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I sistemi farmaceutici à vapore puru o puru includenu generatori, valvole di cuntrollu, tubi o pipeline di distribuzione, trappole termostatiche termodinamiche o d'equilibriu, manometri, riduttori di pressione, valvole di sicurezza è accumulatori volumetrici.
A maiò parte di ste parte sò fatte d'acciaiu inox 316 L è cuntenenu guarnizioni in fluoropolimeru (tipicamente politetrafluoroetilene, cunnisciutu ancu cum'è Teflon o PTFE), è ancu materiali semi-metallici o altri materiali elastomerichi.
Questi cumpunenti sò suscettibili à a currusione o à a degradazione durante l'usu, ciò chì affetta a qualità di l'utilità Clean Steam (CS) finita. U prugettu detallatu in questu articulu hà valutatu campioni d'acciaio inox da quattru studii di casu di u sistema CS, hà valutatu u risicu di putenziali impatti di currusione nantu à i sistemi di prucessu è d'ingegneria critichi, è hà fattu teste per particelle è metalli in u condensatu.
Campioni di tubazioni è cumpunenti di u sistema di distribuzione currusi sò piazzati per investigà i sottoprodotti di currusione. 9 Per ogni casu specificu, sò state valutate diverse cundizioni di superficia. Per esempiu, sò stati valutati l'effetti standard di blush è di currusione.
E superfici di i campioni di riferimentu sò state valutate per a presenza di depositi di rossore utilizendu ispezione visuale, spettroscopia elettronica Auger (AES), spettroscopia elettronica per analisi chimica (ESCA), microscopia elettronica à scansione (SEM) è spettroscopia fotoelettronica à raggi X (XPS).
Questi metudi ponu rivelà e proprietà fisiche è atomiche di a corrosione è di i depositi, è ancu determinà i fattori chjave chì influenzanu e proprietà di i fluidi tecnichi o di i prudutti finali.
I prudutti di corrosione di l'acciaiu inox ponu piglià parechje forme, cum'è un stratu carminiu d'ossidu di ferru (marrone o rossu) nantu à a superficia sottu o sopra u stratu d'ossidu di ferru (neru o grisgiu)2. Capacità di migrà à valle.
U stratu d'ossidu di ferru (neru rossu) pò addensassi cù u tempu mentre i depositi diventanu più pronunciati, cum'è evidenziatu da particelle o depositi visibili nantu à e superfici di a camera di sterilizazione è di l'attrezzatura o di i cuntenitori dopu a sterilizazione à vapore, ci hè una migrazione. L'analisi di laburatoriu di i campioni di condensatu hà mostratu a natura dispersa di u fangu è a quantità di metalli solubili in u fluidu CS. quattru
Ancu s'ellu ci sò parechje ragioni per questu fenomenu, u generatore CS hè di solitu u principale cuntributore. Ùn hè micca raru di truvà ossidu di ferru rossu (marrone/rossu) nantu à e superfici è ossidu di ferru (neru/grisgiu) in e prese d'aria chì migranu pianu pianu attraversu u sistema di distribuzione CS. 6
U sistema di distribuzione CS hè una cunfigurazione ramificata cù parechji punti d'usu chì finiscenu in zone remote o à a fine di u cullettore principale è di diversi sottocollettori di diramazione. U sistema pò include una quantità di regulatori per aiutà à inizià a riduzione di pressione/temperatura in punti d'usu specifici chì ponu esse punti potenziali di corrosione.
A currusione pò ancu accade in sifoni di cuncepimentu igienicu chì sò piazzati in diversi punti di u sistema per rimuovere u condensatu è l'aria da u vapore pulitu chì scorri attraversu u sifone, e tubazioni a valle / e tubazioni di scaricu o u cullettore di condensatu.
In a maiò parte di i casi, a migrazione inversa hè prubabile induve i depositi di ruggine s'accumulanu nantu à a trappula è crescenu à monte in è oltre e tubazioni adiacenti o i cullettori di u puntu d'usu; a ruggine chì si forma in e trappule o altri cumpunenti pò esse vista à monte di a fonte cù una migrazione custante à valle è à monte.
Certi cumpunenti in acciaio inox presentanu ancu diversi livelli moderati à alti di strutture metallurgiche, cumprese a ferrite delta. Si crede chì i cristalli di ferrite riducenu a resistenza à a corrosione, ancu s'elli ponu esse presenti in solu 1-5%.
A ferrite ùn hè micca cusì resistente à a currusione cum'è a struttura cristallina austenitica, dunque si corroderà preferibilmente. E ferriti ponu esse rilevate accuratamente cù una sonda di ferrite è semi-accurate cù un magnete, ma ci sò limitazioni significative.
Da a cunfigurazione di u sistema, à a messa in serviziu iniziale, è à l'avviamentu di un novu generatore CS è di e tubazioni di distribuzione, ci sò parechji fattori chì cuntribuiscenu à a currusione:
Cù u tempu, l'elementi currusivi cum'è questi ponu pruduce prudutti di currusione quand'elli si scontranu, si combinanu è si sovrappongenu cù miscele di ferru è ferru. A fuliggine nera si vede di solitu prima in u generatore, dopu appare in a tubazione di scarica di u generatore è infine in tuttu u sistema di distribuzione CS.
L'analisi SEM hè stata realizata per rivelà a microstruttura di i sottoprodotti di currusione chì coprenu tutta a superficia cù cristalli è altre particelle. U fondu o a superficia sottustante nantu à a quale si trovanu e particelle varieghja da diversi gradi di ferru (Fig. 1-3) à campioni cumuni, vale à dì silice/ferru, sabbiosi, vetrosi, depositi omogenei (Fig. 4). I soffietti di a trappola di vapore sò stati ancu analizati (Fig. 5-6).
U test AES hè un metudu analiticu utilizatu per determinà a chimica di a superficia di l'acciaiu inox è diagnosticà a so resistenza à a corrosione. Mostra ancu u deterioramentu di u film passivu è a diminuzione di a cuncentrazione di cromu in u film passivu mentre a superficia si deteriora per via di a corrosione.
Per caratterizà a cumpusizione elementale di a superficia di ogni campione, sò state aduprate scansioni AES (profili di cuncentrazione di elementi di superficia annantu à a prufundità).
Ogni situ utilizatu per l'analisi SEM è l'aumentu hè statu sceltu cù cura per furnisce informazioni da e regioni tipiche. Ogni studiu hà furnitu informazioni da i primi pochi strati moleculari (stimati à 10 angstrom [Å] per stratu) à a prufundità di a lega metallica (200-1000 Å).
Quantità significative di ferru (Fe), cromu (Cr), nichelu (Ni), ossigenu (O) è carbone (C) sò state registrate in tutte e regioni di Rouge. I dati è i risultati AES sò descritti in a sezione di studiu di casu.
I risultati generali di l'AES per e cundizioni iniziali mostranu chì una forte ossidazione si verifica nantu à i campioni cù concentrazioni insolitamente alte di Fe è O (ossidi di ferru) è un bassu cuntenutu di Cr nantu à a superficia. Stu depositu russu provoca a liberazione di particelle chì ponu contaminà u pruduttu è e superfici in cuntattu cù u pruduttu.
Dopu chì u blush hè statu eliminatu, i campioni "passivati" anu mostratu una ricuperazione cumpleta di u film passivu, cù Cr chì righjunghjia livelli di cuncentrazione più alti chè Fe, cù un rapportu superficiale Cr:Fe chì varieghja da 1,0 à 2,0 è una assenza generale di ossidu di ferru.
Diverse superfici ruvide sò state analizate cù XPS/ESCA per paragunà e concentrazioni elementali è i stati d'ossidazione spettrale di Fe, Cr, zolfu (S), calciu (Ca), sodiu (Na), fosforu (P), azotu (N) è O è C (tavula A).
Ci hè una chiara differenza in u cuntenutu di Cr da i valori vicini à u stratu di passivazione à i valori più bassi tipicamente truvati in e leghe di basa. I livelli di ferru è cromu truvati nantu à a superficia rapprisentanu diversi spessori è gradi di depositi di rouge. I testi XPS anu dimustratu un aumentu di Na, C o Ca nantu à e superfici ruvide paragunatu à e superfici pulite è passivate.
I testi XPS anu ancu mostratu alti livelli di C in u rossu di ferru (neru) rossu è ancu Fe(x)O(y) (ossidu di ferru) in u rossu. I dati XPS ùn sò micca utili per capisce i cambiamenti di a superficia durante a currusione perchè valutanu sia u metallu rossu sia u metallu di basa. Sò necessarii testi XPS supplementari cù campioni più grandi per valutà currettamente i risultati.
L'autori precedenti anu ancu avutu difficultà à valutà i dati XPS. 10 L'osservazioni di campu durante u prucessu di rimuzione anu dimustratu chì u cuntenutu di carbone hè altu è hè generalmente eliminatu per filtrazione durante u trattamentu. E micrografie SEM pigliate prima è dopu u trattamentu di rimuzione di e rughe illustranu i danni superficiali causati da questi depositi, cumprese a vaiolatura è a porosità, chì affettanu direttamente a currusione.
I risultati XPS dopu a passivazione anu dimustratu chì u rapportu di cuntenutu Cr:Fe nantu à a superficia era assai più altu quandu u film di passivazione hè statu rifurmatu, riducendu cusì a velocità di currusione è altri effetti avversi nantu à a superficia.
I campioni di cuponi anu mostratu un aumentu significativu di u rapportu Cr:Fe trà a superficia "cum'è hè" è a superficia passivata. I rapporti iniziali Cr:Fe sò stati testati in l'intervallu da 0,6 à 1,0, mentre chì i rapporti di passivazione post-trattamentu variavanu da 1,0 à 2,5. I valori per l'acciai inossidabili elettrolucidati è passivati ​​sò trà 1,5 è 2,5.
In i campioni sottumessi à post-elaborazione, a prufundità massima di u rapportu Cr:Fe (stabilitu cù AES) variava da 3 à 16 Å. Si paragunanu favurevolmente cù i dati di studii precedenti publicati da Coleman2 è Roll.9 E superfici di tutti i campioni avianu livelli standard di Fe, Ni, O, Cr è C. Bassi livelli di P, Cl, S, N, Ca è Na sò stati ancu trovati in a maiò parte di i campioni.
Questi residui sò tipici di i detergenti chimichi, di l'acqua purificata, o di l'elettrolucidatura. Dopu à analisi più approfondite, hè stata trovata una certa contaminazione da siliciu nantu à a superficia è à diversi livelli di u cristallu di austenite stessu. A fonte pare esse u cuntenutu di silice di l'acqua/vapore, di e lucidature meccaniche, o di u vetru di cuntrollu dissoltu o incisu in a cellula di generazione CS.
I prudutti di corrosione truvati in i sistemi CS sò stati signalati cum'è varii. Questu hè duvutu à e cundizioni variabili di sti sistemi è à u piazzamentu di vari cumpunenti cum'è valvole, sifoni è altri accessori chì ponu purtà à cundizioni corrosive è prudutti di corrosione.
Inoltre, i cumpunenti di rimpiazzamentu sò spessu introdutti in u sistema chì ùn sò micca passivati ​​currettamente. I prudutti di currusione sò ancu significativamente affettati da u cuncepimentu di u generatore CS è da a qualità di l'acqua. Certi tipi di gruppi elettrogeni sò ribollitori mentre chì altri sò flasher tubulari. I generatori CS utilizanu tipicamente schermi finali per rimuovere l'umidità da u vapore pulitu, mentre chì altri generatori utilizanu deflettori o cicloni.
Certi producenu una patina di ferru guasi solida in u tubu di distribuzione è in u ferru rossu chì u ricopre. U bloccu deflettore forma una pellicola di ferru nera cù un rossore d'ossidu di ferru sottu è crea un secondu fenomenu di a superficia superiore in forma di un rossore fuligginosu chì hè più faciule da sguassà da a superficia.
Di regula, questu depositu simile à a fuliggine ferruginosa hè assai più pronunciatu chè quellu rossu ferruginosu, è hè più mobile. A causa di u statu d'ossidazione aumentatu di u ferru in u condensatu, u fangu generatu in u canale di condensatu in fondu à u tubu di distribuzione hà fangu d'ossidu di ferru sopra u fangu di ferru.
U blush d'ossidu di ferru passa per u cullettore di condensatu, diventa visibile in u scaricu, è u stratu superiore hè facilmente sfregatu da a superficia. A qualità di l'acqua ghjoca un rolu impurtante in a cumpusizione chimica di u blush.
Un cuntenutu più altu d'idrocarburi si traduce in troppu fuliggine in u rossetto, mentre chì un cuntenutu più altu di silice si traduce in un cuntenutu più altu di silice, risultendu in un stratu di rossetto lisciu o lucidu. Cum'è digià dettu, i vetri di livellu d'acqua sò ancu propensi à a currusione, permettendu à detriti è silice di entre in u sistema.
A pistola hè una causa di preoccupazione in i sistemi à vapore, postu chì si ponu furmà strati spessi chì formanu particelle. Queste particelle sò presenti nantu à e superfici di vapore o in l'apparecchiature di sterilizazione à vapore. E sezioni seguenti descrivenu i pussibuli effetti di e droghe.
I SEM As-Is in e Figure 7 è 8 mostranu a natura microcristallina di u carminu di classe 2 in u casu 1. Una matrice particularmente densa di cristalli d'ossidu di ferru s'hè furmata nantu à a superficia in forma di un residuu à grana fina. E superfici decontaminate è passivate anu mostratu danni da currusione chì anu risultatu in una struttura superficiale ruvida è ligeramente porosa cum'è mostratu in e Figure 9 è 10.
A scansione NPP in a figura 11 mostra u statu iniziale di a superficia originale cù ossidu di ferru pisante. A superficia passivata è senza rugge (Figura 12) indica chì u film passivu hà avà un cuntenutu elevatu di Cr (linea rossa) sopra u Fe (linea nera) à un rapportu Cr:Fe > 1,0. A superficia passivata è senza rugge (Figura 12) indica chì u film passivu hà avà un cuntenutu elevatu di Cr (linea rossa) sopra u Fe (linea nera) à un rapportu Cr:Fe > 1,0. Пассивированная и обесточенная поверхность (рис. 12) указывает на то, что пассивная пассивная птленкарет повышенное содержание Cr (красная линия) по сравнению с Fe (черная линия) при соотношении Cr,0Fe > 0. A superficia passivata è diseccitata (Fig. 12) indica chì u film passivu hà avà un cuntenutu aumentatu di Cr (linea rossa) paragunatu à Fe (linea nera) à un rapportu di Cr:Fe > 1.0.钝化和去皱表面（图12）表明，钝化膜现在的Cr（红线）含量高亼Fe（黑线（黑，政，（红线） 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 пассивированная птеность показывает, что пассивированная птеность высокое содержание Cr (красная линия), чем Fe (черная линия), при соотношении Cr:Fe > 1,0. A superficia passivata è rugosa (Fig. 12) mostra chì u film passivatu hà avà un cuntenutu di Cr più altu (linea rossa) chè di Fe (linea nera) à un rapportu Cr:Fe > 1.0.
Una pellicola passivante d'ossidu di cromu più fina (< 80 Å) hè più protettiva chè una pellicola d'ossidu di ferru cristallinu di centinaie d'angstrom di spessore, fatta da un stratu di metallu di basa è di incrostazioni cù un cuntenutu di ferru di più di u 65%.
A cumpusizione chimica di a superficia passivata è rugosa hè avà paragunabile à i materiali lucidati passivati. U sedimentu in u casu 1 hè un sedimentu di classe 2 capace di esse furmatu in situ; mentre s'accumula, si formanu particelle più grande chì migranu cù u vapore.
In questu casu, a currusione mustrata ùn purterà micca à difetti serii o deterioramentu di a qualità di a superficia. E rughe nurmali riduceranu l'effettu currusivu nantu à a superficia è elimineranu a pussibilità di una forte migrazione di particelle chì ponu diventà visibili.
In a Figura 11, i risultati AES mostranu chì i strati spessi vicinu à a superficia anu livelli più alti di Fe è O (500 Å d'ossidu di ferru; linee verde limone è blu, rispettivamente), passendu à livelli drogati di Fe, Ni, Cr è O. A cuncentrazione di Fe (linea blu) hè assai più alta di quella di qualsiasi altru metallu, aumentendu da 35% à a superficia à più di 65% in a lega.
À a superficia, u livellu O (linea verde chjara) passa da guasi 50% in a lega à guasi zeru à un spessore di film d'ossidu di più di 700 Å. I livelli di Ni (linea verde scura) è di Cr (linea rossa) sò estremamente bassi in superficia (< 4%) è aumentanu à livelli nurmali (11% è 17%, rispettivamente) à a prufundità di a lega. I livelli di Ni (linea verde scura) è di Cr (linea rossa) sò estremamente bassi in superficia (< 4%) è aumentanu à livelli nurmali (11% è 17%, rispettivamente) à a prufundità di a lega. Уровни Ni (темно-зеленая линия) è Cr (красная линия) чрезвычайно низки на поверхности (<4%) и юсуди висо нормального уровня (11% è 17% соответственно) в глубине сплава. I livelli di Ni (linea verde scura) è Cr (linea rossa) sò estremamente bassi in superficia (<4%) è aumentanu à livelli nurmali (11% è 17% rispettivamente) in prufundità in a lega.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) è Cr (красная линия) на поверхности чрезвычайно низки (<4%) и юсуди вису нормального уровня в глубине сплава (11% è 17% соответственно). I livelli di Ni (linea verde scura) è Cr (linea rossa) à a superficia sò estremamente bassi (<4%) è aumentanu à livelli nurmali in prufundità in a lega (11% è 17% rispettivamente).
L'imagine AES in a figura 12 mostra chì u stratu di rossu (ossidu di ferru) hè statu eliminatu è u filmu di passivazione hè statu restauratu. In u stratu primariu di 15 Å, u livellu di Cr (linea rossa) hè più altu ch'è u livellu di Fe (linea nera), chì hè un filmu passivu. Inizialmente, u cuntenutu di Ni nantu à a superficia era di 9%, aumentendu di 60-70 Å sopra u livellu di Cr (± 16%), è dopu aumentendu finu à u livellu di lega di 200 Å.
À partesi da 2%, u livellu di carbone (linea blu) scende à zeru à 30 Å. U livellu di Fe hè inizialmente bassu (< 15%) è dopu uguale à u livellu di Cr à 15 Å è cuntinueghja à cresce finu à u livellu di a lega à più di 65% à 150 Å. U livellu di Fe hè inizialmente bassu (< 15%) è dopu uguale à u livellu di Cr à 15 Å è cuntinueghja à cresce finu à u livellu di a lega à più di 65% à 150 Å. Уровень Fe вначале низкий (< 15%), позже равен уровню Cr при 15 Å è продолжает увеличивата величивать суровать при 15 более 65% per 150 Å. U livellu di Fe hè inizialmente bassu (< 15%), dopu hè uguale à u livellu di Cr à 15 Å è cuntinueghja à cresce finu à più di 65% di u livellu di lega à 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6%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 时继续增加到6%超的合金含量。 Содержание Fe изначально низкое (< 15 %), позже оно равняется содержанию Cr при 15 Åто и правняется увеличиваться до содержания сплава более 65 % при 150 Å. U cuntenutu di Fe hè inizialmente bassu (< 15%), dopu hè uguale à u cuntenutu di Cr à 15 Å è cuntinueghja à cresce finu à chì u cuntenutu di lega hè più di 65% à 150 Å.I livelli di Cr aumentanu à 25% di a superficia à 30 Å è diminuiscenu à 17% in a lega.
U livellu elevatu di O vicinu à a superficia (linea verde chjara) diminuisce à zeru dopu una prufundità di 120 Å. Questa analisi hà dimustratu un film di passivazione superficiale ben sviluppatu. E fotografie SEM in e figure 13 è 14 mostranu a natura cristallina ruvida, ruvida è porosa di i primi è secondi strati di ossidu di ferru di a superficia. A superficia rugosa mostra l'effettu di a currusione nantu à una superficia ruvida parzialmente sbucciata (Figure 18-19).
E superfici passivate è rugose mostrate in e figure 13 è 14 ùn resistenu micca à l'ossidazione severa. E figure 15 è 16 mostranu un film di passivazione restauratu nantu à una superficia metallica.