Рекомендации по орбитальной сварке в трубопроводах биотехнологий — Часть II

Feb 29, 2024

Примечание редактора: Pharmaceutical Online рада представить статью из четырех частей об орбитальной сварке трубопроводов биотехнологий, написанную отраслевым экспертом Барбарой Хенон из Arc Machines. Эта статья была адаптирована из выступления доктора Хеннона, сделанного в конце прошлого года на заседании ASME.

Проблемы, вызывающие обеспокоенность в технологии изготовления

Предотвращение потери коррозионной стойкости. Высокоочищенная вода, такая как DI или WFI, является очень агрессивным разъедающим фактором для нержавеющей стали. Кроме того, вода для инъекций фармацевтического качества циркулирует при повышенных температурах (80°C) для поддержания стерильности. Существует тонкая грань между понижением температуры до достаточно низкого уровня, чтобы поддерживать жизнеспособные организмы, которые были бы губительны для продукта, и повышением температуры до достаточно высокого уровня, чтобы способствовать образованию «румян». Румяна представляет собой коричневатую пленку переменного состава, образующуюся в результате коррозии компонентов трубопроводной системы из нержавеющей стали. Основными компонентами, вероятно, являются грязь и оксиды железа, но также могут присутствовать железо, хром и никель в различных формах. Присутствие румян может оказаться фатальным для некоторых продуктов и может привести к дальнейшей коррозии, хотя в других системах их присутствие кажется вполне безопасным.

Сварка может отрицательно повлиять на коррозионную стойкость. Тепловой оттенок, возникающий в результате окисления материала, осаждающегося на сварном шве и ЗТВ во время сварки, особенно вреден и способствует образованию налетов в фармацевтических системах водоснабжения. Образование оксидов хрома, которые придают тепловому оттенку, оставляет нижележащий слой, обедненный хромом, который уязвим для коррозии. Тепловой оттенок можно удалить травлением и шлифовкой, которые удаляют металл с поверхности, включая нижележащий обедненный хромом слой, и восстанавливают коррозионную стойкость до уровня, близкого к основному металлу. Однако травление и шлифовка вредны для качества поверхности. Пассивация трубопроводных систем азотной кислотой или хелатирующими составами проводится для преодоления вредного воздействия сварки и изготовления до ввода трубопроводных систем в эксплуатацию. Оже-электронный анализ показал, что хелатная пассивация может восстановить поверхностные изменения в распределении кислорода, хрома, железа, никеля и марганца, которые происходят поперек сварного шва и зоны термического влияния, до состояния перед сваркой. Однако пассивация затрагивает только внешний поверхностный слой и не проникает ниже 50 Å, тогда как тепловой оттенок может распространяться на 1000 Å и более под поверхность.

Таким образом, чтобы установить систему трубопроводов, которая по коррозионной стойкости приближается к несварному основному материалу, важно попытаться ограничить ущерб, причиняемый сваркой и изготовлением, до уровня, который можно по существу восстановить путем пассивации. Это предполагает использование продувочного газа с минимальным содержанием кислорода и подачу его к внутреннему диаметру сварного соединения без загрязнения атмосферным кислородом или влагой. Точный контроль подвода тепла во время сварки и предотвращение чрезмерного нагрева также важны для предотвращения потери коррозионной стойкости. Контроль процесса изготовления для достижения стабильно высокого качества сварных швов, а также тщательное обращение с трубами и компонентами из нержавеющей стали во время изготовления для предотвращения загрязнения являются важными требованиями для создания высококачественной трубопроводной системы, которая будет противостоять коррозии и обеспечивать длительную продуктивную службу. жизнь.

Свариваемость нержавеющей стали 316L

Материалы, используемые для изготовления трубопроводных систем из биофармацевтической нержавеющей стали высокой чистоты, за последнее десятилетие претерпели эволюцию в сторону улучшения коррозионной стойкости. Большую часть нержавеющей стали, использовавшейся до 1980 года, была нержавеющая сталь 304, поскольку она относительно недорогая и представляла собой улучшение по сравнению с ранее использовавшейся медью. Фактически, нержавеющую сталь серии 300 сравнительно легко обрабатывать, ее можно сваривать плавлением без чрезмерной потери коррозионной стойкости, и она не требует специального предварительного нагрева или последующей термической обработки.