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I sistemi farmaceutici di vapore puro o puro includenu generatori, valvole di cuntrollu, tubi di distribuzione o pipeline, trappule termodinamiche o termostatiche d'equilibriu, manometri, riduttori di pressione, valvole di sicurezza è accumulatori volumetrici.
A maiò parte di sti parti sò fatti di acciaio inox 316 L è cuntenenu gaskets fluoropolymer (tipicamenti polytetrafluoroethylene, cunnisciutu ancu Teflon o PTFE), è ancu semi-metalli o altri materiali elastomerichi.
Questi cumpunenti sò suscettibili à a corrosione o degradazione durante l'usu, chì afecta a qualità di l'utilità Clean Steam (CS) finita.U prughjettu detallatu in questu articulu hà valutatu i specimens d'acciaio inossidabile da quattru studii di casi di u sistema CS, hà valutatu u risicu di l'impatti potenziali di corrosione nantu à i prucessi è i sistemi critichi di l'ingegneria, è hà pruvatu per particulate è metalli in condensate.
Campioni di tubi corrosi è cumpunenti di u sistema di distribuzione sò posti per investigà i sottoprodotti di corrosione.9 Per ogni casu specificu, diverse cundizioni di superficia sò stati valutati.Per esempiu, l'effetti standard di blush è corrosione sò stati valutati.
I superfici di i campioni di riferimentu sò stati valutati per a presenza di depositi blush cù l'ispezione visuale, spettroscopia elettronica Auger (AES), spettroscopia elettronica per analisi chimica (ESCA), microscopia elettronica a scansione (SEM) è spettroscopia fotoelettronica di raghji X (XPS).
Questi metudi ponu revelà e proprietà fisiche è atomiche di a corrosione è i dipositi, è ancu di determinà i fatturi chjave chì affettanu e proprietà di fluidi tecnichi o prudutti finali.unu
I prudutti di corrosione di l'acciaio inossidabile ponu piglià parechje forme, cum'è una strata di carmine d'oxidu di ferru (marrone o rossu) nantu à a superficia sottu o sopra à a capa di l'oxidu di ferru (nìvuru o grisgiu)2.Capacità di migrà downstream.
A strata di l'ossidu di ferru (blush neru) pò ingrossi cù u tempu chì i dipositi diventanu più pronunzianu, cum'è pruvucatu da particeddi o dipositi visibili nantu à a superficia di a camara di sterilizazione è l'equipaggiu o cuntenituri dopu a sterilizazione di vapore, ci hè migrazione.L'analisi di u laboratoriu di i campioni di condensati dimustrava 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 stu fenominu, u generatore CS hè di solitu u principale contributore.Ùn hè pocu cumu truvà l'oxidu di ferru rossu (marrone / rossu) nantu à a superficia è l'oxidu di ferru (nìvuru / grisgiu) in i venti chì migranu lentamente per u sistema di distribuzione CS.6
U sistema di distribuzione CS hè una cunfigurazione di ramificazione cù punti d'utilizazione multipli chì finiscinu in zoni remoti o à a fine di l'intestazione principale è di varii subheaders di ramu.U sistema pò include una quantità di regulatori per aiutà à inizià a riduzione di pressione / temperatura in punti specifichi di usu chì ponu esse punti di corrosione potenziale.
A corrosione pò ancu accade in trappule di cuncepimentu igienicu chì sò posti in parechji punti di u sistema per caccià u condensatu è l'aria da u flussu di vapore pulitu attraversu a trappula, a tubazione / tubazione di scaricamentu a valle o l'intestazione di condensate.
In a maiò parte di i casi, a migrazione inversa hè prubabilmente induve i dipositi di ruggine s'accumulanu nantu à a trappula è crescenu in upstream in è oltre i pipelines adiacenti o i cullettori di u puntu di usu;ruggine chì si forma in trappule o altri cumpunenti pò esse vistu upstream di a surgente cù migrazione constante downstream è upstream.
Certi cumpunenti di l'acciaio inossidabile presentanu ancu vari livelli moderati à altu di strutture metallurgiche, cumprese a ferrite delta.I cristalli di ferrite sò creduti per riduce a resistenza à a corrosione, ancu s'elli ponu esse prisenti in pocu quantu 1-5%.
A ferrite ùn hè ancu micca resistente à a corrosione cum'è a struttura di cristalli austenitici, cusì currerà di preferenza.I ferriti ponu esse rilevati cù precisione cù una sonda di ferrite è semi-accurati cù un magnetu, ma ci sò limitazioni significati.
Da a cunfigurazione di u sistema, à traversu a messa in funzione iniziale, è l'iniziu di un novu generatore CS è tubazioni di distribuzione, ci sò parechji fatturi chì cuntribuiscenu à a corrosione:
À u tempu, elementi corrosivi cum'è questi ponu pruduce prudutti di corrosione quandu si scontranu, combinanu è si sovrapponenu cù mischi di ferru è ferru.A fuliggine negra hè generalmente vistu prima in u generatore, dopu appare in a tubazione di scaricamentu di u generatore è eventualmente in tuttu u sistema di distribuzione CS.
L'analisi SEM hè stata realizata per revelà a microstruttura di i prudutti di corrosione chì coprenu tutta a superficia cù cristalli è altre particelle.U fondu o a superficia sottostante nantu à quale si trovanu i particeddi varieghja da varii gradi di ferru (Fig. 1-3) à campioni cumuni, vale à dì silica / ferru, sandy, vitreous, dipositi homogeni (Fig. 4).I fugliali di trappule di vapore sò ancu analizati (Fig. 5-6).
A prova AES hè un metudu analiticu utilizatu per determinà a chimica di a superficia di l'acciaio inox è diagnosticà a so resistenza à a corrosione.Mostra ancu a deteriorazione di a film passiva è a diminuzione di a cuncentrazione di cromu in a film passiva cum'è a superficia si deteriora per via di a corrosione.
Per caratterizà a cumpusizioni elementali di a superficia di ogni mostra, sò stati utilizati scans AES (profili di cuncentrazione di elementi di superficia nantu à a prufundità).
Ogni situ utilizatu per l'analisi SEM è l'aumentu hè statu sceltu currettamente per furnisce infurmazioni da e regioni tipiche.Ogni studiu furnia infurmazione da i primi strati molecolari (stimati à 10 angstroms [Å] per capa) à a prufundità di l'alia di metalli (200-1000 Å).
Quantità significativa di ferru (Fe), cromu (Cr), nickel (Ni), ossigenu (O) è carbone (C) sò stati registrati in tutte e regioni di Rouge.I dati AES è i risultati sò descritti in a sezione di studiu di casu.
I risultati generali di l'AES per e cundizioni iniziali mostranu chì una forte oxidazione si trova nantu à campioni cun concentrazioni inusualmente elevate di Fe è O (ossidi di ferru) è pocu cuntenutu di Cr nantu à a superficia.Stu depositu ruddy risultatu in a liberazione di particeddi chì ponu contaminate u pruduttu è e superfici in cuntattu cù u pruduttu.
Dopu chì u blush hè statu eliminatu, i campioni "passivati" dimustranu una ricuperazione completa di a film passiva, cù Cr chì righjunghji livelli di cuncentrazione più altu ch'è Fe, cun un rapportu di superficia Cr: Fe chì varieghja da 1,0 à 2,0 è una assenza generale di oxidu di ferru.
Diversi superfici rugosa sò stati analizati cù XPS / ESCA per paragunà cuncentrazioni elementari è stati d'ossidazione spettrale di Fe, Cr, sulphur (S), calcium (Ca), sodium (Na), phosphorus (P), nitrogen (N), è O. è C (table A).
Ci hè una sfarenza chjara in u cuntenutu di Cr da i valori vicinu à a strata di passivazione à i valori più bassi tipicamente truvati in ligami di basa.I livelli di ferru è cromu truvati nantu à a superficia rapprisentanu diversi grossi è gradi di dipositi rouge.I testi XPS anu dimustratu un aumentu di Na, C o Ca nantu à superfici ruvide cumparatu cù superfici pulite è passivate.
A prova XPS hà ancu dimustratu alti livelli di C in ferru rossu (nìuru) rossu, è ancu Fe (x) O (y) (ossidu di ferru) in rossu.I dati XPS ùn sò micca utili per capiscenu i cambiamenti di a superficia durante a corrosione perchè evaluate u metale rossu è u metale di basa.Test XPS supplementari cù campioni più grande hè necessariu per valutà currettamente i risultati.
L'autori precedenti anu avutu ancu difficultà à valutà i dati XPS.10 L'osservazioni di u campu durante u prucessu di rimozione anu dimustratu chì u cuntenutu di carbone hè altu è hè generalmente eliminatu da filtrazione durante u processu.I micrografii SEM pigliati prima è dopu u trattamentu di rimozione di arrughe illustranu i danni di a superficia causati da questi dipositi, cumprese pitting è porosità, chì affettanu direttamente a corrosione.
I risultati XPS dopu a passivazione anu dimustratu chì u rapportu di cuntenutu Cr: Fe nantu à a superficia era assai più altu quandu a film di passivazione hè stata riformata, riducendu cusì a tarifa di corrosione è altri effetti avversi nantu à a superficia.
I campioni di cuponu anu dimustratu un aumentu significativu in u rapportu Cr: Fe trà a superficia "cum'è" è a superficia passivata.I rapporti iniziali di Cr: Fe sò stati pruvati in a gamma di 0,6 à 1,0, mentre chì i rapporti di passivazione post-trattamentu varienu da 1,0 à 2,5.I valori per l'acciai inossidabili elettropuliti è passivati ​​sò trà 1,5 è 2,5.
In i campioni sottumessi à u post-processamentu, a prufundità massima di u rapportu Cr:Fe (stabilitu cù AES) variava da 3 à 16 Å.Comparanu favorevolmente cù e dati di studii previ publicati da Coleman2 è Roll.9 A superficia 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 truvati in a maiò parte di i campioni.
Questi residui sò tipici di pulitori chimichi, acqua purificata, o elettropulitura.Dopu analisi ulteriore, una certa contaminazione di siliciu hè stata trovata nantu à a superficia è à diversi livelli di u cristallu d'austenite stessu.A fonte pare esse u cuntenutu di silice di l'acqua / vapore, lucidature meccaniche, o vetru di vista dissolutu o incisu in a cellula di generazione CS.
I prudutti di corrosione truvati in i sistemi CS sò rappurtati per varià assai.Questu hè duvuta à e diverse cundizioni di sti sistemi è a piazzamentu di diversi cumpunenti, cum'è valvole, trappule è altri accessori chì ponu purtà à cundizioni di corrosione è prudutti di corrosione.
Inoltre, i cumpunenti di sustituzione sò spessu introdutti in u sistema chì ùn sò micca passivati ​​bè.I prudutti di corrosione sò ancu significativamente affettati da u disignu di u generatore CS è a qualità di l'acqua.Certi tipi di generatori sò reboilers mentre chì altri sò flashers tubulari.I generatori CS tipicamente utilizanu schermi finali per sguassà l'umidità da u vapore pulitu, mentre chì altri generatori utilizanu baffles o cicloni.
Qualchidunu pruducianu una patina di ferru quasi solidu in u tubu di distribuzione è u ferru rossu chì a copre.U bloccu baffled forma un film di ferru neru cù un blush d'oxidu di ferru sottu è crea un secondu fenomenu di a superficia superiore in a forma di un blush sooty chì hè più faciule per sguassà a superficia.
In regula, stu depositu ferruginous-soot-like hè assai più pronunzianu di u ferru-russu, è hè più mobile.A causa di l'aumentu statu d'ossidazione di u ferru in u condensatu, u fangu generatu in u canali di condensazione à u fondu di u tubu di distribuzione hà fangu d'ossidu di ferru sopra à u fangu di ferru.
U blush di l'ossidu di ferru passa per u cullettore di condensate, diventa visibile in u drenu, è a capa superiore hè facilmente strufinata da a superficia.A qualità di l'acqua ghjoca un rolu impurtante in a cumpusizioni chimica di blush.
U cuntenutu più altu di l'idrocarburi si traduce in troppu fuliggine in lipstick, mentre chì un cuntenutu più altu di silice si traduce in un cuntenutu di silice più altu, risultatu in una capa di lipstick liscia o lucida.Cumu l'hà dettu prima, i vetri di vista di u nivellu di l'acqua sò ancu propensi à a corrosione, chì permettenu i detriti è a silice per entre in u sistema.
A pistola hè una causa di preoccupazione in i sistemi di vapore, postu chì strati grossi ponu formate particelle.Sti particeddi sò prisenti nantu à a superficia di vapore o in l'equipaggiu di sterilizazione di vapore.I seguenti rùbbriche descrizanu i pussibuli effetti di a droga.
I SEM As-Is in Figure 7 è 8 mostranu a natura microcristalina di a classa 2 carmine in casu 1. Una matrice particularmente densa di cristalli d'oxidu di ferru furmata nantu à a superficia in forma di un residu di grana fina.E superfici decontaminate è passivate mostranu danni da corrosione chì risultanu in una superficia rugosa è ligeramente porosa, cum'è mostra in i Figure 9 è 10.
Scansione NPP in fig.11 mostra u statu iniziale di a superficia originale cù oxidu di ferru pesante nantu à questu. A superficia passivata è derouged (Figura 12) indica chì a film passiva hà avà un cuntenutu elevatu di Cr (linea rossa) sopra à Fe (linea negra) à > 1.0 Cr: Fe ratio. A superficia passivata è derouged (Figura 12) indica chì a film passiva hà avà un cuntenutu elevatu di Cr (linea rossa) sopra à Fe (linea negra) à > 1.0 Cr: Fe ratio. Пассивированная и обесточенная поверхность (рис. 12) указывает на то, что пассивная поверхность указывает на то, что пассивная поверхность е содержание Cr (красная линия) по сравнению с Fe (черная линия) при соотношении Cr:Fe > 1,0. A superficia passivata è de-energized (Fig. 12) indica chì a film passiva avà hà un cuntenutu aumentatu di Cr (linea rossa) paragunatu à Fe (linea negra) à una ratio 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（黑纼明（黑，（黑，（红线） 。 Cr（红线）含量高于Fe（黑线），Cr:Fe 比率> 1.0。 Пассивированная и морщинистая поверхность (рис. 12) показывает, что пассивированистая поверхность кое содержание Cr (красная линия), чем Fe (черная линия), при соотношении Cr:Fe > 1,0. A superficia passivata è arrugata (Fig. 12) mostra chì a film passivatu hà avà un cuntenutu Cr più altu (linea rossa) cà Fe (linea negra) à un rapportu Cr: Fe > 1,0.
Un film d'ossidu di cromu passivatu più diluente (< 80 Å) hè più protettivu di centinaie di film d'ossidu di ferru cristallinu grossu d'angstrom da una strata di metalli base è scala cù un cuntenutu di ferru di più di 65%.
A cumpusizioni chimica di a superficia passivata è arrugata hè oghji paragunabili à i materiali lucidati passivati.U sedimentu in casu 1 hè un sedimentu di classa 2 capaci di esse furmatu in situ;cumu si accumula, si formanu particeddi più grande chì migranu cù u vapore.
In questu casu, a corrosione mostrata ùn porta micca à difetti gravi o deteriorazione di a qualità di a superficia.L'arrugamentu normale riducerà l'effettu corrosivu nantu à a superficia è eliminà a pussibilità di una forte migrazione di particelle chì ponu esse visibili.
In a Figura 11, i risultati AES mostranu chì i strati grossi vicinu à a superficia anu livelli più alti di Fe è O (500 Å di oxidu di ferru; limoni verdi è blu, rispettivamente), a transizione à livelli dopati di Fe, Ni, Cr è O. A cuncentrazione di Fe (linea blu) hè assai più altu ch'è quellu di qualsiasi altru metallu, aumentendu da 35% à a superficia in più di 65%.
À a superficia, u nivellu O (ligna verde chjaru) passa da quasi 50% in l'alia à quasi zero à un spessore di film d'ossidu di più di 700 Å. I livelli Ni (linea verde scuru) è Cr (linea rossa) sò estremamente bassu à a superficia (< 4%) è aumentanu à i livelli normali (11% è 17%, rispettivamente) à a prufundità di l'alia. I livelli Ni (linea verde scuru) è Cr (linea rossa) sò estremamente bassu à a superficia (< 4%) è aumentanu à i livelli normali (11% è 17%, rispettivamente) à a prufundità di l'alia. Уровни Ni (темно-зеленая линия) и Cr (красная линия) чрезвычайно низки на поверхности (<4%) и юсная линия ного уровня (11% è 17% соответственно) в глубине сплава. I livelli di Ni (linea verde scuru) è Cr (linea rossa) sò estremamente bassu à a superficia (<4%) è aumentanu à i livelli nurmali (11% è 17% rispettivamente) in profondità in a lega.表面的Ni（深绿线）和Cr（红线）水平极低（< 4%），而在合金深度处增度处增加师帰氹极低（ 11% 和17%）.表面的Ni（深绿线）和Cr（红线）水平极低（< 4%），而在合金深度处增平极低（而在合金深度处增加席席席咹11% Уровни Ni (темно-зеленая линия) è Cr (красная линия) на поверхности чрезвычайно низки (<4%) и юсная линия ного уровня в глубине сплава (11% è 17% соответственно). I livelli di Ni (linea verde scuru) è Cr (linea rossa) à a superficia sò estremamente bassu (<4%) è aumentanu à livelli nurmali prufonda in a lega (11% è 17% rispettivamente).
L'immagine AES in fig.12 mostra chì a capa di rouge (ossidu di ferru) hè stata eliminata è a film di passivazione hè stata restaurata.In a capa primaria di 15 Å, u livellu Cr (linea rossa) hè più altu ch'è u nivellu Fe (linea negra), chì hè un film passiu.Inizialmente, u cuntenutu di Ni nantu à a superficia era di 9%, aumentendu da 60-70 Å sopra à u nivellu di Cr (± 16%), è dopu cresce à u livellu di l'alliage di 200 Å.
Partendu da 2%, u nivellu di carbone (linea blu) scende à zero à 30 Å. U nivellu Fe hè inizialmente bassu (< 15%) è più tardi uguali à u nivellu di Cr à 15 Å è cuntinueghja à aumentà à u livellu di l'alliage à più di 65% à 150 Å. U nivellu Fe hè inizialmente bassu (< 15%) è più tardi uguali à u nivellu di Cr à 15 Å è cuntinueghja à aumentà à u livellu di l'alliage à più di 65% à 150 Å. Уровень Fe вначале низкий (< 15%), позже равен уровню Cr при 15 Å è продолжает увеличивато величивато величивать сурова вен уровню 65% per 150 Å. U nivellu di Fe hè inizialmente bassu (< 15%), più tardi uguali à u nivellu di Cr à 15 Å è cuntinueghja à aumentà à più di 65% di livellu di lega à 150 Å. Fe 含量 最初 很 低 (<15%), 后来后来 15 å 在 在 150 å 时 继续 增加 到 超过 65% 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 合金合金. Fe 含量 最初 很 低 (<15%), 后来后来 15 å 在 在 150 å 时 继续 增加 到 超过 65% 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 合金合金. Содержание Fe изначально низкое (< 15 %), позже оно равняется содержанию Cr при 15 Åто и правняется о содержания сплава более 65 % при 150 Å. U cuntenutu Fe hè inizialmente bassu (< 15%), più tardi uguali à u cuntenutu di Cr à 15 Å è cuntinueghja à aumentà finu à chì u cuntenutu di l'alliage hè più di 65% à 150 Å.I livelli di Cr aumentanu à 25% di a superficia à 30 Å è diminuite à 17% in l'alia.
U livellu O elevatu vicinu à a superficia (linea verde chjaru) diminuisce à cero dopu à una prufundità di 120 Å.Questa analisi hà dimustratu un film di passivazione di superficia ben sviluppatu.I ritratti SEM in i figuri 13 è 14 mostranu a natura cristallina ruvida, rugosa è porosa di a superficia 1 è 2 strati d'ossidu di ferru.A superficia arrugata mostra l'effettu di a corrosione nantu à una superficia rugosa parzialmente pitted (Figure 18-19).
E superfici passivate è arrugate mostrate in i figuri 13 è 14 ùn resistanu micca l'ossidazione severa.I figuri 15 è 16 mostranu un film di passivazione restauratu nantu à una superficia metallica.