnes på dampoverflater eller i dampsteriliseringsutstyr. De følgende avsnittene beskriver mulige legemiddeleffekter.
SEM-ene i «som de er» i figur 7 og 8 viser den mikrokrystallinske naturen til klasse 2-karmin i tilfelle 1. En spesielt tett matrise av jernoksidkrystaller ble dannet på overflaten i form av et finkornet restmateriale. Dekontaminerte og passiverterte overflater viste korrosjonsskader som resulterte i en ru og litt porøs overflatetekstur, som vist i figur 9 og 10.
NPP-skanningen i figur 11 viser den opprinnelige overflatens opprinnelige tilstand med tungt jernoksid på. Den passiverte og derougerte overflaten (figur 12) indikerer at den passive filmen nå har et forhøyet Cr-innhold (rød linje) over Fe (svart linje) ved et Cr:Fe-forhold på > 1,0. Den passiverte og derougerte overflaten (figur 12) indikerer at den passive filmen nå har et forhøyet Cr-innhold (rød linje) over Fe (svart linje) ved et Cr:Fe-forhold på > 1,0. Пассивированная и обесточенная поверхность (рис. 12) указывает на то, что пассивная пленка теперень имесет повыѶ (красная линия) по сравнению с Fe (черная линия) при соотношении Cr:Fe > 1,0. Den passiverte og deenergiserte overflaten (fig. 12) indikerer at den passive filmen nå har et økt innhold av Cr (rød linje) sammenlignet med Fe (svart linje) ved et forhold på 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（黑缇>Fe（黑ﺌ> 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 имекет бослекет Cr (красная линия), чем Fe (черная линия), при соотношении Cr:Fe > 1,0. Den passiverterte og rynkete overflaten (fig. 12) viser at den passiverterte filmen nå har et høyere Cr-innhold (rød linje) enn Fe (svart linje) ved et Cr:Fe-forhold > 1,0.
En tynnere (< 80 Å) passiverende kromoksidfilm er mer beskyttende enn en hundrevis av Å tykk krystallinsk jernoksidfilm fra et basismetall- og skalllag med et jerninnhold på mer enn 65 %.
Den kjemiske sammensetningen av den passiverterte og rynkete overflaten er nå sammenlignbar med passivert polert materiale. Sedimentet i tilfelle 1 er et klasse 2-sediment som kan dannes in situ; etter hvert som det akkumuleres, dannes større partikler som migrerer med dampen.
I dette tilfellet vil ikke den viste korrosjonen føre til alvorlige feil eller forringelse av overflatekvaliteten. Normal rynking vil redusere den korrosive effekten på overflaten og eliminere muligheten for sterk migrering av partikler som kan bli synlige.
I figur 11 viser AES-resultatene at tykke lag nær overflaten har høyere nivåer av Fe og O (500 Å jernoksid; henholdsvis sitrongrønne og blå linjer), som går over til dopede nivåer av Fe, Ni, Cr og O. Fe-konsentrasjonen (blå linje) er mye høyere enn for noe annet metall, og øker fra 35 % på overflaten til over 65 % i legeringen.
På overflaten går O-nivået (lysegrønn linje) fra nesten 50 % i legeringen til nesten null ved en oksidfilmtykkelse på mer enn 700 Å. Ni-nivåene (mørkegrønn linje) og Cr (rød linje) er ekstremt lave ved overflaten (< 4 %) og øker til normale nivåer (henholdsvis 11 % og 17 %) ved legeringsdybde. Ni-nivåene (mørkegrønn linje) og Cr (rød linje) er ekstremt lave ved overflaten (< 4 %) og øker til normale nivåer (henholdsvis 11 % og 17 %) ved legeringsdybde. Уровни Ni (темно-зеленая линия) og Cr (красная линия) чрезвычайно низки на поверхности (<4%) og увеличиваются (11 % og 17 % соответственно) в глубине сплава. Nivåene av Ni (mørkegrønn linje) og Cr (rød linje) er ekstremt lave på overflaten (<4 %) og øker til normale nivåer (henholdsvis 11 % og 17 %) dypt inne i legeringen.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) og Cr (красная линия) på поверхности чрезвычайно низки (<4%) og увеличиваются глубине сплава (11 % og 17 % соответственно). Nivåene av Ni (mørkegrønn linje) og Cr (rød linje) på overflaten er ekstremt lave (<4 %) og øker til normale nivåer dypt inne i legeringen (henholdsvis 11 % og 17 %).
AES-bildet i figur 12 viser at rouge-laget (jernoksid) er fjernet og passiveringsfilmen er gjenopprettet. I det 15 Å tykke primærlaget er Cr-nivået (rød linje) høyere enn Fe-nivået (svart linje), som er en passiv film. I starten var Ni-innholdet på overflaten 9 %, og økte med 60–70 Å over Cr-nivået (± 16 %), og deretter til legeringsnivået på 200 Å.
Fra 2 % synker karbonnivået (blå linje) til null ved 30 Å. Fe-nivået er i utgangspunktet lavt (< 15 %) og senere likt Cr-nivået ved 15 Å og fortsetter å øke til legeringsnivået på mer enn 65 % ved 150 Å. Fe-nivået er i utgangspunktet lavt (< 15 %) og senere likt Cr-nivået ved 15 Å og fortsetter å øke til legeringsnivået på mer enn 65 % ved 150 Å. Уровень Fe вначале низкий (< 15%), позже равен уровню Cr при 15 Å и продолжает увеличиваться до урлавне спо5% спо5% Å. Fe-nivået er i utgangspunktet lavt (< 15 %), senere lik Cr-nivået ved 15 Å og fortsetter å øke til over 65 % legeringsnivå ved 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 时继续增加切超超的合金含量. Fe 含量最初很低(< 15%)，后来在15 Å 时等于Cr 含量，并在150 Å 时继续增加切超超的合金含量. Содержание Fe изначально низкое (< 15 %), позже оно равняется содержанию Cr при 15 Å и продолжает уветьсив сплава более 65 % при 150 Å. Fe-innholdet er i utgangspunktet lavt (< 15 %), senere tilsvarer det Cr-innholdet ved 15 Å og fortsetter å øke til legeringsinnholdet er over 65 % ved 150 Å.Cr-nivåene øker til 25 % av overflaten ved 30 Å og synker til 17 % i legeringen.
Det forhøyede O2-nivået nær overflaten (lysegrønn linje) synker til null etter en dybde på 120 Å. Denne analysen viste en velutviklet overflatepassiveringsfilm. SEM-fotografiene i figur 13 og 14 viser den ru, grove og porøse krystallinske naturen til det første og andre jernoksidlaget på overflaten. Den rynkete overflaten viser effekten av korrosjon på en delvis gropforsterket, ru overflate (figur 18–19).
De passiverte og rynkede overflatene vist i figur 13 og 14 tåler ikke alvorlig oksidasjon. Figur 15 og 16 viser en restaurert passiveringsfilm på en metalloverflate.