Kullanıcı deneyiminizi iyileştirmek için çerezler kullanıyoruz. Bu siteyi kullanmaya devam ederek çerez kullanımımızı kabul etmiş oluyorsunuz. Ek Bilgiler.
Saf veya saf buhar ilaçlama sistemleri; jeneratörler, kontrol vanaları, dağıtım boruları veya boru hatları, termodinamik veya denge termostatik kapanları, basınç göstergeleri, basınç düşürücüler, emniyet vanaları ve hacimsel akümülatörler içerir.
Bu parçaların çoğu 316 L paslanmaz çelikten üretilmiştir ve floropolimer contalar (tipik olarak politetrafloroetilen, diğer adıyla Teflon veya PTFE) ile yarı metal veya diğer elastomerik malzemeler içerir.
Bu bileşenler kullanım sırasında korozyona veya bozulmaya karşı hassastır ve bu da nihai Temiz Buhar (CS) tesisinin kalitesini etkiler. Bu makalede detaylandırılan proje, dört CS sistemi vaka çalışmasından paslanmaz çelik numunelerini değerlendirdi, proses ve kritik mühendislik sistemleri üzerindeki potansiyel korozyon etkilerinin riskini değerlendirdi ve yoğuşma suyunda partikül ve metalleri test etti.
Korozyona uğramış boru ve dağıtım sistemi bileşenlerinden alınan örnekler, korozyon yan ürünlerini incelemek için yerleştirildi. 9 Her özel durum için farklı yüzey koşulları değerlendirildi. Örneğin, standart kızarma ve korozyon etkileri değerlendirildi.
Referans numunelerinin yüzeyleri, görsel inceleme, Auger elektron spektroskopisi (AES), kimyasal analiz için elektron spektroskopisi (ESCA), taramalı elektron mikroskopisi (SEM) ve X-ışını fotoelektron spektroskopisi (XPS) kullanılarak bulanıklık birikintilerinin varlığı açısından değerlendirildi.
Bu yöntemler, korozyon ve birikintilerin fiziksel ve atomik özelliklerini ortaya çıkarmanın yanı sıra, teknik sıvıların veya nihai ürünlerin özelliklerini etkileyen temel faktörleri de belirleyebilir.
Paslanmaz çeliğin korozyon ürünleri, yüzeyin altında veya üstünde demir oksit tabakasının (siyah veya gri) altında veya üstünde demir oksitten oluşan bir karmin tabakası (kahverengi veya kırmızı) gibi birçok biçimde olabilir. Akış yönünde ilerleme yeteneği.
Demir oksit tabakası (siyah leke), buhar sterilizasyonundan sonra sterilizasyon odasının ve ekipmanların veya kapların yüzeylerinde görülebilen parçacıklar veya tortular ile kanıtlandığı gibi, tortular daha belirgin hale geldikçe zamanla kalınlaşabilir; bu da göç anlamına gelir. Yoğuşma suyu örneklerinin laboratuvar analizleri, çamurun dağılmış yapısını ve CS sıvısındaki çözünebilir metal miktarını göstermiştir.
Bu olayın birçok nedeni olmasına rağmen, genellikle ana etken CS jeneratörüdür. Yüzeylerde kırmızı demir oksit (kahverengi/kırmızı) ve havalandırma deliklerinde demir oksit (siyah/gri) bulunması ve bunların CS dağıtım sistemi boyunca yavaşça yayılması yaygın bir durumdur. 6
CS dağıtım sistemi, uzak bölgelerde veya ana dağıtım hattının ve çeşitli dallanma alt dağıtım hatlarının sonunda sonlanan, birden fazla kullanım noktasına sahip dallanma yapısına sahiptir. Sistem, potansiyel korozyon noktaları olabilecek belirli kullanım noktalarında basınç/sıcaklık düşüşünü başlatmaya yardımcı olmak için bir dizi regülatör içerebilir.
Korozyon, temiz buharın içinden akarken yoğuşmayı ve havayı uzaklaştırmak için sistemin çeşitli noktalarına yerleştirilen hijyenik tasarımlı kapanlarda, aşağı akış borularında/deşarj borularında veya yoğuşma başlığında da meydana gelebilir.
Çoğu durumda, pas birikintilerinin kapan üzerinde birikip yukarı doğru, bitişik boru hatlarına veya kullanım noktası toplayıcılarına doğru büyümesiyle ters yönde göç olasılığı yüksektir; kapanlarda veya diğer bileşenlerde oluşan pas, kaynağın yukarısında görülebilir ve sürekli olarak aşağı ve yukarı yönde göç eder.
Bazı paslanmaz çelik bileşenler, delta ferrit de dahil olmak üzere çeşitli orta ila yüksek düzeyde metalurjik yapılar sergiler. Ferrit kristallerinin, %1-5 gibi düşük oranlarda bile bulunabilmelerine rağmen, korozyon direncini azalttığı düşünülmektedir.
Ferrit, östenitik kristal yapısı kadar korozyona dayanıklı değildir, bu nedenle öncelikli olarak korozyona uğrar. Ferritler, ferrit probu ile doğru bir şekilde ve mıknatısla yarı doğru bir şekilde tespit edilebilir, ancak önemli sınırlamaları vardır.
Sistem kurulumundan, ilk devreye alma işlemine ve yeni bir CS jeneratörünün ve dağıtım borularının çalıştırılmasına kadar korozyona katkıda bulunan bir dizi faktör vardır:
Zamanla, bu gibi aşındırıcı elementler, demir ve demir karışımlarıyla karşılaştıklarında, birleştiklerinde ve üst üste geldiklerinde korozyon ürünleri oluşturabilirler. Siyah kurum genellikle önce jeneratörde, daha sonra jeneratörün tahliye borularında ve nihayetinde CS dağıtım sisteminin tamamında görülür.
SEM analizi, tüm yüzeyi kristaller ve diğer parçacıklarla kaplayan korozyon yan ürünlerinin mikro yapısını ortaya çıkarmak için gerçekleştirildi. Parçacıkların bulunduğu arka plan veya altta yatan yüzey, çeşitli demir kalitelerinden (Şekil 1-3) yaygın örneklere, yani silika/demir, kumlu, camsı, homojen tortulara (Şekil 4) kadar değişmektedir. Buhar kapanı körükleri de analiz edildi (Şekil 5-6).
AES testi, paslanmaz çeliğin yüzey kimyasını belirlemek ve korozyon direncini teşhis etmek için kullanılan analitik bir yöntemdir. Ayrıca, korozyon nedeniyle yüzey bozuldukça pasif filmin bozulmasını ve pasif filmdeki krom konsantrasyonunun azalmasını da gösterir.
Her bir numunenin yüzeyinin elementel bileşimini belirlemek için AES taramaları (yüzey elementlerinin derinlik boyunca konsantrasyon profilleri) kullanıldı.
SEM analizi ve geliştirme için kullanılan her bir bölge, tipik bölgelerden bilgi sağlamak üzere dikkatlice seçilmiştir. Her çalışma, en üst birkaç moleküler katmandan (katman başına yaklaşık 10 angstrom [Å] olarak tahmin edilmektedir) metal alaşımının derinliğine (200–1000 Å) kadar bilgi sağlamıştır.
Rouge'un tüm bölgelerinde önemli miktarlarda demir (Fe), krom (Cr), nikel (Ni), oksijen (O) ve karbon (C) tespit edilmiştir. AES verileri ve sonuçları vaka çalışması bölümünde özetlenmiştir.
Başlangıç ​​koşulları için genel AES sonuçları, yüzeyde alışılmadık derecede yüksek Fe ve O (demir oksitler) konsantrasyonlarına ve düşük Cr içeriğine sahip numunelerde güçlü oksidasyonun meydana geldiğini göstermektedir. Bu kızıl renkli birikinti, ürünü ve ürünle temas eden yüzeyleri kirletebilecek parçacıkların salınmasına neden olur.
Kızarıklık giderildikten sonra, "pasifleştirilmiş" numunelerde pasif filmin tamamen iyileştiği, Cr'nin Fe'den daha yüksek konsantrasyon seviyelerine ulaştığı, Cr:Fe yüzey oranının 1,0 ile 2,0 arasında değiştiği ve genel olarak demir oksidin bulunmadığı gözlemlendi.
Çeşitli pürüzlü yüzeyler, Fe, Cr, kükürt (S), kalsiyum (Ca), sodyum (Na), fosfor (P), azot (N) ve O ve C elementlerinin konsantrasyonlarını ve spektral oksidasyon durumlarını karşılaştırmak için XPS/ESCA kullanılarak analiz edildi (Tablo A).
Pasivasyon tabakasına yakın değerlerden, tipik olarak baz alaşımlarda bulunan daha düşük değerlere kadar krom içeriğinde belirgin bir fark vardır. Yüzeyde bulunan demir ve krom seviyeleri, farklı kalınlık ve kalitede pasivasyon birikintilerini temsil etmektedir. XPS testleri, temizlenmiş ve pasifleştirilmiş yüzeylere kıyasla pürüzlü yüzeylerde Na, C veya Ca'da bir artış olduğunu göstermiştir.
XPS testleri ayrıca demir kırmızısında (siyah) yüksek düzeyde C'nin yanı sıra kırmızıda Fe(x)O(y) (demir oksit) bulunduğunu da gösterdi. XPS verileri, hem kırmızı metali hem de ana metali değerlendirdiği için korozyon sırasında yüzey değişikliklerini anlamak için kullanışlı değildir. Sonuçları doğru bir şekilde değerlendirmek için daha büyük numunelerle ek XPS testleri gereklidir.
Önceki yazarlar da XPS verilerini değerlendirmede zorluk yaşamışlardır. 10 Çıkarma işlemi sırasında yapılan saha gözlemleri, karbon içeriğinin yüksek olduğunu ve genellikle işlem sırasında filtrasyon yoluyla uzaklaştırıldığını göstermiştir. Kırışıklık giderme işleminden önce ve sonra çekilen SEM mikrografları, korozyonu doğrudan etkileyen çukurlaşma ve gözeneklilik de dahil olmak üzere bu birikintilerin neden olduğu yüzey hasarını göstermektedir.
Pasivasyon sonrası XPS sonuçları, pasivasyon filmi yeniden oluşturulduğunda yüzeydeki Cr:Fe içerik oranının çok daha yüksek olduğunu ve böylece korozyon oranının ve yüzey üzerindeki diğer olumsuz etkilerin azaldığını göstermiştir.
Numune örnekleri, "işlenmemiş" yüzey ile pasifleştirilmiş yüzey arasında Cr:Fe oranında önemli bir artış gösterdi. Başlangıçtaki Cr:Fe oranları 0,6 ile 1,0 aralığında test edilirken, işlem sonrası pasifleştirme oranları 1,0 ile 2,5 arasında değişti. Elektropolize edilmiş ve pasifleştirilmiş paslanmaz çelikler için değerler 1,5 ile 2,5 arasındadır.
İşlem sonrası aşamaya tabi tutulan numunelerde, (AES kullanılarak belirlenen) Cr:Fe oranının maksimum derinliği 3 ila 16 Å arasında değişmiştir. Bu değerler, Coleman² ve Roll⁹ tarafından yayınlanan önceki çalışmalardan elde edilen verilerle olumlu bir şekilde karşılaştırılabilir. Tüm numunelerin yüzeylerinde standart seviyelerde Fe, Ni, O, Cr ve C bulunmuştur. Numunelerin çoğunda düşük seviyelerde P, Cl, S, N, Ca ve Na da tespit edilmiştir.
Bu kalıntılar kimyasal temizleyiciler, arıtılmış su veya elektroparlatma işlemlerine özgüdür. Daha detaylı analizde, yüzeyde ve östenit kristalinin farklı seviyelerinde silikon kirliliği tespit edildi. Kaynağın, su/buharın silika içeriği, mekanik parlatma işlemleri veya CS üretim hücresindeki çözünmüş veya aşınmış gözetleme camı olduğu düşünülmektedir.
CS sistemlerinde bulunan korozyon ürünlerinin büyük ölçüde değişkenlik gösterdiği bildirilmektedir. Bunun nedeni, bu sistemlerin değişken koşulları ve vanalar, tuzaklar ve diğer aksesuarlar gibi çeşitli bileşenlerin yerleştirilmesinden kaynaklanmaktadır; bu durum korozyona yol açabilir ve korozyon ürünlerine neden olabilir.
Ayrıca, sisteme sıklıkla uygun şekilde pasifleştirilmemiş yedek parçalar dahil edilir. Korozyon ürünleri, CS jeneratörünün tasarımından ve suyun kalitesinden de önemli ölçüde etkilenir. Bazı jeneratör setleri yeniden kaynatıcı iken diğerleri borulu flaşörlerdir. CS jeneratörleri genellikle temiz buhardan nemi uzaklaştırmak için uç elekleri kullanırken, diğer jeneratörler bölme levhaları veya siklonlar kullanır.
Bazıları dağıtım borusunda ve onu kaplayan kırmızı demirde neredeyse katı bir demir patinası oluşturur. Bölmeli blok, altında demir oksit kızarıklığı olan siyah bir demir filmi oluşturur ve yüzeyden daha kolay silinebilen isli bir kızarıklık şeklinde ikinci bir üst yüzey olgusu yaratır.
Genellikle bu demir-is benzeri tortu, demir kırmızısı olana göre çok daha belirgindir ve daha hareketlidir. Yoğuşma suyundaki demirin artan oksidasyon durumu nedeniyle, dağıtım borusunun altındaki yoğuşma kanalında oluşan çamurda, demir çamurunun üzerinde demir oksit çamuru da bulunur.
Demir oksit tabakası yoğuşma toplayıcısından geçer, giderde görünür hale gelir ve üst tabakası yüzeyden kolayca silinir. Su kalitesi, tabakanın kimyasal bileşiminde önemli bir rol oynar.
Daha yüksek hidrokarbon içeriği rujda çok fazla kurum oluşmasına neden olurken, daha yüksek silika içeriği daha yüksek silika içeriğine yol açarak pürüzsüz veya parlak bir ruj tabakası oluşturur. Daha önce de belirtildiği gibi, su seviyesi gösterge camları da korozyona eğilimlidir ve bu da sisteme toz ve silika girmesine neden olur.
Buhar sistemlerinde kalın tabakalar oluşarak parçacıklar meydana getirebileceğinden, tabanca endişe kaynağıdır. Bu parçacıklar buhar yüzeylerinde veya buhar sterilizasyon ekipmanlarında bulunur. Aşağıdaki bölümlerde olası ilaç etkileri açıklanmaktadır.
Şekil 7 ve 8'deki mevcut durum SEM görüntüleri, 1. durumda sınıf 2 karminin mikrokristalin yapısını göstermektedir. Yüzeyde ince taneli bir kalıntı şeklinde özellikle yoğun bir demir oksit kristal matrisi oluşmuştur. Dekontamine edilmiş ve pasifleştirilmiş yüzeyler, Şekil 9 ve 10'da gösterildiği gibi pürüzlü ve hafif gözenekli bir yüzey dokusuna neden olan korozyon hasarı göstermiştir.
Şekil 11'deki NPP taraması, üzerinde yoğun demir oksit bulunan orijinal yüzeyin başlangıç ​​durumunu göstermektedir. Pasifleştirilmiş ve pas giderme işlemi yapılmış yüzey (Şekil 12), pasif filmin artık > 1,0 Cr:Fe oranında Fe'nin (siyah çizgi) üzerinde daha yüksek bir Cr (kırmızı çizgi) içeriğine sahip olduğunu göstermektedir. Pasifleştirilmiş ve pas giderme işlemi yapılmış yüzey (Şekil 12), pasif filmin artık > 1,0 Cr:Fe oranında Fe'nin (siyah çizgi) üzerinde daha yüksek bir Cr (kırmızı çizgi) içeriğine sahip olduğunu göstermektedir. Пассивированная и обесточенная поверхность (рис. 12) указывает на то, что пассивная пленка теперь имеет повышенное содержание Cr (красная линия) по сравнению с Fe (черная линия) при соотношении Cr:Fe > 1,0. Pasifleştirilmiş ve enerjisi alınmış yüzey (Şekil 12), Cr:Fe > 1.0 oranında pasif filmin artık Fe'ye (siyah çizgi) kıyasla Cr (kırmızı çizgi) içeriğinin arttığını göstermektedir.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（黑线），Cr:Fe 比率> 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 имеет более высокое содержание Cr (красная линия), чем Fe (черная линия), при соотношении Cr:Fe > 1,0. Pasifleştirilmiş ve buruşmuş yüzey (Şekil 12), Cr:Fe oranı > 1,0 olduğunda pasifleştirilmiş filmin artık Fe'den (siyah çizgi) daha yüksek bir Cr içeriğine (kırmızı çizgi) sahip olduğunu göstermektedir.
Daha ince (< 80 Å) bir pasifleştirici krom oksit filmi, demir içeriği %65'in üzerinde olan bir ana metal ve pul tabakasından elde edilen yüzlerce angstrom kalınlığındaki kristal demir oksit filminden daha koruyucudur.
Pasifleştirilmiş ve kırışmış yüzeyin kimyasal bileşimi artık pasifleştirilmiş cilalı malzemelerle karşılaştırılabilir. 1. durumdaki tortu, yerinde oluşabilen 2. sınıf bir tortudur; biriktikçe, buharla birlikte hareket eden daha büyük parçacıklar oluşur.
Bu durumda, görülen korozyon ciddi kusurlara veya yüzey kalitesinin bozulmasına yol açmayacaktır. Normal kırışıklık, yüzey üzerindeki aşındırıcı etkiyi azaltacak ve görünür hale gelebilecek güçlü parçacık göçü olasılığını ortadan kaldıracaktır.
Şekil 11'de, AES sonuçları, yüzeye yakın kalın katmanların daha yüksek Fe ve O seviyelerine (500 Å demir oksit; sırasıyla limon yeşili ve mavi çizgiler) sahip olduğunu ve Fe, Ni, Cr ve O'nun katkılı seviyelerine geçiş yaptığını göstermektedir. Fe konsantrasyonu (mavi çizgi), diğer metallerin herhangi birinden çok daha yüksektir ve yüzeyde %35'ten alaşımda %65'in üzerine çıkmaktadır.
Yüzeyde, O seviyesi (açık yeşil çizgi), alaşımda yaklaşık %50'den, 700 Å'den fazla bir oksit film kalınlığında neredeyse sıfıra iner. Yüzeyde Ni (koyu yeşil çizgi) ve Cr (kırmızı çizgi) seviyeleri son derece düşüktür (< %4) ve alaşım derinliğinde normal seviyelere (sırasıyla %11 ve %17) yükselir. Yüzeyde Ni (koyu yeşil çizgi) ve Cr (kırmızı çizgi) seviyeleri son derece düşüktür (< %4) ve alaşım derinliğinde normal seviyelere (sırasıyla %11 ve %17) yükselir. Уровни Ni (темно-зеленая линия) ve Cr (красная линия) чрезвычайно низки на поверхности (<%4) ve увеличиваются до normal şartlarda (%11 ve %17 oranında) iyi durumda. Yüzeyde Ni (koyu yeşil çizgi) ve Cr (kırmızı çizgi) seviyeleri son derece düşüktür (<%4) ve alaşımın derinliklerine doğru normal seviyelere (sırasıyla %11 ve %17) yükselir.表面的Ni（深绿线）和Cr（红线）水平极低（< %4），在合金深度处增加到正常水平（分别为%11 ve %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) ve Cr (красная линия) на поверхности чрезвычайно низки (<%4) ve увеличиваются до нормального уровня в глубине сплава (%11 ve %17 соответственно). Yüzeydeki Ni (koyu yeşil çizgi) ve Cr (kırmızı çizgi) seviyeleri son derece düşüktür (<%4) ve alaşımın derinliklerine doğru normal seviyelere yükselir (sırasıyla %11 ve %17).
Şekil 12'deki AES görüntüsü, kırmızı (demir oksit) tabakasının çıkarıldığını ve pasivasyon filminin geri kazanıldığını göstermektedir. 15 Å'lık birincil tabakada, Cr seviyesi (kırmızı çizgi), Fe seviyesinden (siyah çizgi) daha yüksektir; bu da pasif bir filmdir. Başlangıçta, yüzeydeki Ni içeriği %9 idi, Cr seviyesinin (± %16) 60-70 Å üzerinde artarak 200 Å'lık alaşım seviyesine kadar yükseldi.
Karbon seviyesi (mavi çizgi) %2'den başlayarak 30 Å'da sıfıra düşüyor. Fe seviyesi başlangıçta düşüktür (< %15) ve daha sonra 15 Å'da Cr seviyesine eşit olur ve 150 Å'da %65'in üzerinde alaşım seviyesine kadar artmaya devam eder. Fe seviyesi başlangıçta düşüktür (< %15) ve daha sonra 15 Å'da Cr seviyesine eşit olur ve 150 Å'da %65'in üzerinde alaşım seviyesine kadar artmaya devam eder. Уровень Fe вначале низкий (< 15%), позже равен уровню Cr 15 yaşında ve увеличиваться до уровня сплава более 150'den itibaren %65. Fe seviyesi başlangıçta düşüktür (< %15), daha sonra 15 Å'da Cr seviyesine eşitlenir ve 150 Å'da %65'in üzerinde alaşım seviyesine kadar artmaya devam eder. Fe 含量最初很低(< 15%)，后来在15 Å 时等于Cr 含量，并在150 Å 时继续增加到超过%65 bu çok önemli. Fe 含量最初很低(< 15%)，后来在15 Å 时等于Cr 含量，并在150 Å 时继续增加到超过%65 bu çok önemli. Содержание Fe изначально низкое (< 15 %), позже оно равняется содержанию Cr 15 Å'dan itibaren ve продолжает увеличиваться 150 yıl'a kadar %65 oranında artış var. Başlangıçta Fe içeriği düşüktür (< %15), daha sonra 15 Å'da Cr içeriğine eşit olur ve alaşım içeriği 150 Å'da %65'in üzerine çıkana kadar artmaya devam eder.Krom seviyeleri 30 Å'da yüzeyin %25'ine kadar artarken, alaşımda %17'ye düşmektedir.
Yüzeye yakın yüksek O seviyesi (açık yeşil çizgi), 120 Å derinlikten sonra sıfıra düşmektedir. Bu analiz, iyi gelişmiş bir yüzey pasivasyon filmini göstermiştir. Şekil 13 ve 14'teki SEM fotoğrafları, yüzeydeki 1. ve 2. demir oksit katmanlarının pürüzlü, pürüzlü ve gözenekli kristal yapısını göstermektedir. Kırışık yüzey, kısmen çukurlaşmış pürüzlü bir yüzeyde korozyonun etkisini göstermektedir (Şekil 18-19).
Şekil 13 ve 14'te gösterilen pasifleştirilmiş ve kırışmış yüzeyler şiddetli oksidasyona dayanmaz. Şekil 15 ve 16, metal bir yüzey üzerindeki restore edilmiş bir pasifleştirme filmini göstermektedir.