Мы используем файлы cookie, чтобы улучшить ваш опыт.Продолжая просматривать этот сайт, вы соглашаетесь на использование нами файлов cookie.Дополнительная информация.
Фармацевтические системы с чистым или чистым паром включают в себя генераторы, регулирующие клапаны, распределительные трубы или трубопроводы, термодинамические или равновесные термостатические ловушки, манометры, редукторы давления, предохранительные клапаны и объемные аккумуляторы.
Большинство этих деталей изготовлены из нержавеющей стали 316 L и содержат прокладки из фторполимера (обычно из политетрафторэтилена, также известного как тефлон или ПТФЭ), а также из полуметалла или других эластомерных материалов.
Эти компоненты подвержены коррозии или деградации во время использования, что влияет на качество готовой утилиты Clean Steam (CS).В рамках проекта, подробно описанного в этой статье, оценивались образцы из нержавеющей стали из четырех тематических исследований системы CS, оценивался риск потенциального воздействия коррозии на технологические процессы и важные инженерные системы, а также проводились испытания на наличие твердых частиц и металлов в конденсате.
Образцы проржавевших трубопроводов и компонентов распределительной системы размещаются для исследования побочных продуктов коррозии.9 Для каждого конкретного случая оценивались различные состояния поверхности.Например, были оценены стандартные эффекты помутнения и коррозии.
Поверхности эталонных образцов оценивали на наличие отложений румянца с помощью визуального осмотра, электронной Оже-спектроскопии (ОЭС), электронной спектроскопии для химического анализа (ЭСХА), сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС).
Эти методы позволяют выявить физические и атомарные свойства коррозии и отложений, а также определить ключевые факторы, влияющие на свойства технических жидкостей или конечных продуктов.один
Продукты коррозии нержавеющей стали могут принимать различные формы, например, карминовый слой оксида железа (коричневый или красный) на поверхности под или над слоем оксида железа (черный или серый)2.Возможность миграции вниз по течению.
Слой оксида железа (черный румянец) со временем может утолщаться по мере того, как отложения становятся более выраженными, о чем свидетельствуют частицы или отложения, видимые на поверхностях стерилизационной камеры и оборудования или емкостей после паровой стерилизации, имеет место миграция.Лабораторный анализ проб конденсата показал дисперсный характер шлама и количество растворимых металлов в жидкости КС.четыре
Хотя причин этого явления много, основной причиной обычно является генератор CS.Нередко можно обнаружить красный оксид железа (коричневый/красный) на поверхностях и оксид железа (черный/серый) в вентиляционных отверстиях, которые медленно мигрируют через систему распределения CS.6
Система распределения CS представляет собой разветвленную конфигурацию с несколькими точками использования, оканчивающимися в удаленных областях или в конце основного заголовка и различных подзаголовков ветвей.Система может включать в себя ряд регуляторов, помогающих инициировать снижение давления/температуры в определенных точках использования, которые могут быть потенциальными точками коррозии.
Коррозия также может возникать в конденсатоотводчиках гигиенической конструкции, которые размещаются в различных точках системы для удаления конденсата и воздуха из потока чистого пара, проходящего через конденсатоотводчик, нижний трубопровод/выпускной трубопровод или коллектор конденсата.
В большинстве случаев обратная миграция вероятна, когда отложения ржавчины накапливаются на ловушке и растут вверх по течению в соседние трубопроводы или коллекторы в точках использования и за их пределы;ржавчину, которая образуется в ловушках или других компонентах, можно увидеть вверх по течению от источника с постоянной миграцией вниз и вверх по течению.
Некоторые компоненты из нержавеющей стали также имеют металлургическую структуру от умеренной до высокой, включая дельта-феррит.Считается, что кристаллы феррита снижают коррозионную стойкость, хотя их может быть всего 1–5%.
Феррит также не так устойчив к коррозии, как аустенитная кристаллическая структура, поэтому он предпочтительнее подвержен коррозии.Ферриты могут быть точно обнаружены с помощью ферритового зонда и полуточно с помощью магнита, но есть существенные ограничения.
От настройки системы до первоначального ввода в эксплуатацию и запуска нового генератора CS и распределительного трубопровода существует ряд факторов, способствующих коррозии:
Со временем коррозионные элементы, такие как эти, могут производить продукты коррозии, когда они встречаются, объединяются и перекрываются со смесями железа и железа.Черная сажа обычно сначала появляется в генераторе, затем она появляется в нагнетательном трубопроводе генератора и, наконец, во всей распределительной системе CS.
СЭМ-анализ был проведен для выявления микроструктуры побочных продуктов коррозии, покрывающих всю поверхность кристаллами и другими частицами.Фон или подстилающая поверхность, на которой обнаруживаются частицы, варьируется от различных сортов железа (рис. 1-3) до обычных образцов, а именно кремнезема/железа, песчаных, стеклообразных, гомогенных отложений (рис. 4).Также были проанализированы сильфоны конденсатоотводчиков (рис. 5-6).
AES-тестирование — это аналитический метод, используемый для определения химического состава поверхности нержавеющей стали и диагностики ее коррозионной стойкости.Он также показывает ухудшение пассивной пленки и снижение концентрации хрома в пассивной пленке по мере того, как поверхность изнашивается из-за коррозии.
Для характеристики элементного состава поверхности каждого образца использовали сканирование АЭС (концентрационные профили поверхностных элементов по глубине).
Каждый сайт, используемый для SEM-анализа и дополнений, был тщательно отобран для предоставления информации из типичных регионов.Каждое исследование предоставляло информацию от нескольких верхних молекулярных слоев (по оценкам, 10 ангстрем [Å] на слой) до глубины металлического сплава (200–1000 Å).
Значительные количества железа (Fe), хрома (Cr), никеля (Ni), кислорода (O) и углерода (C) были зарегистрированы во всех регионах Ружа.Данные и результаты AES изложены в разделе тематического исследования.
Общие результаты АЭС для начальных условий показывают, что сильное окисление происходит на образцах с необычно высокими концентрациями Fe и O (оксиды железа) и низким содержанием Cr на поверхности.Этот красноватый налет приводит к высвобождению частиц, которые могут загрязнить продукт и поверхности, соприкасающиеся с продуктом.
После того, как помутнение было удалено, «пассивированные» образцы показали полное восстановление пассивной пленки, при этом Cr достиг более высоких уровней концентрации, чем Fe, с поверхностным отношением Cr: Fe в диапазоне от 1,0 до 2,0 и полным отсутствием оксида железа.
Различные шероховатые поверхности были проанализированы с использованием XPS/ESCA для сравнения концентраций элементов и спектральных степеней окисления Fe, Cr, серы (S), кальция (Ca), натрия (Na), фосфора (P), азота (N), а также O и C (таблица A).
Существует четкая разница в содержании Cr от значений, близких к пассивирующему слою, до более низких значений, обычно встречающихся в базовых сплавах.Уровни железа и хрома, обнаруженные на поверхности, представляют различную толщину и степень отложений румян.XPS-тесты показали увеличение содержания Na, C или Ca на шероховатых поверхностях по сравнению с очищенными и пассивированными поверхностями.
XPS-тестирование также показало высокие уровни C в железном красном (черном) красном цвете, а также Fe(x)O(y) (оксид железа) в красном цвете.Данные XPS бесполезны для понимания изменений поверхности во время коррозии, поскольку они оценивают как красный металл, так и основной металл.Для правильной оценки результатов требуется дополнительное тестирование XPS с более крупными образцами.
Предыдущие авторы также испытывали трудности с оценкой данных XPS.10 Наблюдения в полевых условиях в процессе удаления показали, что содержание углерода велико и обычно удаляется путем фильтрации во время обработки.Микрофотографии СЭМ, сделанные до и после обработки для удаления складок, иллюстрируют повреждения поверхности, вызванные этими отложениями, включая питтинг и пористость, которые непосредственно влияют на коррозию.
Результаты XPS после пассивации показали, что соотношение содержания Cr:Fe на поверхности было намного выше, когда пассивирующая пленка была сформирована повторно, тем самым снижая скорость коррозии и другие неблагоприятные воздействия на поверхность.
Образцы купонов показали значительное увеличение отношения Cr:Fe между поверхностью «как есть» и пассивированной поверхностью.Исходные отношения Cr:Fe были протестированы в диапазоне от 0,6 до 1,0, а коэффициенты пассивации после обработки варьировались от 1,0 до 2,5.Значения для электрополированных и пассивированных нержавеющих сталей составляют от 1,5 до 2,5.
В образцах, подвергнутых постобработке, максимальная глубина отношения Cr:Fe (установленная с помощью АЭС) колебалась от 3 до 16 Å.Они выгодно отличаются от данных предыдущих исследований, опубликованных Coleman2 и Roll.9 Поверхности всех образцов имели стандартные уровни Fe, Ni, O, Cr и C. Низкие уровни P, Cl, S, N, Ca и Na также были обнаружены в большинстве образцов.
Эти остатки типичны для химических очистителей, очищенной воды или электрополировки.При дальнейшем анализе на поверхности и на разных уровнях самого кристалла аустенита были обнаружены примеси кремния.Источником, по-видимому, является содержание кремнезема в воде/паре, механические полироли или растворенное или протравленное смотровое стекло в ячейке генерации CS.
Сообщается, что продукты коррозии, обнаруженные в системах CS, сильно различаются.Это связано с различными условиями этих систем и размещением различных компонентов, таких как клапаны, ловушки и другие аксессуары, которые могут привести к коррозионным условиям и продуктам коррозии.
Кроме того, в систему часто вводятся сменные компоненты, которые не пассивированы должным образом.На продукты коррозии также существенное влияние оказывает конструкция генератора КС и качество воды.Некоторые типы генераторных установок представляют собой ребойлеры, а другие - трубчатые мигалки.В генераторах CS обычно используются торцевые экраны для удаления влаги из чистого пара, в то время как в других генераторах используются перегородки или циклоны.
Некоторые производят почти сплошную железную патину на распределительной трубе и красном железе, покрывающем ее.Перегородочный блок образует черную железную пленку с румянцем оксида железа под ним и создает второе явление на верхней поверхности в виде закопченного румянца, который легче стереть с поверхности.
Как правило, этот железисто-сажевидный налет выражен значительно сильнее, чем железо-красный, и более подвижен.Из-за повышенной степени окисления железа в конденсате шлам, образующийся в конденсатном канале на дне распределительной трубы, имеет шлам оксида железа поверх шлама железа.
Румянец оксида железа проходит через сборник конденсата, становится видимым в сливе, а верхний слой легко стирается с поверхности.Качество воды играет важную роль в химическом составе румян.
Более высокое содержание углеводородов приводит к слишком большому количеству сажи в помаде, в то время как более высокое содержание кремнезема приводит к более высокому содержанию кремнезема, что приводит к гладкому или глянцевому слою помады.Как упоминалось ранее, смотровые стекла уровня воды также подвержены коррозии, что позволяет мусору и кремнезему попадать в систему.
Пистолет вызывает беспокойство в паровых системах, поскольку могут образовываться толстые слои, которые образуют частицы.Эти частицы присутствуют на паровых поверхностях или в оборудовании для паровой стерилизации.В следующих разделах описаны возможные эффекты препарата.
РЭМ As-Is на рисунках 7 и 8 показывают микрокристаллическую природу кармина класса 2 в случае 1. Особенно плотная матрица кристаллов оксида железа образовалась на поверхности в виде мелкозернистого остатка.На обеззараженных и пассивированных поверхностях были обнаружены коррозионные повреждения, что привело к шероховатой и слегка пористой текстуре поверхности, как показано на рисунках 9 и 10.
Развертка АЭС на рис.11 показано исходное состояние исходной поверхности с нанесенным на нее тяжелым оксидом железа. 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. 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. Пассивированная и обессточенная поверхность (рис. 12) вызывает тревогу на то, что пассивная пленка теперь имеет повышенное содержание Cr (красная линия) по сравнению с Fe (черная линия) при оценке Cr:Fe > 1,0. 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.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 выявлении Cr:Fe > 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.
Более тонкая (< 80 Å) пассивирующая пленка оксида хрома является более защитной, чем пленка кристаллического оксида железа толщиной в сотни ангстрем из основного металла и слоя окалины с содержанием железа более 65%.
Химический состав пассивированной и морщинистой поверхности теперь сравним с пассивированными полированными материалами.Осадок в случае 1 относится к осадку класса 2, способному образовываться на месте;по мере его накопления образуются более крупные частицы, которые мигрируют вместе с паром.
В этом случае проявленная коррозия не приведет к серьезным дефектам или ухудшению качества поверхности.Нормальное сморщивание уменьшит коррозионное воздействие на поверхность и исключит возможность сильной миграции частиц, которые могут стать видимыми.
На рисунке 11 результаты АЭС показывают, что толстые слои вблизи поверхности имеют более высокие уровни Fe и O (500 Å оксида железа; лимонно-зеленая и синяя линии соответственно), переходя к уровням легирования Fe, Ni, Cr и O. Концентрация Fe (синяя линия) намного выше, чем у любого другого металла, увеличиваясь с 35% на поверхности до более 65% в сплаве.
На поверхности уровень O (светло-зеленая линия) изменяется от почти 50 % в сплаве до почти нуля при толщине оксидной пленки более 700 Å. Уровни Ni (темно-зеленая линия) и Cr (красная линия) чрезвычайно низки на поверхности (<4%) и увеличиваются до нормального уровня (11% и 17% соответственно) в глубине сплава. Уровни Ni (темно-зеленая линия) и Cr (красная линия) чрезвычайно низки на поверхности (<4%) и увеличиваются до нормального уровня (11% и 17% соответственно) в глубине сплава. Уровни Ni (темно-зеленая линия) и Cr (красная линия) отличаются низки на поверхности (<4%) и возрастают до нормального уровня (11% и 17% соответственно) в глубине сплава. Уровни Ni (темно-зеленая линия) и Cr (красная линия) чрезвычайно низки на поверхности (<4%) и увеличиваются до нормального уровня (11% и 17% соответственно) в глубине сплава.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% или 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) и Cr (красная линия) на поверхности характеризуются низки (<4%) и возрастают до нормального уровня в глубине сплава (11% и 17% соответственно). Уровни Ni (темно-зеленая линия) и Cr (красная линия) на поверхности чрезвычайно низки (<4%) и увеличиваются до нормального уровня в глубине сплава (11% и 17% соответственно).
Изображение AES на рис.12 видно, что слой окалины (оксида железа) был удален, а пассивирующая пленка восстановлена.В первичном слое 15 Å уровень Cr (красная линия) выше уровня Fe (черная линия), который представляет собой пассивную пленку.Первоначально содержание Ni на поверхности составляло 9 %, повышаясь на 60–70 Å выше уровня Cr (± 16 %), а затем повышаясь до уровня сплава 200 Å.
Начиная с 2%, уровень углерода (синяя линия) падает до нуля при 30 Å. Уровень Fe вначале низкий (< 15%), позже равен уровню Cr при 15 Å и продолжает увеличиваться до уровня сплава более 65% при 150 Å. Уровень Fe вначале низкий (< 15%), позже равен уровню Cr при 15 Å и продолжает увеличиваться до уровня сплава более 65% при 150 Å. Уровень Fe вначале низкий (< 15%), затем уровень уровня Cr при 15 Å и продолжается до уровня сплава более 65% при 150 Å. Уровень Fe изначально низкий (< 15%), позже он равен уровню Cr при 15 Å и продолжает увеличиваться до более чем 65% уровня сплава при 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 时继续增加到超过65% 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 时继续增加到超过65% 的合金含量。 Содержание Fe изначально низкое (< 15 %), позже он устанавливает содержание Cr при 15 Å и продолжает поставку до содержания сплава более 65 % при 150 Å. Содержание Fe вначале низкое (< 15%), позже оно сравняется с содержанием Cr при 15 Å и продолжает увеличиваться до тех пор, пока содержание сплава не превысит 65 % при 150 Å.Уровни Cr увеличиваются до 25% поверхности при 30 Å и снижаются до 17% в сплаве.
Повышенный уровень O вблизи поверхности (светло-зеленая линия) снижается до нуля после глубины 120 Å.Этот анализ продемонстрировал хорошо развитую поверхностную пассивирующую пленку.Фотографии SEM на рисунках 13 и 14 показывают шероховатую, шероховатую и пористую кристаллическую природу поверхностных 1-го и 2-го слоев оксида железа.Морщинистая поверхность показывает эффект коррозии на частично шероховатой поверхности с изъязвлениями (рис. 18-19).
Пассивированные и морщинистые поверхности, показанные на рисунках 13 и 14, не выдерживают сильного окисления.На рисунках 15 и 16 показана восстановленная пассивирующая пленка на металлической поверхности.