כורים פרמצבטיים אינם נכשלים בחן. אירוע פיתול בודד במעיל ביוריאקטור או באתר חריץ מתחת לאטם עלול לפגוע בסטריליות של אצווה, לעורר החזרת מוצר יקר או לאלץ כיבוי לא מתוכנן של ציוד מאומת. מכיוון שייצור תרופות חושף באופן שגרתי משטחים רטובים לכימיקלים מחמצנים - פסיבציה של חומצה חנקתית, חיטוי נתרן היפוכלוריט, חומרי ניקוי חומצה פראצטית וניקוי -עמוסים -ב-מחזורי-מקום (CIP) - לבחירה של rectora, alloy, agjacket ו-nikkel. צנרת סניטרית היא החלטה עם השלכות ישירות על בטיחות המוצר ועלות מחזור החיים של הציוד.
המדריך הזה משווהHastelloy C22(UNS N06022) ו-Hastelloy C276 (UNS N10276), שתי הסגסוגות המפורטות ביותר במשפחת Ni-Cr-Mo, ומסבירה מדוע C22 היא ברירת המחדל החזקה יותר לחמצון סביבות תהליכים פרמצבטיים.
|
בחומרי תהליכים פרמצבטיים מחמצנים - פסיבציה של חומצה חנקתית, נתרן היפוכלוריט CIP, חומצה פראצטית וכלוריד-תמיסות ניקוי - Hastelloy C22 (UNS N06022) מתעלה על Hastelloy C276 (UNS N1020chromium) כי תכולתו גבוהה יותר של st.22 chromium (st25%) סרט תחמוצת פסיבי. C22 מספק טמפרטורת חריצים קריטית (CPT) של בערך 90 מעלות וטמפרטורת חריצים קריטית (CCT) קרוב ל-102 מעלות, שניהם הרבה מעל ל-55 מעלות CCT המשוער של C276. C276 נותרה הבחירה הטובה ביותר להפחתת חומצות חזקות כמו חומצה הידרוכלורית חמה, כאשר תכולת המוליבדן והטונגסטן הגבוהה יותר שלה שולטת בביצועים. |
מה מייחד את Hastelloy C22 ו-C276 ברמה המטלורגית?
C22 ו-C276 שניהם ניקל-כרום-מוליבדן-סגסוגות טונגסטן מאותה משפחה עמידה בפני קורוזיה-, אבל הם מתוכננים סביב סדרי עדיפויות מנוגדים: C22 פותח כדי להעלות את תכולת הכרום לחמצון- עם ביצועים גבוהים יותר של חומצה C27 ל-C276. הפחתת שירות-חומצה וכלוריד-. הפיצול ההרכבי הזה הוא העובדה הבודדת שאמורה להניע את בחירת החומר עבור כל חובת כור נתונה.
השוואת הרכב
|
אלמנט (% משקל |
Hastelloy C22 (N06022) |
Hastelloy C276 (N10276) |
אֵפֶקְט |
|
ניקל (ני) |
יתרה (~56%) |
יתרה (~57%) |
יציבות מטריקס |
|
Chromium (Cr) |
20.0 – 22.5% |
14.5 – 16.5% |
עמידות לחומצה-מחמצנת |
|
מוליבדן (מו) |
12.5 – 14.5% |
15.0 – 17.0% |
הפחתת-התנגדות לחומצה |
|
טונגסטן (W) |
2.5 – 3.5% |
3.0 – 4.5% |
סינרגיה של כלוריד / חרצנים |
|
ברזל (Fe) |
2.0 – 6.0% |
4.0 – 7.0% |
עלות / יכולת יציקה |
|
פחמן (C), מקסימום |
0.015% |
0.010% |
דיכוי קרביד HAZ |
טווחים נומינליים לפי מפרטי טחנה UNS N06022 / UNS N10276 (ASTM B575 / B574 עבור C22; ASTM B575 / B622 עבור C276). אמת דוחות בדיקת טחנה מאושרת- ספציפית לחום לפני הרכש.
מדוע תוכן כרום קובע את הביצועים במדיה מחמצת?
כרום הוא היסוד השולט כיצד מתנהגת סגסוגת ניקל בחומצות מחמצנות מכיוון שהוא יוצר ומתקן את הסרט הפסיבי הדק של כרום-תחמוצת (Cr2O3) שבו תלויה עמידות הסגסוגת בפני קורוזיה. מוליבדן וטונגסטן, לעומת זאת, עושים את העבודה ההפוכה: הם מייצבים את הסגסוגת מפני הפחתה של חומצות והתקפת כלוריד, אך תורמים מעט - ואף יכולים להיות לא יעילים - ברגע שהסביבה הופכת לחמצון חזק.
זו הסיבה שהיתרון של C22 בערך של 6-אחוז-נקודות בכרום על פני C276 אינו הערת שוליים מתכתית שולית; זו הסיבה ש-C22 פותח מלכתחילה. היינס אינטרנשיונל פיתחה את C22 במיוחד כדי לסגור פער ידוע בביצועים של C276 בתנאי חומצה מחמצת-כלוריד כגון כלוריד ברזל, כלוריד קופרי, כלור רטוב ו-חומצה{11}}חנקתית זרמי תהליך מזוהמים - בדיוק המרכיבים הכימיים השולטים במחזור הרוקחות הניקיון והפאסיבי.
פסיבציה עם 20-50% חומצה חנקתית (תרגול ASTM A967) הוא שלב מחמצן חזק המבוצע כמעט בכל כלי תרופות חדש ולאחר כל תיקון גדול.
חומרי חיטוי של נתרן היפוכלוריט וכלור דו-חמצני המשמשים במחזורי CIP/SIP הם מקורות כלוריד מחמצנים אגרסיביים המסוגלים ליזום פיתולים על סגסוגות שוליות.
חומרים סטרילינטים המבוססים על חומצה פראצטית, הנפוצים יותר ויותר ברכבות עיבוד ביולוגי- חד פעמי וברכבות ביולוגיות היברידיות, מסווגים כחומרי חיטוי מחמצנים.
מכיוון ששלוש הכימיות הללו חוזרות על עצמן לאורך חיי הפעילות של כור פרמצבטי - לא רק במהלך ההפעלה הראשונית - ביצועי המדיה המחמצת- של הסגסוגת, ולא ביצועי החומצה המפחיתים- שלה, צריכים להיות קריטריון הבחירה העיקרי.
כיצד ניתן להשוות בין C22 ו-C276 לגבי קורוזיה וחריצים?
Hastelloy C22 מספק עמידות גבוהה יותר בפני קורוזיה מקומית בסביבות חמצון של כלוריד מאשר Hastelloy C276, כפי שנמדדת על ידי טמפרטורת בור קריטית (CPT) וטמפרטורת חריצים קריטית (CCT) - שני מדדי המעבדה הסטנדרטיים של התעשייה (לפי שיטות ASTM G48) המשמשות לניבוי ביצועי שדה, ביצועי שדה תחת אטמים, אטמים סטגנים.
עמידות בפני קורוזיה מקומית (ASTM G48 שיטת E/F, בדיקת כלוריד ברזל)
|
פָּרָמֶטֶר |
Hastelloy C22 |
Hastelloy C276 |
|
טמפרטורת גלילה קריטית (CPT) |
~90 מעלות |
~70 מעלות |
|
טמפרטורת חריץ קריטית (CCT) |
~102 מעלות |
~55 מעלות |
|
PREN (בערך) |
~62–63 |
~66–67 |
|
המדיה המתאימה ביותר- |
חומצות מחמצנות, כלורידים מחמצנים, חומצות מעורבות |
חומצות מפחיתות, HCl חם, גז חמוץ (H₂S) |
PREN=מספר שווה ערך להתנגדות פיתול, אינדקס סינון של קומפוזיציה- בכמות גדולה; ערכי CPT/CCT מייצגים את בדיקות הטבילה-כלוריד ברזל שפורסמו ומשתנים בהתאם לשיטת הבדיקה, גימור פני השטח וזמן החשיפה. שים לב ש-PREN גבוה יותר אינו מבטיח ביצועים מעולים בכל כימיה - קצה ה-PREN של C276 משקף את חוזק החומצה והכלוריד המופחת- שלו, בעוד שקצה ה-CCT/CPT של C22 משקף את יתרון המדיה המחמצנת- שלו, שהוא החובה הדומיננטית בשירות כורים פרמצבטיים.
ההשלכה המעשית על תכנון הכור היא משמעותית: תפרים מרותכים, פני מגע של אטם וחריצי חרירי מכשיר הם המיקומים בעלי הסבירות הגבוהה ביותר ליזום קורוזיה בשירות. יתרון ה-CCT של C22 בערך של 47 מעלות על פני C276 מתורגם למרווח בטיחות רחב יותר באופן משמעותי בטמפרטורות גבוהות (60-90 מעלות) האופייניות למחזורי חיטוי CIP וקיטור-ב-מקום.
האם Hastelloy C22 תואם לתקנים סניטריים ופרמצבטיים?
כן - Hastelloy C22 (UNS N06022) מוכר תחת תקני הגימור של ASME BPE (Bioprocessing Equipment)-ממדי ושטחי-, והוא זמין בקלות בצורות צינורות סניטריים ואביזרים, מה שהופך אותו לחומר שניתן לפרט ישירות עבור ציוד תהליכי פרמצבטי וביוטכנולוגיה ללא הסמכה מותאמת אישית.
צינורות סניטריים ואביזרים: ASTM B626 (מרותך) ו-ASTM B622 (ללא תפרים), עם מקבילות ASME SB626 / SB622 לבנייה עם חותמת קוד.-
צלחת, גיליון ורצועה עבור קונכיות וראשי כלי: ASTM B575 (ASME SB575).
בר ואביזרי מזויפים, אוגנים וגופי שסתומים: ASTM B574 (בר) ו-ASTM B462 (פרזול).
מתכת מילוי לחיבורים מרותכים: ERNiCrMo-10 לכל AWS A5.14 / ASME SFA-5.14, המשמשת גם לחיזוק אזורים מושפעי חום של C276 כאשר המפרק המוגמר יראה שירות חמצון.
גימור משטח פנימי סניטרי: מצויין בדרך כלל מתחת ל-32 µin Ra (0.8 µm Ra) או טוב יותר, בהתאם לדרישות הצינור המלוטש BPE של ASME-.
מכיוון ש-C22 מצויד מסחרית בצורות סניטריות של-צינורות גימור ואביזרים - בעוד שפופרת סניטרית C276 היא פחות סטנדרטית בשרשרת האספקה - המציינת C22 עבור חלקים פנימיים של כור פרמצבטי, נוטה גם לקצר את זמני ההובלה של הרכש ביחס לגימור מותאם{6}}.
איפה C276 עדיין מתעלה על C22 במתקנים פרמצבטיים?
Hastelloy C276נותרה הבחירה הנכונה עבור מערכות מתקנים פרמצבטיים הנשלטים על ידי הפחתת כימיה - במיוחד חומצה הידרוכלורית חמה, חומצה גופרתית מדוללת בשימוש בזרמי ניטרול שפכים או פסולת-, וכל שירות הכולל מימן גופרתי. בסביבות מפחיתות אלו, תכולת המוליבדן והטונגסטן הגבוהה יותר של C276 עולה על C22, וציון C22 שם לא יספק יתרון משמעותי עבור העלות הנוספת.
צנרת לטיפול בקולחים ופסולת- המטפלת בחומצה, מפחיתה את הפרשות התהליך.
מערכות שירות חשופות לגז חמוץ או לזרמים הנושאים H₂S-.
יישומים שבהם חומצה הידרוכלורית חמה ומרוכזת היא המזהה הדומיננטית ולא חומר ניקוי מדי פעם.
עבור כלי הכור עצמו ולולאת הצנרת הרטובה- של CIP/SIP - שבה כימיקלים של פסיביות חמצון וחיטוי שולטות במחזור העבודה - מאזן ההוכחות בעד C22.
האם העלות הגבוהה יותר של Hastelloy C22 משתלמת לאורך חיי השירות של הכור?
עבור כורים פרמצבטיים, עלות החומרים המצטברת של Hastelloy C22 מעל C276 מוחזרת בדרך כלל באמצעות פחות בדיקות-המונעות קורוזיה- מקומיות, מרווחים ארוכים יותר בין ההסמכה מחדש והפחתת הסיכון להשבתה בלתי מתוכננת - מכיוון שמצב הכשל הדומיננטי בחמצון ובשירות הסניטרי שלו הוא חימצון ותקיפה סניטרית של C2. מרווח הביצועים הגדול ביותר.
C22 מציע גם יכולת צורה וריתוך טובים יותר עבור גיאומטריות מורכבות של כלי כלי-, פירי תסיסה, צינורות, חרירי- כדורי ריסוס וראשי מכשיר - ותכולת הפחמן הנמוכה במיוחד שלו- ממזערת את הרגישות באזור הריתוך- המושפע, מבלי{6} להשתמש ברוב המפרקים טיפול בחום לאחר-ריתוך. זה מפחית את עלות הייצור ואת סיכון לוח הזמנים ביחס לסגסוגות הדורשות בקרות ריתוך שמרניות יותר.
ציוד פרמצבטי מאומת יקר להסמכה מחדש. שינוי מהותי שנעשה לאחר ההפעלה יכול להפעיל מחזור אימות מלא.
בחירת הסגסוגת עם מרווח הקורוזיה הרחב יותר עבור מחזור העבודה בפועל - במקום הסגסוגת המוכרת יותר לצוות התכנון - היא החלטת הסיכון- הנמוכה יותר במהלך חיי השירות של הציוד של 20-פלוס שנות השירות.
שאלות נפוצות
Q: האם Hastelloy C22 זהה להסטלוי C276?
A: לא. שניהם שייכים למשפחת סגסוגות Ni-Cr-Mo-W וחולקים הרכב בסיס דומה, אך C22 (UNS N06022) מכיל הרבה יותר כרום ופחות מוליבדן מאשר C276 (UNS N10276). זה הופך את C22 לבעל הביצועים החזקים יותר בחמצון חומצות ו-C276 לביצועים החזקים יותר בהפחתת החומצות.
Q: האם Hastelloy C22 יכול לשמש לפסיבציה של חומצה חנקתית של כלי תרופות?
A: כֵּן. תכולת הכרום הגבוהה של C22 מתאימה היטב לסביבות חומצה חנקתית, והסגסוגת עוברת בדרך כלל פסיבציה לפי נוהג ASTM A967 כחלק מהזמנת כלי תרופות סטנדרטיים.
Q: האם Hastelloy C22 עומד בדרישות ASME BPE עבור ציוד ביו-עיבוד?
A: כֵּן. C22 מוכר תחת ASME BPE וזמין בצינורות סניטריים, אביזרים וצורות לוחות מלוטשות המתאימות למפרט ישיר בציוד תהליכי פרמצבטי וביוטכנולוגיה.
Q: האם Hastelloy C22 יקר יותר מ-C276?
A: C22 נושאת בדרך כלל פרמיית עלות צנועה על C276 בשל תכולת הסגסוגת שלו, אך הפרמיה מתקזזת בדרך כלל לאורך מחזור חיי הציוד על ידי תחזוקה מופחתת הקשורה לבורים, מרווחי שירות ארוכים יותר וסיכון נמוך יותר לתוקף מחדש בתפקוד סניטרי מחמצן.
Q: האם אי פעם צריך להשתמש ב-C276 במתקן פרמצבטי במקום ב-C22?
A: כן, כאשר הכימיה השלטת בתהליך היא הפחתת - במקום חמצון, למשל, טיפול בחומצה הידרוכלורית בטיפול בשפכים או מערכות שירות חשופות ל-גז- חמוץ. בחירת הסגסוגת הנכונה תמיד עוקבת אחר הקורודנט הדומיננטי, לא העדפה שמיכה.
