Na zlepšenie vášho zážitku používame súbory cookie. Pokračovaním v prehliadaní tejto stránky súhlasíte s používaním súborov cookie. Ďalšie informácie.
Čisté alebo čisto parné farmaceutické systémy zahŕňajú generátory, regulačné ventily, rozvodné potrubia alebo rozvody, termodynamické alebo rovnovážne termostatické odvádzače, tlakomery, redukčné ventily, poistné ventily a objemové akumulátory.
Väčšina týchto dielov je vyrobená z nehrdzavejúcej ocele 316 L a obsahuje fluórpolymérové ​​tesnenia (zvyčajne polytetrafluóretylén, tiež známy ako teflón alebo PTFE), ako aj polokovové alebo iné elastomérne materiály.
Tieto komponenty sú počas používania náchylné na koróziu alebo degradáciu, čo ovplyvňuje kvalitu hotového zariadenia na čistú paru (CS). Projekt podrobne opísaný v tomto článku hodnotil vzorky nehrdzavejúcej ocele zo štyroch prípadových štúdií systémov CS, posúdil riziko potenciálnych vplyvov korózie na procesné a kritické technické systémy a testoval sa obsah častíc a kovov v kondenzáte.
Vzorky skorodovaných potrubných a rozvodných komponentov sa umiestnia na skúmanie vedľajších produktov korózie. 9 Pre každý konkrétny prípad sa vyhodnotili rôzne povrchové podmienky. Napríklad sa vyhodnotili štandardné účinky začervenania a korózie.
Povrchy referenčných vzoriek boli hodnotené na prítomnosť červených usadenín pomocou vizuálnej kontroly, Augerovej elektrónovej spektroskopie (AES), elektrónovej spektroskopie pre chemickú analýzu (ESCA), skenovacej elektrónovej mikroskopie (SEM) a röntgenovej fotoelektrónovej spektroskopie (XPS).
Tieto metódy dokážu odhaliť fyzikálne a atómové vlastnosti korózie a usadenín, ako aj určiť kľúčové faktory, ktoré ovplyvňujú vlastnosti technických kvapalín alebo konečných produktov.
Produkty korózie z nehrdzavejúcej ocele môžu mať mnoho foriem, ako napríklad karmínová vrstva oxidu železa (hnedá alebo červená) na povrchu pod alebo nad vrstvou oxidu železa (čierna alebo sivá)2. Schopnosť migrovať po prúde.
Vrstva oxidu železa (čierna červenka) sa môže časom zhrubnúť, pretože usadeniny sa stávajú výraznejšími, o čom svedčia častice alebo usadeniny viditeľné na povrchoch sterilizačnej komory a zariadenia alebo nádob po sterilizácii parou, dochádza k migrácii. Laboratórna analýza vzoriek kondenzátu ukázala dispergovaný charakter kalu a množstvo rozpustných kovov v kvapaline CS. štyri
Hoci existuje mnoho dôvodov tohto javu, hlavným prispievateľom je zvyčajne generátor CS. Nie je nezvyčajné nájsť červený oxid železa (hnedý/červený) na povrchoch a oxid železa (čierny/sivý) vo vetracích otvoroch, ktoré pomaly prechádzajú distribučným systémom CS. 6
Distribučný systém CS je rozvetvená konfigurácia s viacerými odbernými bodmi končiacimi v odľahlých oblastiach alebo na konci hlavného zberača a rôznych odbočných podzberačov. Systém môže obsahovať niekoľko regulátorov, ktoré pomáhajú spustiť zníženie tlaku/teploty v špecifických odberných bodoch, ktoré môžu byť potenciálnymi bodmi korózie.
Korózia sa môže vyskytnúť aj v hygienicky navrhnutých odvádzačoch kondenzátu, ktoré sú umiestnené na rôznych miestach systému na odstránenie kondenzátu a vzduchu z prúdiacej čistej pary cez odvádzač, potrubie za ním/výtlačné potrubie alebo zberač kondenzátu.
Vo väčšine prípadov je pravdepodobná spätná migrácia, kde sa na lapači hromadia usadeniny hrdze a rastú proti prúdu do a za susedné potrubia alebo zberače v mieste odberu; hrdza, ktorá sa tvorí v lapačoch alebo iných komponentoch, je viditeľná proti prúdu od zdroja s neustálou migráciou po prúde aj proti prúdu.
Niektoré komponenty z nehrdzavejúcej ocele tiež vykazujú rôzne stredné až vysoké hladiny metalurgických štruktúr vrátane delta feritu. Predpokladá sa, že feritové kryštály znižujú odolnosť proti korózii, aj keď môžu byť prítomné len v 1 – 5 %.
Ferit tiež nie je tak odolný voči korózii ako austenitická kryštalická štruktúra, takže bude prednostne korodovať. Ferity je možné presne detegovať feritovou sondou a čiastočne presne magnetom, ale existujú značné obmedzenia.
Od nastavenia systému, cez počiatočné uvedenie do prevádzky až po spustenie nového generátora CS a rozvodného potrubia existuje niekoľko faktorov, ktoré prispievajú ku korózii:
V priebehu času môžu takéto korozívne prvky vytvárať produkty korózie, keď sa stretnú, zmiešajú a prekrývajú so zmesami železa a železa. Čierne sadze sa zvyčajne objavujú najprv v generátore, potom vo výtlačnom potrubí generátora a nakoniec v celom distribučnom systéme CS.
SEM analýza bola vykonaná na odhalenie mikroštruktúry vedľajších produktov korózie, ktoré pokrývajú celý povrch kryštálmi a inými časticami. Pozadie alebo podkladový povrch, na ktorom sa častice nachádzajú, sa líši od rôznych druhov železa (obr. 1-3) až po bežné vzorky, a to kremičité/železné, piesčité, sklovité, homogénne usadeniny (obr. 4). Analyzované boli aj vlnovce odvádzača kondenzátu (obr. 5-6).
AES testovanie je analytická metóda používaná na určenie povrchovej chémie nehrdzavejúcej ocele a diagnostikovanie jej odolnosti voči korózii. Taktiež ukazuje zhoršenie pasívneho filmu a pokles koncentrácie chrómu v pasívnom filme, keď sa povrch zhoršuje v dôsledku korózie.
Na charakterizáciu elementárneho zloženia povrchu každej vzorky boli použité AES skeny (koncentračné profily povrchových prvkov v hĺbke).
Každé miesto použité na SEM analýzu a augmentáciu bolo starostlivo vybrané tak, aby poskytovalo informácie z typických oblastí. Každá štúdia poskytla informácie od niekoľkých vrchných molekulárnych vrstiev (odhadovaných na 10 angstrômov [Å] na vrstvu) až po hĺbku kovovej zliatiny (200 – 1 000 Å).
Vo všetkých oblastiach Rouge bolo zaznamenané významné množstvo železa (Fe), chrómu (Cr), niklu (Ni), kyslíka (O) a uhlíka (C). Údaje a výsledky AES sú uvedené v časti prípadovej štúdie.
Celkové výsledky AES pre počiatočné podmienky ukazujú, že na vzorkách s nezvyčajne vysokými koncentráciami Fe a O (oxidy železa) a nízkym obsahom Cr na povrchu dochádza k silnej oxidácii. Tento červený nános vedie k uvoľňovaniu častíc, ktoré môžu kontaminovať produkt a povrchy, ktoré sú s produktom v kontakte.
Po odstránení náteru „pasivované“ vzorky vykazovali úplnú obnovu pasívneho filmu, pričom Cr dosiahol vyššie koncentračné úrovne ako Fe, s povrchovým pomerom Cr:Fe v rozmedzí od 1,0 do 2,0 a celkovou absenciou oxidu železa.
Rôzne drsné povrchy boli analyzované pomocou XPS/ESCA na porovnanie elementárnych koncentrácií a spektrálnych oxidačných stavov Fe, Cr, síry (S), vápnika (Ca), sodíka (Na), fosforu (P), dusíka (N) a O a C (tabuľka A).
Existuje zreteľný rozdiel v obsahu Cr od hodnôt blízkych pasivačnej vrstve až po nižšie hodnoty, ktoré sa typicky nachádzajú v základných zliatinách. Hladiny železa a chrómu nachádzajúce sa na povrchu predstavujú rôzne hrúbky a stupne červených nánosov. Testy XPS preukázali zvýšenie obsahu Na, C alebo Ca na drsných povrchoch v porovnaní s čistenými a pasivovanými povrchmi.
XPS testovanie tiež ukázalo vysoké hladiny uhlíka v červenom železe (čiernom) červenom, ako aj Fe(x)O(y) (oxid železa) v červenom. Údaje z XPS nie sú užitočné na pochopenie zmien povrchu počas korózie, pretože hodnotia červený aj základný kov. Na správne vyhodnotenie výsledkov je potrebné ďalšie XPS testovanie s väčšími vzorkami.
Predchádzajúci autori mali tiež ťažkosti s vyhodnotením údajov XPS. 10 Terénne pozorovania počas procesu odstraňovania ukázali, že obsah uhlíka je vysoký a zvyčajne sa odstraňuje filtráciou počas spracovania. SEM mikrofotografie zhotovené pred a po ošetrení na odstránenie vrások ilustrujú poškodenie povrchu spôsobené týmito usadeninami, vrátane jamkovej tvorby a pórovitosti, ktoré priamo ovplyvňujú koróziu.
Výsledky XPS po pasivácii ukázali, že pomer obsahu Cr:Fe na povrchu bol oveľa vyšší, keď bola pasivačná vrstva znovu vytvorená, čím sa znížila rýchlosť korózie a iných nepriaznivých účinkov na povrch.
Vzorky kupónov vykazovali významný nárast pomeru Cr:Fe medzi povrchom „ako je“ a pasivovaným povrchom. Počiatočné pomery Cr:Fe boli testované v rozsahu 0,6 až 1,0, zatiaľ čo pasivačné pomery po úprave sa pohybovali od 1,0 do 2,5. Hodnoty pre elektrolyticky leštené a pasivované nehrdzavejúce ocele sú medzi 1,5 a 2,5.
Vo vzorkách podrobených následnému spracovaniu sa maximálna hĺbka pomeru Cr:Fe (stanovená pomocou AES) pohybovala od 3 do 16 Å. Tieto hodnoty sa priaznivo porovnávajú s údajmi z predchádzajúcich štúdií publikovaných Colemanom2 a Rollom.9 Povrchy všetkých vzoriek mali štandardné hladiny Fe, Ni, O, Cr a C. Vo väčšine vzoriek sa tiež zistili nízke hladiny P, Cl, S, N, Ca a Na.
Tieto zvyšky sú typické pre chemické čistiace prostriedky, čistenú vodu alebo elektrolytické leštenie. Pri ďalšej analýze sa zistila určitá kontaminácia kremíkom na povrchu a na rôznych úrovniach samotného austenitického kryštálu. Zdrojom sa zdá byť obsah kremíka vo vode/pare, mechanické leštidlá alebo rozpustené alebo leptané priezor v cele na výrobu CS.
Uvádza sa, že produkty korózie nachádzajúce sa v systémoch CS sa značne líšia. Je to spôsobené rôznymi podmienkami týchto systémov a umiestnením rôznych komponentov, ako sú ventily, odvádzače a iné príslušenstvo, ktoré môžu viesť ku korozívnym podmienkam a produktom korózie.
Okrem toho sa do systému často zavádzajú náhradné komponenty, ktoré nie sú správne pasivované. Produkty korózie sú tiež významne ovplyvnené konštrukciou generátora CS a kvalitou vody. Niektoré typy generátorových súprav sú reboilery, zatiaľ čo iné sú rúrkové preplachovače. Generátory CS zvyčajne používajú koncové clony na odstraňovanie vlhkosti z čistej pary, zatiaľ čo iné generátory používajú prepážky alebo cyklóny.
Niektoré vytvárajú takmer pevnú železnú patinu v rozvodnom potrubí a červenom železe, ktoré ho pokrýva. Zrazený blok vytvára čierny železný film s oxidovým nánosom železa pod ním a vytvára druhý povrchový jav v podobe sadzového nánosu, ktorý sa ľahšie zotrie z povrchu.
Tento železnatý sadzovitý nános je spravidla oveľa výraznejší ako železočervený a je mobilnejší. V dôsledku zvýšeného oxidačného stavu železa v kondenzáte má kal vytvorený v kondenzačnom kanáli na dne rozvodného potrubia na vrchu železného kalu kal oxidu železa.
Oxid železitý oxid prechádza cez zberač kondenzátu, stáva sa viditeľným v odtoku a vrchná vrstva sa ľahko zotrie z povrchu. Kvalita vody hrá dôležitú úlohu v chemickom zložení oxidu železitého.
Vyšší obsah uhľovodíkov vedie k nadmernému množstvu sadzí v rúži, zatiaľ čo vyšší obsah oxidu kremičitého má za následok vyšší obsah oxidu kremičitého, čo má za následok hladkú alebo lesklú vrstvu rúžu. Ako už bolo spomenuté, kontrolné okienka hladiny vody sú tiež náchylné na koróziu, čo umožňuje vniknutie nečistôt a oxidu kremičitého do systému.
Pištoľ je v parných systémoch dôvodom na obavy, pretože sa môžu tvoriť hrubé vrstvy, ktoré tvoria častice. Tieto častice sú prítomné na parných povrchoch alebo v zariadeniach na parnú sterilizáciu. Nasledujúce časti opisujú možné účinky liekov.
SEM snímky „As-Is“ na obrázkoch 7 a 8 ukazujú mikrokryštalickú povahu karmínu triedy 2 v prípade 1. Na povrchu sa vytvorila obzvlášť hustá matrica kryštálov oxidu železa vo forme jemnozrnného zvyšku. Dekontaminované a pasivované povrchy vykazovali poškodenie koróziou, čo malo za následok drsnú a mierne pórovitú textúru povrchu, ako je znázornené na obrázkoch 9 a 10.
NPP sken na obr. 11 zobrazuje počiatočný stav pôvodného povrchu s ťažkým oxidom železa. Pasivovaný a zbavený rudnutia povrch (obrázok 12) naznačuje, že pasívny film má teraz zvýšený obsah Cr (červená čiara) nad obsah Fe (čierna čiara) pri pomere Cr:Fe > 1,0. Pasivovaný a zbavený rudnutia povrch (obrázok 12) naznačuje, že pasívny film má teraz zvýšený obsah Cr (červená čiara) nad obsah Fe (čierna čiara) pri pomere Cr:Fe > 1,0. Пассивированная и обесточенная поверхность (рис. 12) указывает на то, что пасперьнаѿ имеет повышенное содержание Cr (красная линия) по сравнению с Fe (черная линия) при соо.Feно1 Cr. Pasivovaný a deenergizovaný povrch (obr. 12) naznačuje, že pasívny film má teraz zvýšený obsah Cr (červená čiara) v porovnaní s Fe (čierna čiara) pri pomere Cr:Fe > 1,0.钝化和去皱表面（图12）表明，钝化膜现在的Cr（红线）含量高于纎Fe（黑纎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 (рис. 12) показывает, что пассивированьная имеет более высокое содержание Cr (красная линия), чем Fe (черная линия), при соотношении >1,0F Cr. Pasivovaný a zvrásnený povrch (obr. 12) ukazuje, že pasivovaný film má teraz vyšší obsah Cr (červená čiara) ako Fe (čierna čiara) pri pomere Cr:Fe > 1,0.
Tenší (< 80 Å) pasivačný film oxidu chrómu má lepšiu ochranu ako stovky angstrômov hrubý film kryštalického oxidu železa zo základného kovu a vrstvy okovín s obsahom železa viac ako 65 %.
Chemické zloženie pasivovaného a zvrásneného povrchu je teraz porovnateľné s pasivovanými leštenými materiálmi. Sediment v prípade 1 je sediment triedy 2, ktorý sa môže tvoriť in situ; pri jeho hromadení sa tvoria väčšie častice, ktoré migrujú s parou.
V tomto prípade prejavená korózia nepovedie k vážnym chybám ani zhoršeniu kvality povrchu. Bežné zvrásnenie zníži korozívny účinok na povrch a eliminuje možnosť silnej migrácie častíc, ktoré by sa mohli stať viditeľnými.
Na obrázku 11 výsledky AES ukazujú, že hrubé vrstvy v blízkosti povrchu majú vyššie hladiny Fe a O (500 Å oxidu železa; citrónovo zelená a modrá čiara), ktoré prechádzajú do dopovaných hladín Fe, Ni, Cr a O. Koncentrácia Fe (modrá čiara) je oveľa vyššia ako u akéhokoľvek iného kovu, pričom sa zvyšuje z 35 % na povrchu na viac ako 65 % v zliatine.
Na povrchu sa hladina O (svetlozelená čiara) zvyšuje z takmer 50 % v zliatine na takmer nulu pri hrúbke oxidového filmu viac ako 700 Å. Hladiny Ni (tmavozelená čiara) a Cr (červená čiara) sú na povrchu extrémne nízke (< 4 %) a v hĺbke zliatiny sa zvyšujú na normálne úrovne (11 % a 17 %). Hladiny Ni (tmavozelená čiara) a Cr (červená čiara) sú na povrchu extrémne nízke (< 4 %) a v hĺbke zliatiny sa zvyšujú na normálne úrovne (11 % a 17 %). Уровни Ni (темно-зеленая линия) a Cr (красная линия) чрезвычайно низки на поверхности (<4%) до нормального уровня (11 % a 17 % соответственно) v глубине сплава. Hladiny Ni (tmavozelená čiara) a Cr (červená čiara) sú na povrchu extrémne nízke (<4 %) a hlboko v zliatine stúpajú na normálne úrovne (11 % a 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) a Cr (красная линия) на поверхности чрезвычайно низики (<4%) до нормального уровня в глубине сплава (11% a 17% соответственно). Hladiny Ni (tmavozelená čiara) a Cr (červená čiara) na povrchu sú extrémne nízke (<4 %) a hlboko v zliatine sa zvyšujú na normálne úrovne (11 % a 17 %).
Obrázok AES na obr. 12 ukazuje, že vrstva rouge (oxid železa) bola odstránená a pasivačný film bol obnovený. V primárnej vrstve s hrúbkou 15 Å je hladina Cr (červená čiara) vyššia ako hladina Fe (čierna čiara), čo je pasívny film. Spočiatku bol obsah Ni na povrchu 9 %, potom sa zvýšil o 60 – 70 Å nad hladinu Cr (± 16 %) a potom sa zvýšil na úroveň zliatiny 200 Å.
Počnúc 2 % klesá hladina uhlíka (modrá čiara) na nulu pri 30 Å. Hladina železa je spočiatku nízka (< 15 %) a neskôr sa rovná hladine chrómu pri 15 Å a naďalej sa zvyšuje až na úroveň zliatiny viac ako 65 % pri 150 Å. Hladina železa je spočiatku nízka (< 15 %) a neskôr sa rovná hladine chrómu pri 15 Å a naďalej sa zvyšuje až na úroveň zliatiny viac ako 65 % pri 150 Å. Уровень Fe вначале низкий (< 15%), позже равен уровню Cr при 15 Å и продолжаедолжаедолжаедолжает уверьсвояваутиововиваутиововиваутиововиваутиововиваутовню сплава более 65 % z 150 Å. Hladina železa (Fe) je spočiatku nízka (< 15 %), neskôr sa vyrovná hladine Cr pri 15 Å a naďalej sa zvyšuje na viac ako 65 % úrovne zliatiny pri 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5%5腶趶的合金含量。 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5%5腶趶的合金含量。 Содержание Fe изначально низкое (< 15 %), позже оно равняется содержанию Cr при 15 прожа и увеличиваться до содержания сплава более 65 % при 150 Å. Obsah Fe je spočiatku nízky (< 15 %), neskôr sa vyrovná obsahu Cr pri 15 Å a naďalej sa zvyšuje, až kým obsah zliatiny nepresiahne 65 % pri 150 Å.Hladiny Cr sa zvyšujú na 25 % povrchu pri 30 Å a klesajú na 17 % v zliatine.
Zvýšená hladina O v blízkosti povrchu (svetlozelená čiara) klesá na nulu po hĺbke 120 Å. Táto analýza preukázala dobre vyvinutý povrchový pasivačný film. SEM fotografie na obrázkoch 13 a 14 ukazujú drsnú, drsnú a pórovitú kryštalickú povahu povrchovej 1. a 2. vrstvy oxidu železa. Zvrásnený povrch ukazuje vplyv korózie na čiastočne jamkovo drsný povrch (obrázky 18-19).
Pasivované a zvrásnené povrchy znázornené na obrázkoch 13 a 14 neodolávajú silnej oxidácii. Obrázky 15 a 16 zobrazujú obnovený pasivačný film na kovovom povrchu.