Vi bruker informasjonskapsler for å forbedre opplevelsen din.Ved å fortsette å surfe på denne siden godtar du vår bruk av informasjonskapsler.Tilleggsinformasjon.
Rene eller rene farmasøytiske dampsystemer inkluderer generatorer, kontrollventiler, distribusjonsrør eller rørledninger, termodynamiske eller likevektstermostatiske feller, trykkmålere, trykkreduksjonsventiler, sikkerhetsventiler og volumetriske akkumulatorer.
De fleste av disse delene er laget av 316 L rustfritt stål og inneholder fluorpolymerpakninger (typisk polytetrafluoretylen, også kjent som Teflon eller PTFE), samt semimetall 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 rustfrie stålprøver fra fire case-studier av CS-system, vurderte risikoen for potensielle korrosjonspåvirkninger på prosess- og kritiske tekniske systemer, og testet for partikler og metaller i kondensat.
Prøver av korroderte rør- og distribusjonssystemkomponenter er plassert for å undersøke korrosjonsbiprodukter.9 For hvert enkelt tilfelle ble forskjellige overflateforhold evaluert.For eksempel ble standard rødme- og korrosjonseffekter evaluert.
Overflatene til referanseprøvene ble vurdert for tilstedeværelse av rødmeavsetninger ved bruk av visuell inspeksjon, Auger-elektronspektroskopi (AES), elektronspektroskopi for kjemisk analyse (ESCA), skanningelektronmikroskopi (SEM) og røntgenfotoelektronspektroskopi (XPS).
Disse metodene kan avsløre de fysiske og atomære egenskapene til korrosjon og avleiringer, samt bestemme nøkkelfaktorene som påvirker egenskapene til tekniske væsker eller sluttprodukter.en
Korrosjonsprodukter av 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 ettersom avleiringene blir mer uttalt, noe som fremgår av partikler eller avleiringer som er synlige på overflatene av steriliseringskammeret og utstyr eller beholdere etter dampsterilisering, 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 CS-generatoren vanligvis den viktigste bidragsyteren.Det er ikke uvanlig å finne rødt jernoksid (brunt/rødt) på overflater og jernoksid (svart/grå) i ventiler som sakte migrerer gjennom CS distribusjonssystemet.6
CS-distribusjonssystemet er en forgreningskonfigurasjon med flere brukspunkter som ender i fjerntliggende områder eller på slutten av hovedoverskriften og forskjellige underoverskrifter for forgreninger.Systemet kan inkludere en rekke regulatorer for å hjelpe i gang med 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 kondensatsamling.
I de fleste tilfeller er omvendt migrasjon sannsynlig der rustavsetninger bygger seg opp på fellen og vokser oppstrøms inn i og utenfor tilstøtende rørledninger eller samlere ved brukspunkt;rust som dannes i feller eller andre komponenter kan sees oppstrøms kilden med konstant migrasjon nedstrøms og oppstrøms.
Noen komponenter i rustfritt stål har også forskjellige 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 det vil fortrinnsvis korrodere.Ferritter kan påvises nøyaktig med en ferrittsonde 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 etsende elementer som disse produsere korrosjonsprodukter når de møtes, kombineres og overlapper med blandinger av jern og jern.Svart sot ses vanligvis først i generatoren, deretter vises det i generatorens utløpsrør og etter hvert i hele CS-distribusjonssystemet.
SEM-analyse ble utført for å avsløre mikrostrukturen til korrosjonsbiprodukter som dekker hele overflaten med krystaller og andre partikler.Bakgrunnen eller den underliggende overflaten som partiklene finnes på varierer fra ulike kvaliteter av jern (fig. 1-3) til vanlige prøver, nemlig silika/jern, sandholdige, glassaktige, homogene avsetninger (fig. 4).Dampfellebelgen 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 når 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 nettsted som brukes til SEM-analyse og utvidelse er nøye utvalgt for å gi informasjon fra typiske regioner.Hver studie ga informasjon fra de få molekylære lagene (estimert til 10 ångstrøm [Å] per lag) til dybden av metallegeringen (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 skissert i casestudiedelen.
De samlede AES-resultatene for startforholdene viser at det skjer sterk oksidasjon på prøver med uvanlig høye konsentrasjoner av Fe og O (jernoksider) og lavt Cr-innhold på overflaten.Denne røde avsetningen resulterer i frigjøring av partikler som kan forurense produktet og overflater i kontakt med produktet.
Etter at rødmen ble 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 totalt fravær av jernoksid.
Ulike grove overflater ble analysert ved bruk av XPS/ESCA for å sammenligne grunnstoffkonsentrasjoner og spektrale oksidasjonstilstander av Fe, Cr, svovel (S), kalsium (Ca), natrium (Na), fosfor (P), nitrogen (N) og O. og C (tabell A).
Det er en klar forskjell i Cr-innhold 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-avsetninger.XPS-tester har vist en økning i Na, C eller Ca på ru overflate sammenlignet med rengjorte og passiverte overflater.
XPS-testing viste også høye nivåer av C i jernrødt (svart) rødt 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 fjernes vanligvis ved filtrering under prosessering.SEM-mikrofotografier tatt før og etter rynkefjerningsbehandling illustrerer overflateskaden forårsaket av disse avleiringene, inkludert gropdannelse og porøsitet, som direkte påvirker korrosjon.
XPS-resultatene etter passivering viste at Cr:Fe-innholdsforholdet på overflaten var mye høyere når passiveringsfilmen ble omdannet, og derved reduserte korrosjonshastigheten og andre uheldige effekter på overflaten.
Kupongprøvene viste en signifikant økning i Cr:Fe-forholdet mellom "som den er" og den passiverte overflaten.Innledende Cr:Fe-forhold ble testet i området 0,6 til 1,0, mens passiveringsforhold 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 (etablert ved bruk av AES) fra 3 til 16 Å.De sammenligner gunstig med data fra tidligere studier publisert av Coleman2 og Roll.9 Overflatene på 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 vannet/dampen, mekaniske poleringsmidler eller oppløst eller etset skueglass i CS-generasjonscellen.
Korrosjonsprodukter som finnes i CS-systemer rapporteres å variere sterkt.Dette skyldes de varierende forholdene til disse systemene og plassering av ulike komponenter som ventiler, feller og annet tilbehør som kan føre til korrosive forhold og korrosjonsprodukter.
I tillegg blir det ofte introdusert erstatningskomponenter i systemet som ikke er skikkelig passivisert.Korrosjonsprodukter påvirkes også betydelig av utformingen av CS-generatoren og kvaliteten på vannet.Noen typer generatorsett er reboilers mens andre er rørformede blinkers.CS-generatorer bruker vanligvis sluttskjermer for å fjerne fuktighet fra ren damp, mens andre generatorer bruker bafler eller sykloner.
Noen gir en nesten solid jernpatina i fordelerrøret og det røde jernet som dekker det.Den forvirrede blokken danner en svart jernfilm med en jernoksid-rouge under og skaper et andre toppoverflatefenomen i form av en sotaktig rouge som er lettere å tørke av overflaten.
Som regel er denne jernholdige sotlignende avsetningen mye mer uttalt enn den jernrøde, og er mer mobil.På grunn av den økte oksidasjonstilstanden til jernet i kondensatet, har slammet som genereres i kondensatkanalen i bunnen av fordelingsrøret jernoksidslam på toppen av jernslammet.
Jernoksidrødmen passerer gjennom kondensatoppsamleren, blir synlig i avløpet, og topplaget gnis lett av overflaten.Vannkvalitet spiller en viktig rolle i den kjemiske sammensetningen av rødme.
Høyere hydrokarboninnhold resulterer i for mye sot i leppestiften, mens høyere silikainnhold resulterer i høyere silikainnhold, noe som resulterer i et jevnt eller blankt leppestiftlag.Som nevnt tidligere, er vannstandsskueglass også utsatt for korrosjon, slik at rusk og silika kommer inn i systemet.
Pistolen er en grunn til bekymring i dampsystemer da det kan dannes tykke lag som danner partikler.Disse partiklene er tilstede på dampoverflater eller i dampsteriliseringsutstyr.Følgende avsnitt beskriver mulige medikamenteffekter.
Som-is-SEM-ene i figur 7 og 8 viser den mikrokrystallinske naturen til klasse 2-karmin i tilfelle 1. En spesielt tett matrise av jernoksidkrystaller dannet på overflaten i form av en finkornet rest.Dekontaminerte og passiverte overflater viste korrosjonsskader som resulterte i en grov og litt porøs overflatetekstur som vist i figur 9 og 10.
NPP-skanning i fig.11 viser starttilstanden til den opprinnelige overflaten med tungt jernoksyd på. Den passiverte og fjernede overflaten (Figur 12) indikerer at den passive filmen nå har et forhøyet Cr-innhold (rød linje) over Fe (svart linje) ved > 1,0 Cr:Fe-forhold. Den passiverte og fjernede overflaten (Figur 12) indikerer at den passive filmen nå har et forhøyet Cr-innhold (rød linje) over Fe (svart linje) ved > 1,0 Cr:Fe-forhold. Пассивированная и обесточенная поверхность (рис. 12) указывает на то, что пассивная пленка теперь имерасивает повися ния) по сравнению с Fe (черная линия) при соотношении Cr:Fe > 1,0. Den passiverte og de-energiserte overflaten (fig. 12) indikerer at den passive filmen nå har et økt innhold av Cr (rød linje) sammenlignet med Fe (svart linje) i forholdet 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，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 босекет ная линия), чем Fe (черная линия), при соотношении Cr:Fe > 1,0. Den passiverte og rynkete overflaten (fig. 12) viser at den passiverte 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 hundrevis av ångstrøm tykk krystallinsk jernoksidfilm fra et basismetall- og avleiringslag med et jerninnhold på mer enn 65 %.
Den kjemiske sammensetningen av den passiverte og rynkete overflaten kan nå sammenlignes med passiverte polerte materialer.Sedimentet i tilfelle 1 er et klasse 2-sediment som kan dannes in situ;etter hvert som det akkumuleres, dannes det større partikler som vandrer med dampen.
I dette tilfellet vil den viste korrosjonen ikke 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-resultater at tykke lag nær overflaten har høyere nivåer av Fe og O (500 Å jernoksid; henholdsvis sitrongrønne og blå linjer), og 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 % ved overflaten til over 65 %.
Ved overflaten går O-nivået (lysegrønn linje) fra nesten 50 % i legeringen til nesten null ved en oksidfilmtykkelse på mer enn 700 Å. Ni (mørkegrønn linje) og Cr (rød linje) nivåene er ekstremt lave ved overflaten (< 4 %) og øker til normale nivåer (henholdsvis 11 % og 17 %) ved legeringsdybde. Ni (mørkegrønn linje) og Cr (rød linje) nivåene 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 увеличиваюния (<4%) og увеличиваюния (1% 1% инов) 7% соответственно) в глубине сплава. Nivåene av Ni (mørkegrønn linje) og Cr (rød linje) er ekstremt lave ved overflaten (<4 %) og øker til normale nivåer (henholdsvis 11 % og 17 %) dypt i legeringen.表面的Ni（深绿线）和Cr（红线）水平极低（<4%），而在合金深度处帰棹处帢加为 11 % 和 17 %）.表面的Ni（深绿线）和Cr（红线）水平极低（< 4%），而在合金深度处帰朰加处帢加咺 11 % Уровни Ni (темно-зеленая линия) og Cr (красная линия) på поверхности чрезвычайно низки (<4%) og увеличиваются не 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 i legeringen (henholdsvis 11 % og 17 %).
AES-bilde i fig.12 viser at det røde (jernoksid) laget er fjernet og passiveringsfilmen er gjenopprettet.I primærlaget på 15 Å er Cr-nivået (rød linje) høyere enn Fe-nivået (svart linje), som er en passiv film.Til å begynne med var Ni-innholdet på overflaten 9%, økende med 60–70 Å over Cr-nivået (± 16%), og deretter øke 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 lik Cr-nivået ved 15 Å og fortsetter å øke til legeringsnivået ved mer enn 65 % ved 150 Å. Fe-nivået er i utgangspunktet lavt (< 15 %) og senere lik Cr-nivået ved 15 Å og fortsetter å øke til legeringsnivået ved mer enn 65 % ved 150 Å. Уровень Fe вначале низкий (< 15%), позже равен уровню Cr при 15 Å и продолжает увеличиваться до урлавне спо5% сп5% . Fe-nivået er i utgangspunktet lavt (< 15 %), tilsvarer senere 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 时继续增加刄倏5%臐鈇 Fe 含量最初很低(< 15%)，后来在15 Å 时等于Cr 含量，并在150 Å 时继续增加刄倏5%臐鈇 Содержание Fe изначально низкое (< 15 %), позже оно равняется содержанию Cr при 15 Å и продолжает увелисяваться pluss 65 % på 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-nivåer øker til 25 % av overflaten ved 30 Å og synker til 17 % i legeringen.
Det forhøyede O-nivået nær overflaten (lysegrønn linje) synker til null etter en dybde på 120 Å.Denne analysen viste en godt utviklet overflatepassiveringsfilm.SEM-fotografiene i figurene 13 og 14 viser den grove, grove og porøse krystallinske naturen til overflatens 1. og 2. jernoksidlag.Den rynkete overflaten viser effekten av korrosjon på en delvis groper ujevn overflate (Figur 18-19).
De passiverte og rynkete overflatene vist i figur 13 og 14 tåler ikke alvorlig oksidasjon.Figurene 15 og 16 viser en gjenopprettet passiveringsfilm på en metalloverflate.