ما از کوکیها برای بهبود تجربه شما استفاده میکنیم. با ادامه مرور این سایت، شما با استفاده ما از کوکیها موافقت میکنید. اطلاعات تکمیلی
سیستمهای دارویی بخار خالص یا ناب شامل ژنراتورها، شیرهای کنترل، لولههای توزیع یا پایپلاینها، تلههای ترموستاتیک ترمودینامیکی یا تعادلی، فشارسنجها، کاهندههای فشار، شیرهای اطمینان و انبارههای حجمی میشوند.
بیشتر این قطعات از فولاد ضد زنگ 316 L ساخته شدهاند و حاوی واشرهای فلوروپلیمر (معمولاً پلی تترا فلورو اتیلن، که با نام تفلون یا PTFE نیز شناخته میشود) و همچنین مواد نیمه فلزی یا سایر مواد الاستومری هستند.
این اجزا در طول استفاده مستعد خوردگی یا تخریب هستند که بر کیفیت دستگاه بخار تمیز (CS) نهایی تأثیر میگذارد. پروژهای که در این مقاله به تفصیل شرح داده شده است، نمونههای فولاد ضد زنگ از چهار مطالعه موردی سیستم بخار تمیز را ارزیابی کرده، خطر اثرات خوردگی بالقوه بر سیستمهای مهندسی فرآیندی و حیاتی را ارزیابی کرده و ذرات و فلزات موجود در میعانات را آزمایش کرده است.
نمونههایی از لولهکشی و اجزای سیستم توزیع خوردهشده برای بررسی محصولات جانبی خوردگی قرار داده میشوند.9 برای هر مورد خاص، شرایط سطحی مختلف ارزیابی شد. به عنوان مثال، اثرات استاندارد سرخ شدن و خوردگی ارزیابی شد.
سطوح نمونههای مرجع از نظر وجود رسوبات سرخشدگی با استفاده از بازرسی چشمی، طیفسنجی الکترونی اوژه (AES)، طیفسنجی الکترونی برای آنالیز شیمیایی (ESCA)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و طیفسنجی فوتوالکترون اشعه ایکس (XPS) ارزیابی شدند.
این روشها میتوانند خواص فیزیکی و اتمی خوردگی و رسوبات را آشکار کنند و همچنین عوامل کلیدی مؤثر بر خواص سیالات فنی یا محصولات نهایی را تعیین کنند.
محصولات خوردگی فولاد ضد زنگ میتوانند اشکال مختلفی داشته باشند، مانند یک لایه کارمین اکسید آهن (قهوهای یا قرمز) روی سطح زیر یا بالای لایه اکسید آهن (سیاه یا خاکستری). 2. توانایی مهاجرت به پایین دست.
لایه اکسید آهن (قرمز تیره) ممکن است با گذشت زمان ضخیمتر شود، زیرا رسوبات برجستهتر میشوند، همانطور که ذرات یا رسوبات قابل مشاهده روی سطوح محفظه استریلیزاسیون و تجهیزات یا ظروف پس از استریلیزاسیون با بخار نشان میدهند، مهاجرت وجود دارد. تجزیه و تحلیل آزمایشگاهی نمونههای میعانات، ماهیت پراکنده لجن و مقدار فلزات محلول در مایع CS را نشان داد. چهار
اگرچه دلایل زیادی برای این پدیده وجود دارد، اما معمولاً مولد CS عامل اصلی است. یافتن اکسید آهن قرمز (قهوهای/قرمز) روی سطوح و اکسید آهن (سیاه/خاکستری) در دریچههایی که به آرامی از طریق سیستم توزیع CS مهاجرت میکنند، غیرمعمول نیست. 6
سیستم توزیع CS یک پیکربندی شاخهای با نقاط استفاده متعدد است که به مناطق دورافتاده یا در انتهای هدر اصلی و زیرشاخههای مختلف انشعاب ختم میشوند. این سیستم ممکن است شامل تعدادی تنظیمکننده باشد تا به شروع کاهش فشار/دما در نقاط خاص استفاده که ممکن است نقاط خوردگی بالقوه باشند، کمک کند.
خوردگی همچنین میتواند در تلههای طراحی بهداشتی که در نقاط مختلف سیستم قرار میگیرند تا میعانات و هوا را از بخار تمیز جاری از طریق تله، لولههای پاییندست/لولههای تخلیه یا هدر میعانات حذف کنند، رخ دهد.
در بیشتر موارد، مهاجرت معکوس محتمل است، جایی که رسوبات زنگ زدگی روی تله جمع میشوند و در بالادست به داخل و فراتر از خطوط لوله مجاور یا جمع کنندههای نقطه استفاده رشد میکنند؛ زنگ زدگی که در تلهها یا سایر اجزا تشکیل میشود را میتوان در بالادست منبع با مهاجرت مداوم به پایین دست و بالادست مشاهده کرد.
برخی از اجزای فولاد ضد زنگ همچنین سطوح مختلف متوسط تا بالایی از ساختارهای متالورژیکی، از جمله فریت دلتا را نشان میدهند. اعتقاد بر این است که کریستالهای فریت مقاومت در برابر خوردگی را کاهش میدهند، حتی اگر ممکن است به مقدار کمی در حد ۱ تا ۵ درصد وجود داشته باشند.
فریت همچنین به اندازه ساختار کریستالی آستنیتی در برابر خوردگی مقاوم نیست، بنابراین ترجیحاً دچار خوردگی میشود. فریتها را میتوان با دقت با یک پروب فریت و با آهنربا به صورت نیمه دقیق تشخیص داد، اما محدودیتهای قابل توجهی وجود دارد.
از زمان راهاندازی سیستم، تا راهاندازی اولیه و راهاندازی یک ژنراتور جدید CS و لولهکشی توزیع، عوامل متعددی وجود دارند که در خوردگی نقش دارند:
با گذشت زمان، عناصر خورندهای مانند اینها میتوانند هنگام برخورد، ترکیب و همپوشانی با مخلوطهای آهن و روی، محصولات خوردگی تولید کنند. دوده سیاه معمولاً ابتدا در ژنراتور دیده میشود، سپس در لولههای تخلیه ژنراتور و در نهایت در سراسر سیستم توزیع CS ظاهر میشود.
آنالیز SEM برای آشکار کردن ریزساختار محصولات جانبی خوردگی که کل سطح را با کریستالها و ذرات دیگر پوشانده بودند، انجام شد. پسزمینه یا سطح زیرین که ذرات روی آن یافت میشوند، از درجات مختلف آهن (شکل 1-3) تا نمونههای رایج، یعنی سیلیس/آهن، شنی، شیشهای، رسوبات همگن (شکل 4) متفاوت است. دمندههای تله بخار نیز مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند (شکل 5-6).
آزمایش AES یک روش تحلیلی است که برای تعیین شیمی سطح فولاد ضد زنگ و تشخیص مقاومت آن در برابر خوردگی استفاده میشود. همچنین تخریب لایه غیرفعال و کاهش غلظت کروم در لایه غیرفعال را با تخریب سطح به دلیل خوردگی نشان میدهد.
برای مشخص کردن ترکیب عنصری سطح هر نمونه، از اسکنهای AES (پروفیلهای غلظت عناصر سطحی در عمق) استفاده شد.
هر محل مورد استفاده برای تجزیه و تحلیل و تقویت SEM با دقت انتخاب شده است تا اطلاعاتی از مناطق معمول ارائه دهد. هر مطالعه اطلاعاتی از چند لایه مولکولی بالایی (با ضخامت تخمینی 10 آنگستروم [Å] در هر لایه) تا عمق آلیاژ فلزی (200 تا 1000 آنگستروم) ارائه میدهد.
مقادیر قابل توجهی آهن (Fe)، کروم (Cr)، نیکل (Ni)، اکسیژن (O) و کربن (C) در تمام مناطق روژ ثبت شده است. دادهها و نتایج AES در بخش مطالعه موردی تشریح شده است.
نتایج کلی AES برای شرایط اولیه نشان میدهد که اکسیداسیون قوی روی نمونههایی با غلظتهای غیرمعمول بالای Fe و O (اکسیدهای آهن) و محتوای کم Cr روی سطح رخ میدهد. این رسوب گلآلود منجر به آزاد شدن ذراتی میشود که میتوانند محصول و سطوح در تماس با محصول را آلوده کنند.
پس از حذف پوشش، نمونههای «غیرفعالشده» بازیابی کامل لایه غیرفعال را نشان دادند، به طوری که غلظت کروم به سطوح بالاتری نسبت به آهن رسید، نسبت سطح کروم:آهن از ۱.۰ تا ۲.۰ متغیر بود و بهطور کلی اکسید آهن وجود نداشت.
سطوح ناهموار مختلف با استفاده از XPS/ESCA برای مقایسه غلظت عناصر و حالتهای اکسیداسیون طیفی Fe، Cr، گوگرد (S)، کلسیم (Ca)، سدیم (Na)، فسفر (P)، نیتروژن (N) و O و C مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند (جدول A).
تفاوت آشکاری در میزان کروم از مقادیر نزدیک به لایه غیرفعالسازی تا مقادیر پایینتر که معمولاً در آلیاژهای پایه یافت میشود، وجود دارد. سطوح آهن و کروم موجود در سطح، نشاندهنده ضخامتها و درجات مختلف رسوبات روژ است. آزمایشهای XPS افزایش سدیم، کربن یا کلسیم را در سطوح ناهموار در مقایسه با سطوح تمیز و غیرفعالسازی شده نشان دادهاند.
آزمایش XPS همچنین سطح بالایی از کربن را در رنگ قرمز آهن (سیاه) و همچنین Fe(x)O(y) (اکسید آهن) را در رنگ قرمز نشان داد. دادههای XPS برای درک تغییرات سطح در طول خوردگی مفید نیستند زیرا هم فلز قرمز و هم فلز پایه را ارزیابی میکنند. برای ارزیابی صحیح نتایج، آزمایش XPS اضافی با نمونههای بزرگتر مورد نیاز است.
نویسندگان قبلی نیز در ارزیابی دادههای XPS مشکل داشتند. 10 مشاهدات میدانی در طول فرآیند حذف نشان داده است که محتوای کربن بالا است و معمولاً در طول پردازش توسط فیلتراسیون حذف میشود. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) که قبل و بعد از عملیات حذف چروک گرفته شدهاند، آسیب سطحی ناشی از این رسوبات، از جمله حفرهدار شدن و تخلخل، که مستقیماً بر خوردگی تأثیر میگذارند را نشان میدهند.
نتایج XPS پس از غیرفعالسازی نشان داد که نسبت محتوای Cr:Fe روی سطح، زمانی که لایه غیرفعالسازی دوباره تشکیل شد، بسیار بالاتر بود و در نتیجه سرعت خوردگی و سایر اثرات نامطلوب روی سطح کاهش یافت.
نمونههای کوپن افزایش قابل توجهی در نسبت Cr:Fe بین سطح "همانطور که هست" و سطح پسیو شده نشان دادند. نسبتهای اولیه Cr:Fe در محدوده 0.6 تا 1.0 آزمایش شدند، در حالی که نسبتهای پسیواسیون پس از عملیات از 1.0 تا 2.5 متغیر بود. مقادیر برای فولادهای ضد زنگ الکتروپولیش شده و پسیو شده بین 1.5 تا 2.5 است.
در نمونههایی که تحت پسپردازش قرار گرفتند، حداکثر عمق نسبت Cr:Fe (که با استفاده از AES تعیین شد) از 3 تا 16 آنگستروم متغیر بود. این نتایج با دادههای مطالعات قبلی منتشر شده توسط Coleman2 و Roll به طور مطلوبی مقایسه میشوند.9 سطوح همه نمونهها دارای سطوح استاندارد Fe، Ni، O، Cr و C بودند. سطوح پایین P، Cl، S، N، Ca و Na نیز در بیشتر نمونهها یافت شد.
این باقیماندهها معمولاً ناشی از پاککنندههای شیمیایی، آب تصفیهشده یا الکتروپولیش هستند. پس از تجزیه و تحلیل بیشتر، مقداری آلودگی سیلیکونی روی سطح و در سطوح مختلف خود کریستال آستنیت یافت شد. به نظر میرسد منبع آن، محتوای سیلیس موجود در آب/بخار، پولیشهای مکانیکی یا شیشه دید حلشده یا حکاکیشده در سلول تولید CS باشد.
گزارش شده است که محصولات خوردگی یافت شده در سیستمهای CS بسیار متفاوت هستند. این به دلیل شرایط متغیر این سیستمها و قرارگیری اجزای مختلف مانند شیرها، تلهها و سایر لوازم جانبی است که میتوانند منجر به شرایط خورنده و محصولات خوردگی شوند.
علاوه بر این، اغلب قطعات جایگزینی وارد سیستم میشوند که به درستی غیرفعال نشدهاند. محصولات خوردگی نیز به طور قابل توجهی تحت تأثیر طراحی ژنراتور CS و کیفیت آب قرار میگیرند. برخی از انواع ژنراتورها ریبویلرها هستند در حالی که برخی دیگر فلاشرهای لولهای هستند. ژنراتورهای CS معمولاً از صفحات انتهایی برای حذف رطوبت از بخار تمیز استفاده میکنند، در حالی که سایر ژنراتورها از بافلها یا سیکلونها استفاده میکنند.
برخی از آنها یک زنگار آهنی تقریباً جامد در لوله توزیع و آهن قرمز پوشاننده آن ایجاد میکنند. بلوک گیجشده یک لایه آهن سیاه با یک سرخی اکسید آهن در زیر آن تشکیل میدهد و یک پدیده سطح بالایی ثانویه به شکل سرخی دوده ایجاد میکند که پاک کردن آن از سطح آسانتر است.
به عنوان یک قاعده، این رسوب آهنی-دوده مانند بسیار برجستهتر از رسوب قرمز آهن است و قابلیت تحرک بیشتری دارد. به دلیل افزایش حالت اکسیداسیون آهن در میعانات، لجن تولید شده در کانال میعانات در پایین لوله توزیع، دارای لجن اکسید آهن روی لجن آهن است.
رسوب اکسید آهن از میان جمع کننده میعانات عبور میکند، در زهکش قابل مشاهده میشود و لایه بالایی آن به راحتی از سطح جدا میشود. کیفیت آب نقش مهمی در ترکیب شیمیایی رسوب دارد.
محتوای هیدروکربن بالاتر منجر به دوده بیش از حد در رژ لب میشود، در حالی که محتوای سیلیس بالاتر منجر به محتوای سیلیس بالاتر میشود و در نتیجه یک لایه رژ لب صاف یا براق ایجاد میکند. همانطور که قبلاً ذکر شد، شیشههای دید سطح آب نیز مستعد خوردگی هستند و به آوار و سیلیس اجازه ورود به سیستم را میدهند.
تفنگ بخار در سیستمهای بخار باعث نگرانی میشود زیرا لایههای ضخیمی میتوانند تشکیل شوند که ذراتی را تشکیل میدهند. این ذرات روی سطوح بخار یا در تجهیزات استریلیزاسیون بخار وجود دارند. بخشهای زیر اثرات احتمالی دارو را شرح میدهند.
تصاویر SEM موجود در شکلهای ۷ و ۸، ماهیت ریزبلوری کارمین کلاس ۲ را در حالت ۱ نشان میدهند. یک ماتریس متراکم از کریستالهای اکسید آهن به شکل یک باقیمانده ریزدانه روی سطح تشکیل شده است. سطوح ضدعفونی شده و غیرفعال شده، آسیب خوردگی نشان دادند که منجر به بافت سطحی خشن و کمی متخلخل شده است، همانطور که در شکلهای ۹ و ۱۰ نشان داده شده است.
اسکن NPP در شکل 11 حالت اولیه سطح اصلی را با اکسید آهن سنگین روی آن نشان میدهد. سطح پسیو شده و عاری از پوشش (شکل 12) نشان میدهد که فیلم پسیو اکنون دارای محتوای Cr (خط قرمز) بالاتری نسبت به Fe (خط سیاه) در نسبت Cr:Fe > 1.0 است. سطح پسیو شده و عاری از پوشش (شکل 12) نشان میدهد که فیلم پسیو اکنون دارای محتوای Cr (خط قرمز) بالاتری نسبت به Fe (خط سیاه) در نسبت Cr:Fe > 1.0 است. Пассивированная и обесточенная поверхность (ریس. 12) به آن اشاره می کند، چه пассивная пленка теперь نامت повышенное содержание Cr (красная) линия) по сравнению с Fe (черная линия) при соотношении Cr:Fe > 1,0. سطح غیرفعال و بدون انرژی (شکل 12) نشان میدهد که فیلم غیرفعال اکنون در نسبت Cr:Fe > 1.0، محتوای Cr (خط قرمز) بیشتری نسبت به Fe (خط سیاه) دارد.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(钝化膜现在的Cr(红线)含量高于Fe(钝化膜现在的1.0. Cr(红线)含量高于Fe(黑线),Cr:Fe 比率> 1.0. Пассивированная и морщинистая поверхность (рис. 12) نشان می دهد، что пассивированная пленка теперь نامет более высокое содержание Cr (красная линия)، чем Fe (черная линия)، при соотношении Cr:Fe > 1,0. سطح پسیو شده و چروکیده (شکل 12) نشان میدهد که فیلم پسیو شده اکنون در نسبت Cr:Fe > 1.0، محتوای Cr (خط قرمز) بیشتری نسبت به Fe (خط سیاه) دارد.
یک لایه نازکتر اکسید کروم غیرفعال (<80 Å) محافظت بیشتری نسبت به یک لایه اکسید آهن کریستالی با ضخامت صدها آنگستروم از یک فلز پایه و لایه رسوب با محتوای آهن بیش از 65٪ دارد.
ترکیب شیمیایی سطح پسیو شده و چروکیده اکنون با مواد صیقل داده شده پسیو شده قابل مقایسه است. رسوب در مورد 1، رسوب کلاس 2 است که قابلیت تشکیل درجا را دارد؛ با تجمع آن، ذرات بزرگتری تشکیل میشوند که با بخار مهاجرت میکنند.
در این حالت، خوردگی نشان داده شده منجر به نقصهای جدی یا کاهش کیفیت سطح نخواهد شد. چین و چروک معمولی، اثر خورندگی روی سطح را کاهش داده و احتمال مهاجرت شدید ذراتی که ممکن است قابل مشاهده باشند را از بین میبرد.
در شکل 11، نتایج AES نشان میدهد که لایههای ضخیم نزدیک سطح، سطوح بالاتری از Fe و O (500 آنگستروم اکسید آهن؛ به ترتیب خطوط سبز لیمویی و آبی) دارند و به سطوح آلاییده شده Fe، Ni، Cr و O تبدیل میشوند. غلظت Fe (خط آبی) بسیار بیشتر از هر فلز دیگری است و از 35٪ در سطح به بیش از 65٪ در آلیاژ افزایش مییابد.
در سطح، سطح O (خط سبز روشن) از تقریباً 50٪ در آلیاژ به تقریباً صفر در ضخامت لایه اکسید بیش از 700 آنگستروم میرسد. میزان نیکل (خط سبز تیره) و کروم (خط قرمز) در سطح بسیار پایین (<4%) است و در عمق آلیاژ به میزان نرمال (به ترتیب 11% و 17%) افزایش مییابد. میزان نیکل (خط سبز تیره) و کروم (خط قرمز) در سطح بسیار پایین (<4%) است و در عمق آلیاژ به میزان نرمال (به ترتیب 11% و 17%) افزایش مییابد. Urovni Ni (temno-zelenaya liniya) و Cr (красная линия) соответственно) در گلوبینه اسپلاوا. میزان نیکل (خط سبز تیره) و کروم (خط قرمز) در سطح بسیار پایین (کمتر از ۴٪) است و در اعماق آلیاژ به میزان طبیعی (به ترتیب ۱۱٪ و ۱۷٪) افزایش مییابد.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% Urovni Ni (temno-zelenaya liniya) و Cr (красная линия) на поверхности черезвычайно کمتر (<4%) اسپلاوا (11% و 17% تلويزيون). میزان نیکل (خط سبز تیره) و کروم (خط قرمز) در سطح بسیار پایین است (کمتر از ۴٪) و در اعماق آلیاژ به میزان طبیعی (به ترتیب ۱۱٪ و ۱۷٪) افزایش مییابد.
تصویر AES در شکل ۱۲ نشان میدهد که لایه سرخاب (اکسید آهن) حذف شده و لایه غیرفعالسازی بازسازی شده است. در لایه اولیه ۱۵ آنگستروم، سطح Cr (خط قرمز) بالاتر از سطح Fe (خط سیاه) است که یک لایه غیرفعال است. در ابتدا، محتوای Ni روی سطح ۹٪ بود که ۶۰-۷۰ آنگستروم بالاتر از سطح Cr (± ۱۶٪) افزایش یافت و سپس به سطح آلیاژ ۲۰۰ آنگستروم رسید.
با شروع از ۲٪، سطح کربن (خط آبی) در ۳۰ آنگستروم به صفر میرسد. سطح آهن در ابتدا کم است (<15%) و بعداً در دمای 15 آنگستروم معادل سطح کروم میشود و در دمای 150 آنگستروم به افزایش خود ادامه میدهد تا به سطح آلیاژی بیش از 65% برسد. سطح آهن در ابتدا کم است (<15%) و بعداً در دمای 15 آنگستروم معادل سطح کروم میشود و در دمای 150 آنگستروم به افزایش خود ادامه میدهد تا به سطح آلیاژی بیش از 65% برسد. Urovenь Fe вначале پایین (< 15%)، позже равен уровню Cr در 15 Å و همچنان ادامه دارد تا به 65% در 150 Å افزایش یابد. سطح آهن در ابتدا کم است (<15%)، بعداً در 15 آنگستروم به سطح کروم میرسد و در 150 آنگستروم به افزایش خود ادامه میدهد تا به بیش از 65% سطح آلیاژ برسد. Fe 含量最初很低(< 15٪)的合金含量。 Fe 含量最初很低(< 15٪)的合金含量。 بادرژانیه Fe مشخصاً پایین (< 15 %)، با توجه به این موضوع حدود ۱۵۰ سال پیش. مقدار آهن در ابتدا کم است (کمتر از ۱۵٪)، سپس در دمای ۱۵ آنگستروم به مقدار کروم میرسد و تا زمانی که در دمای ۱۵۰ آنگستروم به بیش از ۶۵٪ برسد، همچنان افزایش مییابد.میزان کروم در دمای 30 آنگستروم به 25 درصد سطح افزایش و در آلیاژ به 17 درصد کاهش مییابد.
سطح بالای O2 در نزدیکی سطح (خط سبز روشن) پس از عمق 120 آنگستروم به صفر کاهش مییابد. این تجزیه و تحلیل یک لایه غیرفعال سطحی به خوبی توسعه یافته را نشان داد. عکسهای SEM در شکلهای 13 و 14 ماهیت کریستالی خشن، زبر و متخلخل لایههای اکسید آهن سطح اول و دوم را نشان میدهند. سطح چروکیده، اثر خوردگی را بر روی یک سطح ناهموار تا حدی حفرهدار نشان میدهد (شکلهای 18-19).
سطوح پسیو شده و چروکیده نشان داده شده در شکلهای ۱۳ و ۱۴ در برابر اکسیداسیون شدید مقاومت نمیکنند. شکلهای ۱۵ و ۱۶ یک لایه پسیواسیون بازیابی شده را روی یک سطح فلزی نشان میدهند.
زمان ارسال: ۱۷ نوامبر ۲۰۲۲


