الماده الرئيسيه

متطلبات النظافة للصناعات الدوائية والتكنولوجيا الحيوية مرتفعة نسبيًا ، ويجب أن تتمتع المواد المستخدمة في تصنيع حاويات المعالجة وأنظمة الأنابيب بمقاومة ممتازة للتآكل وسهولة التنظيف لضمان نقاء الأدوية وجودتها. يجب أن تكون المواد قادرة على تحمل درجة الحرارة والضغط والوسائط العدوانية في بيئات الإنتاج وكذلك في إجراءات التطهير والتنظيف. بالإضافة إلى ذلك ، يجب أن تتمتع المادة بإمكانية لحام جيدة وتفي بمتطلبات الصناعة لإنهاء السطح.

سفن العمليات وأنظمة الأنابيب

مادة التصنيع الرئيسية لمعدات العمليات في صناعات الأدوية والتكنولوجيا الحيوية هي 316L (UNS S31603، EN1.4404) الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي. مقاومة التآكل ، وقابلية اللحام ، وخصائص التلميع الكهربائي ، وسهولة توافر الفولاذ المقاوم للصدأ 316L تجعله مادة مثالية لمعظم التطبيقات الصيدلانية.

على الرغم من أن الفولاذ المقاوم للصدأ 316L يعمل بشكل جيد في العديد من بيئات العمليات ، إلا أن المستخدمين ما زالوا يحسنون أداء الفولاذ المقاوم للصدأ 316L عن طريق اختيار التركيب الكيميائي المحدد للفولاذ المقاوم للصدأ 316L بعناية وتحسين عمليات الإنتاج مثل إعادة الصهر الكهربائي (ESR).

إذا كانت ظروف المعالجة شديدة التآكل بالنسبة للفولاذ المقاوم للصدأ 316L ، فيمكن للمستخدمين الاستمرار في الاستخدام الفولاذ المقاوم للصدأ 316L، لكن تكلفة الصيانة ستزداد ، أو يمكنهم التبديل إلى 6٪ من الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ الفائق الموليبدينوم مع تركيبة سبيكة أعلى ، مثل AL- 6XN® (UNS N08367) أو 254SMO® (UNS S31254، EN1.4547). في السنوات الأخيرة ، أدركت صناعة التكنولوجيا الحيوية فوائد استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج 2205 (UNS S32205، EN1.4462) لمعدات التصنيع.

حاوية البحث والتطوير 2205 لوحة مزدوجة الفولاذ المقاوم للصدأ

الشكل 1 الشكل XNUMX حاويات البحث والتطوير لصناعة المستحضرات الصيدلانية مصنوعة من 2205 دوبلكس لوحة الفولاذ المقاوم للصدأ بسماكة 10 و 2205 صفيحة دوبلكس من الفولاذ المقاوم للصدأ بسمك 4.8 مم. يتم صقل الأسطح الملامسة للمنتج كهربائيًا حتى ASMEBPE - SF4. تضمين التغريدة

2205 دوبلكس من الفولاذ المقاوم للصدأ

يشتمل الهيكل المعدني للفولاذ المقاوم للصدأ 316L على طور أوستينيت وكمية صغيرة جدًا من طور الفريت ، ويتم تثبيت طور الأوستينيت بإضافة كمية كافية من النيكل إلى السبيكة.

محتوى النيكل في الفولاذ المقاوم للصدأ 316L المطاوع هو بشكل عام 10-11٪. تم تعديل التركيب الكيميائي للفولاذ المقاوم للصدأ على الوجهين بحيث تحتوي البنية المجهرية المتكونة تقريبًا على نفس الكمية من أطوار الفريت والأوستنيت (الشكل 2). أنسجة دقيقة. يتم تشكيل الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج 2205 عن طريق تقليل محتوى النيكل إلى حوالي 5٪ وتعديل إضافة المنجنيز والنيتروجين لتكوين حوالي 40-50٪ من الفريت.

التركيب الكيميائي للفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج 2205 متوازن ، ومرحلة الأوستينيت ومرحلة الفريت لهما مقاومة تآكل كبيرة أو متساوية.

حبيبات الأوستينيت ، فولاذ مقاوم للصدأ 316L ، فولاذ مقاوم للصدأ مزدوج 2205

الشكل 2 (أ) بنية مجهرية من الفولاذ المقاوم للصدأ 316L المطاوع تظهر حبيبات الأوستينيت وشرائط الفريت المرئية أحيانًا (ب) البنية المجهرية للفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج المطاوع 2205 الذي يظهر الأوستينيت (الطور الخفيف) مساوٍ تقريبًا لمقدار الفريت (اللون الداكن).

يمنح محتوى النيتروجين المتزايد من الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج 2205 وبنيته الدقيقة الدقيقة قوة أعلى من الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي الشائع مثل 304 لتر و 316 لتر. في ظل ظروف التلدين بالمحلول ، تكون مقاومة الخضوع للفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج 2205 حوالي ضعف مقاومة الفولاذ المقاوم للصدأ 316L.

نظرًا لقوتها العالية ، يمكن أن يكون الضغط المسموح به من الفولاذ المقاوم للصدأ على الوجهين 2205 أعلى بكثير ، اعتمادًا على رمز التصميم المستخدم في تصنيع معدات المعالجة. في العديد من التطبيقات ، يمكن تقليل سمك الجدار ، مما يؤدي إلى توفير الوزن وتوفير التكاليف.

الجدول 1 مقارنة التركيب الكيميائي للفولاذ المقاوم للصدأ 316L و 2205 بناءً على متطلبات ASTM A 240

الصفرقم UNSCMnPSSiCrNiMoN
316LS316030.032.000.0450.0300.7516.0-18.010.0-14.02.0-3.00.10
2205S322050.032.000.0300.0201.0022.0-23.04.5-6.53.0-3.50.14-0.20

  • ماكس ما لم يذكر خلاف ذلك

الجدول 2 مقارنة الخواص الميكانيكية للمحلول الملدن مزدوج الدرجة 316 / 316L و 2205 مزدوج الفولاذ المقاوم للصدأ (وفقًا لـ ASTM A240 *)

الصفرقم UNSقوة الشدقوة الغلةاستطالةصلابة ، ماكس
كسيتميجا باسكالكسيتميجا باسكالبرينلروكويل
316LS316037551530205و ان آكثر من 40%21795 ساعة
2205S322059565565450و ان آكثر من 25%29331HRc

  • ما لم يذكر خلاف ذلك ، كلها 3 كحد أدنى
  • الحد الأدنى لقيمة الجلد القوي للفولاذ المقاوم للصدأ 316 / 316L مزدوج الدرجة ؛ الحد الأدنى لمتطلبات السرقة للفولاذ المقاوم للصدأ 316L أحادي الدرجة أقل

Cخصائص orrosive

مقاومة التنقر

الشكل الأكثر شيوعًا للتآكل على الفولاذ المقاوم للصدأ في تطبيقات الأدوية والتكنولوجيا الحيوية هو تأليب التآكل في البيئات المحتوية على الكلوريد. يحقق المحتوى العالي من الكروم والموليبدينوم والنيتروجين في الفولاذ المقاوم للصدأ مزدوج الاتجاه 2205 مقاومة للتآكل والتآكل أفضل بكثير من الفولاذ المقاوم للصدأ 316L. يمكن تحديد مقاومة التنقر النسبية للفولاذ المقاوم للصدأ عن طريق قياس درجة الحرارة المطلوبة لحدوث التنقر (درجة حرارة التنقر الحرجة) في محلول اختبار قياسي من كلوريد الحديديك بنسبة 6٪.

كما هو مبين في الشكل 3 ، فإن درجة حرارة التنقر الحرجة (CPT) للفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج 2205 هي ما بين الفولاذ المقاوم للصدأ 316L و 6٪ من الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي الفائق الموليبدينوم. وتجدر الإشارة إلى أنه يمكن استخدام بيانات CPT المقاسة في محلول كلوريد الحديديك لمقارنة مقاومة تآكل أيون الكلوريد للمواد ، ولكن لا ينبغي استخدامها للتنبؤ بدرجة حرارة التنقر الحرجة للمواد في بيئات الكلوريد الأخرى.  

أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ الصدأ الأحمر

الشكل 3 مقارنة بين درجة حرارة التنقر الحرجة المقاسة في محلول اختبار FeCl6 بنسبة 3٪

تكسير التآكل الناتج عن الإجهاد

عندما تكون درجة الحرارة أعلى من 60 درجة مئوية ، تحت تأثير إجهاد الشد وأيونات الكلوريد ، يكون الفولاذ المقاوم للصدأ 316L عرضة للتشقق. هذا الشكل الكارثي من التآكل يسمى تكسير تآكل إجهاد الكلوريد (SCC). يجب مراعاة هذا التآكل عند اختيار المواد لظروف سائل المعالجة الساخنة. يجب تجنب استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ 316 في وجود أيونات الكلوريد ودرجات حرارة 60 درجة مئوية أو أعلى. كما هو مبين في الشكل 4 ، 2205 الفولاذ المقاوم للصدأ على الوجهين مقاوم لـ SCC في محاليل الملح البسيطة حتى درجة حرارة لا تقل عن 120 درجة مئوية.

تكسير التآكل الإجهادي ، الفولاذ المقاوم للصدأ 316L ، الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج 2205

الشكل 4 مقارنة القيمة الحرجة للتكسير الناتج عن إجهاد أيوني الكلوريد بين الفولاذ المقاوم للصدأ 316L والفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج 2205

الصدأ الأحمر

قد يؤدي تعرض الفولاذ المقاوم للصدأ لمياه عالية النقاوة إلى ظهور بقع رقيقة أو رواسب من الصدأ على السطح ، تُعرف بالصدأ الأحمر (الشكل 5). يتكون هذا الصدأ بشكل أساسي من جزيئات أكسيد الحديد أو هيدروكسيد ويمكن أن يأتي في مجموعة متنوعة من الألوان بما في ذلك ظلال من الأحمر والأصفر الذهبي والأزرق والرمادي والبني الداكن. لا يُعرف سبب تكون الصدأ الأحمر ، ولكن قد تؤثر درجات الفولاذ المقاوم للصدأ والمعالجات السطحية على تكوين الصدأ الأحمر.

أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ الصدأ الأحمر

شكل 5. أصفر ذهبي (أ) ورمادي أسود (ب) صدأ أحمر على الجدار الداخلي لأنبوب الفولاذ المقاوم للصدأ المقطوع

في الصناعات الدوائية والتكنولوجيا الحيوية ، تتعرض أنظمة الماء للحقن (WFI) إلى بخار نظيف وبيئات مائية عالية النقاء حيث يكون الصدأ الأحمر أمرًا شائعًا. قد تتأثر المكونات مثل وحدات التقطير وخزانات التخزين وأوعية المعالجة والمضخات والصمامات والأنابيب.

نظرًا لاحتمال تلوث المنتج ، تتطلب أسطح المواد شديدة الصدأ عمليات تنظيف مكلفة وتستغرق وقتًا طويلاً. لذلك ، من الضروري أن تتطلب المواد المرشحة المستخدمة في المستحضرات الصيدلانية والتكنولوجيا الحيوية أن تتمتع على الأقل بنفس مقاومة الصدأ الأحمر مثل الفولاذ المقاوم للصدأ 316L.

تم إجراء تحقيق منهجي لظاهرة الصدأ الأحمر على المواد بما في ذلك الفولاذ المقاوم للصدأ 316L و 2205 الفولاذ المقاوم للصدأ على الوجهين. وفقًا لهذه الدراسة ، فإن الفولاذ المقاوم للصدأ 2205 مقاوم للصدأ الأحمر على الأقل مثل الفولاذ المقاوم للصدأ 316L.

    سنرد على بريدك الإلكتروني خلال 24 ساعة!