Опасность чрезмерно высокой концентрации хлорид-ионов для четырех типов нагревательных трубок для ферментации

# Опасности, связанные с чрезмерно высокой концентрацией хлорид-ионов в четырех типах нагревательных трубок для ферментации. Присутствие хлорид-ионов широко распространено в культуральных средах, воде для приготовления и очищающих средствах. Хлорид проникает в защитные слои, инициирует равномерную коррозию и питтинговую коррозию, а также существенно снижает срок службы нагревателей при превышении концентрации порога безопасности материала. В следующей таблице представлены краткие сведения о пределах допуска хлоридов, механизмах коррозии, циклах отказов и стратегиях контроля для каждого материала нагревательных трубок.|Материал нагревательной трубки|Долгосрочный-предел безопасного содержания хлоридов|Основной механизм хлоридной коррозии|Типичный цикл отказа при превышении-предельного уровня хлорида|Меры по контролю источника|| ----|----|----|----|----|| Нержавеющая сталь 316|Меньше или равно 50 ppm|Cl⁻ разрушает пассивную пленку хрома, проникает в микротрещины пленки с образованием локализованных питтинговых ячеек; сварные швы являются приоритетными точками коррозии|Сквозные-питания в сварных швах в течение 2–4 месяцев|Установить водоумягчитель + ионообменную смолу для подготовки воды; ограничить содержание хлоридов-содержащих чистящие добавки|| Титан 2 класса|Меньше или равно 200 ppm|Один только хлорид вызывает слабую коррозию; действует синергично с недостаточным количеством растворенного кислорода / фторида, блокируя самовосстановление пленки TiO₂, расширяя ямки травления царапин|Рассеянные пятна травления молочного цвета в течение 3 месяцев|Автономная система водоснабжения без сырой воды с высоким-хлоридом; постоянно поддерживать уровень растворенного кислорода выше или равный 8 мг/л|| Нагреватель с покрытием PFA|Неограниченно (только угрожает субстратом)|Хлорид сам по себе не разрушает PFA; просачивается сквозь царапины покрытия и достигает основания из углеродистой стали, вызывая ржавчину подложки и образование вздутий между слоями|Загрязнение среды ржавчиной в течение 4 месяцев после появления царапин на покрытии|Двухступенчатый-фильтр тонкой очистки для предотвращения повреждения частицами от царапин; полная много-промывка для удаления остатков хлоридов из царапин|| Кварцевое стекло|• Отсутствие риска хлоридной коррозии|Хлорид-ионы не реагируют с диоксидом кремния; только адсорбированные хлориды улавливают остатки щелочи, что усугубляет повреждение от обледенения|Нет прямого риска травления хлоридом|Регулярная циркуляция кислоты для удаления адсорбированных отложений хлоридных солей|## 1. Общий принцип хлоридной коррозии Ионы хлорида обладают необычайной способностью к адсорбции и проникновению: 1. Непрерывность защитных пленок нарушается, поскольку ионы хлорида преимущественно адсорбируются на микро-дефектах металлических пассивных пленок, замещая атомы кислорода в оксидных слоях с образованием растворимых хлоридов металлов. 2. В само-цикле хлориды непрерывно накапливаются в локальных коррозионных язвах после разрушения пленки, что приводит к образованию низкий-pH, высокая-микросреда хлоридов, которая ускоряет расширение ямок внутрь.. 3. Обычная CIP-мойка не способна полностью смыть остатки хлоридных солей, которые содержатся в мертвых зонах, царапинах и зазорах между прокладками, что приводит к образованию постоянных точек активации коррозии во время повторяющихся циклов нагрева.. 2. Прогрессирующее разложение хлоридов, специфичное для материала ### Нержавеющая сталь 316 (наиболее восприимчивая к хлоридам) Анти-эффективность пассивной пленки, богатой хромом-из нержавеющей стали 316, не соответствует требованиям. Когда концентрация хлорида в среде превышает 50 частей на миллион: - Первоначально хлорид проникает в тонкую пассивную пленку на трещинах сварного шва, что приводит к образованию мелких коррозионных язв. Хлорид дополнительно концентрируется внутри траншей из-за удержания статического электричества, покрытия биопленкой и высокой температуры, что приводит к концентрации в десятки раз.. - Глубина ямы увеличивается с каждым циклом термического пуска-остановки; в отсутствие полугодовой автономной пассивации стенка трубы быстро пронизывается ямками, что приводит к утечке среды и потерям партии. Основной причиной преждевременного выхода из строя нагревателей из нержавеющей стали является использование подземных сырых вод с высоким содержанием природных хлоридов на многочисленных биофармацевтических линиях. ### Титан 2-го класса (отличная стойкость к хлоридам). Благодаря своей способности самостоятельно противостоять воздействию хлоридов высокой-концентрации, пленка из чистого титана TiO₂ является предпочтительным материалом для процессов ферментации с высоким-солевым действием. Тем не менее, хлорид будет создавать дополнительные опасности в случае двух неблагоприятных обстоятельств: 1. Кислород, растворенный ниже температуры. При концентрации 8 мг/л пленка TiO₂ не способна к самовосстановлению-, и хлорид накапливается в местах царапин, что приводит к образованию локальных карманов травления.. 2. Сосуществование следовых фторидов: скорость растворения Фторидная-эродированная пленка ускоряется хлоридом, что приводит к образованию на стенках трубки молочно-белого туманного травления большой площади. Строгое регулирование содержания фторидов по-прежнему необходимо в титановых системах, даже если уровень хлоридов значительно ниже безопасного предела в 200 ppm. ### Нагреватель с покрытием ПФА Неповрежденные покрытия не подвержены воздействию хлоридов, так как молекулярная структура фторопласта ПФА полностью отталкивает ионы хлорида. Риск возникает исключительно при наличии царапин на покрытии: очищающая жидкость и среда, содержащие хлорид, способны проникать в царапины и затем герметизироваться между подложкой из углеродистой стали и покрытием. Образование ржавчины на подложке ускоряется хлоридом при нагревании, что приводит к расширению покрытия и образованию повреждений в результате расширения объема ржавчины. Когда пузыри лопаются, хлорид железа загрязняет ферментативную жидкость, в результате чего индекс тяжелых металлов выходит за пределы указанного диапазона. ### Ионы хлорида кварцевого стекла не способны вызвать прямое травление из-за их неспособности вступать в химическую реакцию с кварцевым диоксидом кремния. Физическая адсорбция представляет собой скрытый риск: кристаллы хлоридных солей образуются на стенках трубок в результате испарения воды во время статического режима ожидания. Эти кристаллические отложения захватывают остатки щелочной чистящей жидкости, что приводит к образованию локальных микрообластей с высоким содержанием щелочи, которые постоянно замораживают кварцевые поверхности, тем самым снижая структурную прочность и светопроницаемость. Эту косвенную опасность можно полностью устранить, выполняя регулярную кислотную промывку для удаления отложений хлоридных солей. ## 3. Первичные источники избыточного хлорида на объекте 1. Водопроводная вода или необработанная подземная вода с высоким содержанием природных хлоридов для приготовления среды. 2. Формулы ферментации содержат избыточное количество хлоридсодержащего азота, фосфора и микроэлементов сырья. 3. Остаточный хлорид задерживается в мертвых зонах трубопровода из-за неправильного выбора хлорсодержащих дезинфицирующих средств для CIP-мойки. 4. Перекрестное загрязнение сточные воды брожения с высоким содержанием солей вводятся обратно в систему подачи воды подготовки. 5. Локальное обогащение и осаждение хлоридных солей под биопленкой в результате длительного статического удержания среды в результате длительного статического удержания среды.. 4. Меры по полному перехвату и контролю хлоридов ### Очистка исходной воды Установите ионообменную смолу или аппарат обратного осмоса в воду подготовки среды, чтобы гарантировать, что уровень хлоридов на выходе остается ниже 30 частей на миллион для петель из нержавеющей стали. Стандарт может быть снижен до менее или равного 150 ppm для титановых линий. ### Проверка сырья по прибытии. Отбраковка образцов с чрезмерным содержанием хлоридов для линий по производству нержавеющей стали; перед кормлением проверяйте содержание хлоридов во всем сырье питательной среды. ### Оптимизация формулы очистки CIP. Запретить длительное использование дезинфицирующих средств на основе хлора с высоким содержанием хлоридов; вместо этого используйте щелочные чистящие средства, не содержащие хлора. Чтобы устранить остатки хлоридных солей в мертвых зонах, увеличьте время выдержки процесса многоступенчатой ​​промывки. ### Управление дифференцированными технологическими операциями 1. Линии по производству нержавеющей стали: для ремонта пассивной пленки, поврежденной хлоридами, проводите полугодовую пассивацию и избегайте длительного статического удержания среды в среде.. 2. Линии по производству высокохлорида титана: непрерывная аэрация, чтобы обеспечить уровень растворенного кислорода не менее 8 мг/л и предотвратить коррозию, вызванную наложением хлоридов и условиями с низким содержанием кислорода.. 3. Нагреватели PFA: Улучшите входную фильтрацию, чтобы предотвратить появление царапин на покрытии и существенно предотвратить доступ хлоридов к подложке из углеродистой стали.. 4. Кварцевые петли: ежемесячно проводите полную циркуляцию кислоты, чтобы удалить адсорбированные отложения хлоридных солей и снизить риск непрямого щелочного обледенения. ### Ежедневный мониторинг патрулей. Ежедневно записывайте данные о результатах испытаний на хлориды в подготовительной воде и ферментационном бульоне. Если критерий безопасности материала превышен, частоту промывки CIP следует увеличить, а графики технического обслуживания следует расширить. ## Краткое описание Основной причиной точечной коррозии нержавеющей стали являются ионы хлорида. Они не повреждают напрямую титан, PFA или кварц; скорее, они создают скрытые опасности, которые накладываются друг на друга, включая царапины, низкий уровень растворенного кислорода и остатки щелочей. Очистка воды, проверка сырья и стандартизированная очистка являются основными мерами по устранению ускоренной коррозии пучков нагревательных труб, вызванной хлоридами, путем поддержания концентрации хлоридов в безопасных пределах для конкретного материала.