Vi bruger cookies til at forbedre din oplevelse. Ved at fortsætte med at bruge dette websted accepterer du vores brug af cookies. Yderligere oplysninger.
Rene eller rene dampfarmaceutiske systemer omfatter generatorer, reguleringsventiler, fordelingsrør eller -rørledninger, termodynamiske eller ligevægtstermostatiske fælder, trykmålere, trykreduktionsventiler, sikkerhedsventiler og volumetriske akkumulatorer.
De fleste af disse dele er lavet af 316 L rustfrit stål og indeholder fluorpolymerpakninger (typisk polytetrafluorethylen, også kendt som teflon eller PTFE) samt halvmetalliske eller andre elastomere materialer.
Disse komponenter er modtagelige for korrosion eller nedbrydning under brug, hvilket påvirker kvaliteten af ​​det færdige Clean Steam (CS)-værktøj. Projektet, der er beskrevet i denne artikel, evaluerede rustfri stålprøver fra fire casestudier af CS-systemer, vurderede risikoen for potentielle korrosionspåvirkninger på proces- og kritiske tekniske systemer og testede for partikler og metaller i kondensat.
Prøver af korroderede rør og distributionssystemkomponenter placeres for at undersøge korrosionsbiprodukter.9 For hvert specifikt tilfælde blev forskellige overfladeforhold evalueret. For eksempel blev standardrødme og korrosionseffekter evalueret.
Overfladerne af referenceprøverne blev vurderet for tilstedeværelsen af ​​​​rødmeaflejringer ved hjælp af visuel inspektion, Auger-elektronspektroskopi (AES), elektronspektroskopi til kemisk analyse (ESCA), scanningselektronmikroskopi (SEM) og røntgenfotoelektronspektroskopi (XPS).
Disse metoder kan afsløre de fysiske og atomare egenskaber ved korrosion og aflejringer, samt bestemme de nøglefaktorer, der påvirker egenskaberne af tekniske væsker eller slutprodukter.
Korrosionsprodukter fra rustfrit stål kan antage mange former, såsom et karminlag af jernoxid (brunt eller rødt) på overfladen under eller over laget af jernoxid (sort eller gråt)2. Evne til at migrere nedstrøms.
Jernoxidlaget (sort blush) kan blive tykkere over tid, efterhånden som aflejringerne bliver mere udtalte, hvilket fremgår af partikler eller aflejringer, der er synlige på overfladerne af steriliseringskammeret og udstyret eller beholderne efter dampsterilisering, og der er migration. Laboratorieanalyse af kondensatprøver viste slammets dispergerede natur og mængden af ​​opløselige metaller i CS-væsken.
Selvom der er mange årsager til dette fænomen, er CS-generatoren normalt den primære bidragyder. Det er ikke ualmindeligt at finde rød jernoxid (brun/rød) på overflader og jernoxid (sort/grå) i udluftningsåbninger, der langsomt bevæger sig gennem CS-distributionssystemet.
CS-distributionssystemet er en forgreningskonfiguration med flere brugspunkter, der ender i fjerntliggende områder eller for enden af ​​hovedforgreningsrøret og forskellige forgreningsunderforgreningsrør. Systemet kan omfatte et antal regulatorer, der hjælper med at starte tryk-/temperaturreduktion på specifikke brugspunkter, der kan være potentielle korrosionspunkter.
Korrosion kan også forekomme i hygiejniske vandlåse, der er placeret forskellige steder i systemet for at fjerne kondensat og luft fra den strømmende ren damp gennem vandlåsen, nedstrøms rør/afløbsrør eller kondensatmanifold.
I de fleste tilfælde er omvendt migration sandsynlig, hvor rustaflejringer opbygges på fælden og vokser opstrøms ind i og forbi tilstødende rørledninger eller samlere på brugssteder; rust, der dannes i fælder eller andre komponenter, kan ses opstrøms for kilden med konstant migration nedstrøms og opstrøms.
Nogle komponenter i rustfrit stål udviser også forskellige moderate til høje niveauer af metallurgiske strukturer, herunder deltaferrit. Ferritkrystaller menes at reducere korrosionsbestandigheden, selvom de kan være til stede i så lidt som 1-5%.
Ferrit er heller ikke så modstandsdygtig over for korrosion som den austenitiske krystalstruktur, så den vil fortrinsvis korrodere. Ferritter kan detekteres nøjagtigt med en ferritprobe og semi-nøjagtigt med en magnet, men der er betydelige begrænsninger.
Fra systemopsætning, over den første idriftsættelse og opstart af en ny CS-generator og distributionsrør, er der en række faktorer, der bidrager til korrosion:
Med tiden kan ætsende elementer som disse producere korrosionsprodukter, når de mødes, kombineres og overlapper med blandinger af jern og jern. Sort sod ses normalt først i generatoren, derefter optræder det i generatorens afløbsrør og til sidst i hele CS-distributionssystemet.
SEM-analyse blev udført for at afsløre mikrostrukturen af ​​korrosionsbiprodukter, der dækker hele overfladen med krystaller og andre partikler. Baggrunds- eller underliggende overfladen, hvorpå partiklerne findes, varierer fra forskellige jernkvaliteter (fig. 1-3) til almindelige prøver, nemlig silica/jern, sand, glasagtig, homogene aflejringer (fig. 4). Dampfældens bælg blev også analyseret (fig. 5-6).
AES-testning er en analytisk metode, der bruges til at bestemme overfladekemien af ​​rustfrit stål og diagnosticere dets korrosionsbestandighed. Den viser også forringelsen af ​​den passive film og faldet i koncentrationen af ​​krom i den passive film, efterhånden som overfladen forringes på grund af korrosion.
For at karakterisere elementsammensætningen af ​​overfladen af ​​hver prøve blev der anvendt AES-scanninger (koncentrationsprofiler af overfladeelementer over dybden).
Hvert sted, der anvendes til SEM-analyse og forstærkning, er omhyggeligt udvalgt for at give information fra typiske områder. Hver undersøgelse gav information fra de øverste få molekylære lag (estimeret til 10 Å pr. lag) til dybden af ​​metallegeringen (200-1000 Å).
Betydelige mængder jern (Fe), krom (Cr), nikkel (Ni), ilt (O) og kulstof (C) er blevet registreret i alle regioner i Rouge. AES-data og -resultater er beskrevet i casestudieafsnittet.
De samlede AES-resultater for de indledende betingelser viser, at der forekommer stærk oxidation på prøver med usædvanligt høje koncentrationer af Fe og O (jernoxider) og lavt Cr-indhold på overfladen. Denne rødlige aflejring resulterer i frigivelse af partikler, der kan forurene produktet og overflader i kontakt med produktet.
Efter at roddannelsen var fjernet, viste de "passiverede" prøver en fuldstændig genopretning af den passive film, hvor Cr nåede højere koncentrationsniveauer end Fe, med et Cr:Fe-overfladeforhold fra 1,0 til 2,0 og en generel fravær af jernoxid.
Forskellige ru overflader blev analyseret ved hjælp af XPS/ESCA for at sammenligne elementkoncentrationer og spektrale oxidationstilstande af Fe, Cr, svovl (S), calcium (Ca), natrium (Na), fosfor (P), nitrogen (N) og O og C (tabel A).
Der er en tydelig forskel i Cr-indholdet fra værdier tæt på passiveringslaget til lavere værdier, der typisk findes i basislegeringer. Niveauerne af jern og krom, der findes på overfladen, repræsenterer forskellige tykkelser og grader af rouge-aflejringer. XPS-tests har vist en stigning i Na, C eller Ca på ru overflader sammenlignet med rensede og passiverede overflader.
XPS-test viste også høje niveauer af C i jernrød (sort) rød samt Fe(x)O(y) (jernoxid) i rød. XPS-data er ikke nyttige til at forstå overfladeændringer under korrosion, fordi de evaluerer både det røde metal og basismetallet. Yderligere XPS-test med større prøver er nødvendig for korrekt at evaluere resultaterne.
Tidligere forfattere havde også svært ved at evaluere XPS-data.10 Feltobservationer under fjernelsesprocessen har vist, at kulstofindholdet er højt og normalt fjernes ved filtrering under forarbejdningen. SEM-mikrofotografier taget før og efter rynkefjerningsbehandling illustrerer overfladeskaden forårsaget af disse aflejringer, herunder grubetæring og porøsitet, som direkte påvirker korrosionen.
XPS-resultaterne efter passivering viste, at Cr:Fe-indholdsforholdet på overfladen var meget højere, når passiveringsfilmen blev omdannet, hvorved korrosionshastigheden og andre negative virkninger på overfladen reduceredes.
Kuponprøverne viste en signifikant stigning i Cr:Fe-forholdet mellem den "som den er"-overflade og den passiverede overflade. De indledende Cr:Fe-forhold blev testet i området 0,6 til 1,0, mens forholdene efter passivering varierede fra 1,0 til 2,5. Værdierne for elektropoleret og passiveret rustfrit stål ligger mellem 1,5 og 2,5.
I de prøver, der blev udsat for efterbehandling, varierede den maksimale dybde af Cr:Fe-forholdet (fastlagt ved hjælp af AES) fra 3 til 16 Å. De klarer sig positivt i sammenligning med data fra tidligere undersøgelser offentliggjort af Coleman2 og Roll.9 Overfladerne på alle prøver havde standardniveauer af Fe, Ni, O, Cr og C. Lave niveauer af P, Cl, S, N, Ca og Na blev også fundet i de fleste af prøverne.
Disse rester er typiske for kemiske rengøringsmidler, renset vand eller elektropolering. Ved yderligere analyse blev der fundet en vis siliciumforurening på overfladen og på forskellige niveauer af selve austenitkrystallen. Kilden ser ud til at være silicaindholdet i vand/damp, mekaniske poleringsmidler eller opløst eller ætset skueglas i CS-genereringscellen.
Korrosionsprodukter, der findes i CS-systemer, rapporteres at variere meget. Dette skyldes de varierende forhold i disse systemer og placeringen af ​​forskellige komponenter såsom ventiler, vandlåse og andet tilbehør, der kan føre til korrosionsforhold og korrosionsprodukter.
Derudover introduceres der ofte reservedele i systemet, som ikke er korrekt passiverede. Korrosionsprodukter påvirkes også betydeligt af CS-generatorens design og vandkvaliteten. Nogle typer generatorsæt er reboilere, mens andre er rørformede flashere. CS-generatorer bruger typisk endesigter til at fjerne fugt fra ren damp, mens andre generatorer bruger baffler eller cykloner.
Nogle producerer en næsten solid jernpatina i fordelingsrøret og det røde jern, der dækker det. Den baffelformede blok danner en sort jernfilm med en jernoxid-rødme nedenunder og skaber et andet overfladefænomen i form af en sodagtig rødme, der er lettere at tørre af overfladen.
Som regel er denne jernholdige, sodlignende aflejring meget mere udtalt end den jernrøde og er mere mobil. På grund af den øgede oxidationstilstand af jernet i kondensatet har slammet, der genereres i kondensatkanalen i bunden af ​​fordelingsrøret, jernoxidslam oven på jernslammet.
Jernoxid-rødmen passerer gennem kondensatopsamleren, bliver synlig i afløbet, og det øverste lag gnides let af overfladen. Vandkvaliteten spiller en vigtig rolle i den kemiske sammensætning af rødmen.
Højere kulbrinteindhold resulterer i for meget sod i læbestift, mens højere silicaindhold resulterer i højere silicaindhold, hvilket resulterer i et glat eller blankt læbestiftlag. Som tidligere nævnt er vandstandsglas også tilbøjelige til korrosion, hvilket tillader snavs og silica at trænge ind i systemet.
Pistolen er bekymrende i dampsystemer, da der kan dannes tykke lag, som danner partikler. Disse partikler findes på dampoverflader eller i dampsteriliseringsudstyr. De følgende afsnit beskriver mulige lægemiddeleffekter.
SEM-analyserne i figur 7 og 8 viser den mikrokrystallinske natur af klasse 2-karmin i tilfælde 1. En særlig tæt matrix af jernoxidkrystaller dannedes på overfladen i form af en finkornet rest. Dekontaminerede og passiverede overflader viste korrosionsskader, hvilket resulterede i en ru og let porøs overfladetekstur, som vist i figur 9 og 10.
NPP-scanningen i fig. 11 viser den oprindelige overflades oprindelige tilstand med tung jernoxid på. Den passiverede og afrougede overflade (figur 12) indikerer, at den passive film nu har et forhøjet Cr-indhold (rød linje) over Fe (sort linje) ved et Cr:Fe-forhold på > 1,0. Den passiverede og afrougede overflade (figur 12) indikerer, at den passive film nu har et forhøjet Cr-indhold (rød linje) over Fe (sort linje) ved et Cr:Fe-forhold på > 1,0. Пассивированная и обесточенная поверхность (рис. 12) указывает на то, что пассивная пленка теперень имесоет повыѶ (красная линия) по сравнению с Fe (черная линия) при соотношении Cr:Fe > 1,0. Den passiverede og deenergiserede overflade (fig. 12) indikerer, at den passive film nu har et øget indhold af Cr (rød linje) sammenlignet med Fe (sort linje) ved et forhold på 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（黑缌Fe（黑ﺌ> 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 имекет босекет Cr (красная линия), чем Fe (черная линия), при соотношении Cr:Fe > 1,0. Den passiverede og rynkede overflade (fig. 12) viser, at den passiverede film nu har et højere Cr-indhold (rød linje) end Fe (sort linje) ved et Cr:Fe-forhold > 1,0.
En tyndere (< 80 Å) passiverende kromoxidfilm er mere beskyttende end en hundredvis af Ångström tyk krystallinsk jernoxidfilm fra et basismetal- og glødeskallelag med et jernindhold på mere end 65%.
Den kemiske sammensætning af den passiverede og rynkede overflade er nu sammenlignelig med passiverede polerede materialer. Sedimentet i tilfælde 1 er et klasse 2-sediment, der kan dannes in situ; efterhånden som det akkumuleres, dannes større partikler, som migrerer med dampen.
I dette tilfælde vil den viste korrosion ikke føre til alvorlige fejl eller forringelse af overfladekvaliteten. Normal rynkning vil reducere den korrosive effekt på overfladen og eliminere muligheden for kraftig migration af partikler, der kan blive synlige.
I figur 11 viser AES-resultaterne, at tykke lag nær overfladen har højere niveauer af Fe og O (500 Å jernoxid; henholdsvis citrongrønne og blå linjer), der overgår til doterede niveauer af Fe, Ni, Cr og O. Fe-koncentrationen (blå linje) er meget højere end for noget andet metal og stiger fra 35 % ved overfladen til over 65 % i legeringen.
Ved overfladen går O-niveauet (lysegrøn linje) fra næsten 50% i legeringen til næsten nul ved en oxidfilmtykkelse på mere end 700 Å. Ni-niveauerne (mørkegrøn linje) og Cr (rød linje) er ekstremt lave ved overfladen (< 4%) og stiger til normale niveauer (henholdsvis 11% og 17%) i legeringsdybden. Ni-niveauerne (mørkegrøn linje) og Cr (rød linje) er ekstremt lave ved overfladen (< 4%) og stiger til normale niveauer (henholdsvis 11% og 17%) i legeringsdybden. Уровни Ni (темно-зеленая линия) og Cr (красная линия) чрезвычайно низки на поверхности (<4%) og увеличиварются (11% og 17% соответственно) в глубине сплава. Niveauerne af Ni (mørkegrøn linje) og Cr (rød linje) er ekstremt lave ved overfladen (<4%) og stiger til normale niveauer (henholdsvis 11% og 17%) dybt inde 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) og Cr (красная линия) på поверхности чрезвычайно низки (<4%) og увеличиваются глубине сплава (11 % og 17 % соответственно). Niveauerne af Ni (mørkegrøn linje) og Cr (rød linje) på overfladen er ekstremt lave (<4%) og stiger til normale niveauer dybt inde i legeringen (henholdsvis 11% og 17%).
AES-billedet i fig. 12 viser, at rouge-laget (jernoxid) er fjernet, og passiveringsfilmen er gendannet. I det primære lag på 15 Å er Cr-niveauet (rød linje) højere end Fe-niveauet (sort linje), som er en passiv film. I starten var Ni-indholdet på overfladen 9 %, hvilket steg med 60-70 Å over Cr-niveauet (± 16 %) og derefter til legeringsniveauet på 200 Å.
Startende ved 2% falder kulstofniveauet (blå linje) til nul ved 30 Å. Fe-niveauet er i starten lavt (< 15%) og senere lig med Cr-niveauet ved 15 Å og fortsætter med at stige til legeringsniveauet på mere end 65% ved 150 Å. Fe-niveauet er i starten lavt (< 15%) og senere lig med Cr-niveauet ved 15 Å og fortsætter med at stige til legeringsniveauet på mere end 65% ved 150 Å. Уровень Fe вначале низкий (< 15%), позже равен уровню Cr при 15 Å и продолжает увеличиваться до урлавне ибо 5% спло5% Å. Fe-niveauet er i starten lavt (< 15 %), senere lig med Cr-niveauet ved 15 Å og fortsætter med at stige til over 65 % legeringsniveau 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 时继续增加切超超的合金含量. Fe 含量最初很低(< 15%)，后来在15 Å 时等于Cr 含量，并在150 Å 时继续增加切超超的合金含量. Содержание Fe изначально низкое (< 15 %), позже оно равняется содержанию Cr при 15 Å и продолжает уветьсив сплава более 65 % при 150 Å. Fe-indholdet er i starten lavt (< 15 %), senere er det lig med Cr-indholdet ved 15 Å og fortsætter med at stige, indtil legeringsindholdet er over 65 % ved 150 Å.Cr-niveauerne stiger til 25 % af overfladen ved 30 Å og falder til 17 % i legeringen.
Det forhøjede O2-niveau nær overfladen (lysegrøn linje) falder til nul efter en dybde på 120 Å. Denne analyse viste en veludviklet overfladepassiveringsfilm. SEM-fotografierne i figur 13 og 14 viser den ru, ru og porøse krystallinske natur af overfladens 1. og 2. jernoxidlag. Den rynkede overflade viser effekten af ​​korrosion på en delvist grubet, ru overflade (figur 18-19).
De passiverede og rynkede overflader vist i figur 13 og 14 modstår ikke kraftig oxidation. Figur 15 og 16 viser en restaureret passiveringsfilm på en metaloverflade.