Скопировать ссылку
Следует учитывать различные рассматриваемые аспекты факторов, которые потенциально могут оказывать влияние, таких как сама конструкция и средства контроля.
Было рассмотрено несколько факторов, которые могут послужить причиной rouge эффекта:
1. CO2 2. Температура 3. Азот 4. Кислород 5. Перенос твердых частиц |
6. Озон 7. Исходная вода 8. Выбор материалов 9. Процессы санитарной обработки |
Теперь рассмотрим данные факторы более подробно:
Повышенное содержание CO2 влечет за собой снижение уровня pH. Это ведет к нарушению пассивирующего слоя, особенно в высокотемпературных системах (80 °C).
Поскольку rouge эффект является одной из форм коррозии, предполагается, что существует определенная температура системы, свыше которой данный процесс будет протекать более интенсивно по мере дальнейшего повышения температуры.
Создание азотной подушки в резервуарах вытесняет из них кислород. Это ведет к резкому уменьшению концентрации кислорода в воде, снижая возможность протекания окислительно-восстановительных реакций, ведущих к изменению свойств пассивирующего слоя.
Кислород создает естественные условия для репассивации поверхности стальных изделий.
Возможный перенос твердых частиц из установок подготовки очищенной воды и воды для инъекций в распределительную систему можно предупредить или минимизировать за счет оптимизации конструкции.
Например: за счет отказа от использования нелегированных сталей для изготовления конструкций или труб, а также за счет обеспечения соответствующих условий эксплуатации. Дальнейшие меры могут быть определены только после того, как будут установлены все возможные механизмы образования соединений железа. Согласно общепринятой практике, в процессе производства частично обработанные продукты, промежуточные и конечные продукты (нефасованные) проходят этапы фильтрации частиц.
Считается, что озон, часто используемый в холодильных и распределительных системах, благоприятно влияет на формирование пассивирующего слоя на поверхности стали. Тем не менее, концентрация озона выше приблизательно 1 ppm может вызвать коррозию, в случаях, если присутствуют хлориды и используются стандартные сплавы, такие как AISI 304 и 316.
Для выявления возможных источников коррозии на этапе проектирования оборудования необходимо выполнить детальное исследование качества исходной воды. Это необходимо для того, чтобы предупредить содержание железа, марганца, кремнистых соединений, CO2 и хлоридов.
Процесс выбора материалов подробно рассмотрен в разделе «Выбор материалов и контроль качества».
Поскольку высокие температуры способствуют коррозии, температура в системе должна поддерживаться на максимально низком уровне, который не влечет нарушения безопасной работы системы. Частая обработка паром или горячей водой может способствовать rouge эффект, причем решающими факторами являются температура и время. Необходимо установить приемлемый режим выполнения обработки на основе результатов контроля (этап квалификация эксплуатации, регулярный контроль).
В рамках анализа рисков следует выполнить анализ критичности указанных ниже критериев проектирования. Основное внимание следует уделить влиянию на само оборудование, на работу оборудования, а также на продукт.
– Дренируемость.
– Промываемый трубопровод чистого пара, например, предполагает проектирование трубопроводной системы конденсата таким образом, чтобы ее можно было использовать для обеспечения циркуляции во время будущих химических обработок (пассивация, удаление ржавчины).
– Оптимизация процедуры очистки с целью ее упрощения, а также уменьшения количества необходимого чистящего средства.
– Установка легкодоступных смотровых катушек, таких как колена или изгибы, в контрольных точках системы трубопроводов, где предположительно может возникнуть rouge эффект.
– Эти трубные секции должны быть легко заменяемыми, чтобы при необходимости можно было провести детальный анализ с разрушающим испытанием в лаборатории.
Сварные швы считаются факторами риска.
В случае выполнения сварных швов методом сварки вольфрамовым электродом в среде инертного газа в полном соответствии с требованиями технологии сварки, такие сварные швы не подвержены опасности rouge эффекта.
– Холодная гибка позволяет уменьшить количество сварных швов в системе, особенно для труб малого диаметра (например, до DN25).
– Материал более подвержен локальной коррозии в зависимости от степени холодного формования; однако это не относится к системам с водой высокой степени очистки.
– Гибка трубопровода часто является более рациональным вариантом с точки зрения финансовой рентабельности.
Удаление CO2
– Защита дистилляторов воды для инъекций и генераторов чистого пара за счет установки ступеней селективной дегазации раньше по технологической линии.
– Чтобы предотвратить попадание CO2 в систему распределения на резервуарах для хранения воды могут быть установлены улавливатели CO2. Нельзя допускать, чтобы в ловушке CO2 собиралась влага, поскольку это может привести к ее засорению.
– В настоящий момент на рынке нет средств количественного измерения степени rouge эффекта. Такие технологии на этапе разработки.
– Доступны методы измерения таких параметров, как уровень pH, определение количественного содержания и размера твердых частиц, а также концентрации CO2. Их влияние на процесс rouge эффекта не было изучено или доказано до конца.
Для каждой новой системы должно быть четко определены требования к исходному состоянию.
По окончании этапа монтажа весь смонтированный узел должен быть сухим. Ниже приведен перечень операций по обработке:
По каждому методу, его выполнение, испытание и документирование должно производиться в соответствии с СОП (стандартной операционной процедурой). СОП может быть разработана при поддержке соответствующего специалиста или специализированной организации. СОП также устанавливается ответственность за выполнение.
Сжатый воздух
Промывка
– Осадка или водорастворимых веществ
– Чистящих средств и прочее
Обезжиривание щелочными моющими средствами
Химическая очистка, травление
Травление (очистка) слабыми кислотами (лимонной, фосфорной) растворяет только поверхностные загрязнения, не
повреждая материал. Оно не вредит пассивирующему слою. Эрозионное травление производится только с использованием
восстанавливающих кислот или смесей кислот, таких как азотная кислота или смеси азотной и плавиковой кислот, и
приводит к химическому удалению пассивирующего слоя. Как правило, в фармацевтической промышленности данный процесс
не требуется.
В целом, необходимо всегда указывать примечания в отношении эрозионного и неэрозионного травления, поскольку при
травлении всегда происходит удаление какого-либо слоя. Может наблюдаться пленка или обесцвечивание, но они удаляются
во время травления, открывая слой под ними.
– Для поддержания оптимального окислительно-восстановительного потенциала необходимо поступление кислорода.
– Низкий уровень pH оказывает неблагоприятное воздействие на окислительно-восстановительный потенциал. Ввиду того, что CO2 снижает значение pH, его содержание следует минимизировать.
Технические условия на компоненты существующих установок должны быть подтверждены документально. В противном случае, текущее состояние компонентов системы должно быть задокументировано на основании подробного анализа системы. Следует учитывать, как минимум, следующие аспекты, поскольку может потребоваться адаптировать к ним методы обработки:
– От этих характеристик зависит коррозионная стойкость. Следовательно, исходя из того, что rouge эффект является коррозией, качество материала влияет на склонность системы к образованию rouge эффекта.
Анализ и оценка системы должна проводиться на регулярной основе с использованием имеющихся результатов контроля.
Если по результатам анализа установлена необходимость проведения определенных мероприятий, следует выбрать наиболее подходящий метод из перечня, указанного выше.
По каждому методу удаления ржавчины, его выполнение, испытание и документирование должно производиться в
соответствии с
СОП (стандартной операционной процедурой).
При необходимости, следует учитывать существующие гарантийные условия.
При определении способа действия за основу принимается следующее:
При определении периодичности работ по удалению ржавчины за основу принимаются следующие критерии:
Ответственность за проведение испытаний и документирование результатов может быть возложена на подрядчика.
Выбор материала влияет на образование ржавчины.
Преимущества:
– Rouge эффект не происходит ввиду того, что пластик не является металлическим материалом.
Недостатки:
Температурная деформация из-за перепада температуры (эксплуатация с горячей средой или санитарная обработка).
– Новая конструкция опор трубопроводов (высокий коэффициент расширения)
– Устойчивость к старению (при горячей санитарной обработке)
– Не всегда возможно использовать для горячих сред. Необходимо соблюдать допуски по давлению и вакууму, в том числе в отношении соединений трубопроводов.
– Комбинация материалов, например, бак из нержавеющей стали, трубопровод из ПВДФ. На пластиковых поверхностях может образовываться налет в результате переноса частиц оксидов железа от участков поржавевшего металла.
– Химическая стойкость ПВДФ ограничена максимальным значением pH 12 (относится к химическим веществам для обработки)
Наиболее часто в фармацевтической промышленности используются аустенитные нержавеющие стали 1.4404/1.4435 (316L), 1.4571 (316Ti)
Преимущества:
– Их можно использовать как для холодных, так и для горячих сред. В этих материалах доступны практически все компоненты.
Недостатки:
– Нержавеющая сталь подвержена rouge эффекту.
Возможно использовать и другие сплавы, однако их может быть труднее приобрести, и они значительно дороже.
1.4539, 1.4462 (ферритно-аустенитные дуплексные стали), никелевый сплав, сплав 33 (с высоким содержанием хрома),
титановый сплав.
Преимущества:
Эти специальные материалы могут быть более устойчивыми к rouge эффекту, однако, это еще не доказано.
– 1.4462 устойчив к rouge эффекту в результате широкого спектра окислительно-восстановительных реакций в системах с чистой водой, но не решает всех проблем.
– Оптимизация пассивирующего слоя за счет повышенного содержания хрома. Сплав 33 с содержанием 33 % Cr показывает содержание хрома в пассивирующем слое после воздействия чистой воды при температуре 95 °C на уровне 83 %.
– Опыт работы со сплавами на основе никеля отсутствует. При использовании сплава Hastelloy C-276 наблюдался rouge эффект, что неудивительно, учитывая более низкое содержание хрома.
– Материалы, стабилизированные титаном: запорно-регулирующая арматура в системах подготовки воды для инъекций часто изготавливается из сплава 316Ti.
Недостатки:
– Материалы 1.4539 и 1.4462 используются в исключительных случаях, ввиду их стоимости и доступности!!
Общая конструкция:
Преимущества:
– Более экономичный вариант в сравнении с электрополированными трубами.
Недостатки:
– Как правило, обработка таких поверхностей производится по месту установки.
За исключением стали с добавлением титана или ниобия для ее стабилизации, вся сталь доступна с электрополированной поверхностью, что может привести к дальнейшему улучшению.
Недостатки:
Обработка материалов должна быть четко определена с учетом следующих критериев:
A) Подготовка к проведению сварочных работ
Внимание:
– При резке нелегированных ферритных материалов образуются очень агрессивные частицы!
– Резка легированных материалов приводит к образованию мартенситных структур (ферромагнетик, менее устойчивый к коррозии)
– Нельзя используйте отрезной диск, УШМ
B) Технология сварки
C) Присадочный металл
При использовании более легированного присадочного металла по сравнению со свариваемым материалом показатели коррозионной стойкости улучшаются. Это также позволяет поддерживать низкое содержание дельта-феррита (Опыт: того же типа, что и основной материал)
D) Испытание сварных соединений и документация
Важной отправной точкой при выборе или определении мер, которые должны быть реализованы в плане технического обслуживания, является анализ риска. Следует также учитывать опыт оператора, а также предыдущие действия отдела проектирования или технического обслуживания и контроля качества.
Анализ риска служит для определения того, какие части системы являются критическими, а также того, какие виды обработки необходимо выполнить (в какой степени, через какие интервалы, в какой момент времени и с какими мерами).
На блок-схеме ниже показана возможная процедура разработки плана технического обслуживания для конкретной установки.
Рис.1. Блок-схема анализа рисков.
Считается, что взвешенные частицы могут присутствовать в низких концентрациях и для их удаления используются
фильтры.
Как правило, стандартные методы отбора проб, в соответствии с требованиями фармакопеи, не обнаруживают присутствия
частиц.
Данные, имеющиеся на текущий момент, не показывают какого-либо влияния rouge эффекта на механическую устойчивость трубопроводов и его отдельных компонентов. Представляется целесообразным привлечь к процессу анализа рисков все стороны, например, оператора, отдел контроля качества, инженерно-технический отдел и отдел технического обслуживания.
Ниже представлены некоторые из вопросов и проблем, которые они должны решить:
В целях обеспечения регулярного контроля в критических точках системы, которые были определены при анализе рисков, для
сбора опыта и информации, например, с помощью фотодокументирования, должна быть разработана программа периодического
контроля. Она служит основой для плана обслуживания и ремонта.
В качестве контрольных мероприятий могут проводиться испытания на рабочей установке, на остановленной установке, а
также испытание демонтированных трубных катушек.
План проверки может быть подготовлен для сбора достаточного количества информации и результатов эмпирических
испытаний в целях оптимизации.
В первую очередь могут быть определены и использованы следующие методы контроля и оценки:
– Возможная оценка: цвет (желтый,
оранжевый, красный, коричневый и т.д.) или поверхность (тусклая, блестящая, несоответствующего качества).
– Проба смыва (Результаты: частицы
удаляются, частично удаляются, не удаляются).
– Трубная секция должна быть
аналогична системе с точки зрения отделки поверхности, материала и т.д.
– Критические точки в системе.
– Они не обязательно должны быть
встроены в прямые участки трубопровода.
– Лучше использовать трубные
секции с отводами, арматурой или КИП. Порядок действий и использование катушек: → В процессе технического
обслуживания часть катушки демонтируется и используется в качестве эталона, который используется в качестве образца
для тестирования различных методов очистки.
На основании плана контроля может проводиться регулярная оценка данных контроля. Результаты используются для определения объективных критериев приемки и определения требуемого состояния системы.
Одной из наиболее важных целей оценки результатов контроля является их дальнейшее использование для разработки плана технического обслуживания конкретной системы.
При разработке плана и при определении шагов, которые должны быть предприняты, следует учитывать все результаты контроля, в частности контроля катушек. В зависимости от фактической ситуации, план может содержать следующие пункты и действия, которые необходимо предпринять:
Если принято решение о необходимости очистки, при необходимости, требуется решить следующие вопросы:
Оператор должен обеспечить выполнение следующих требований:
Чтобы убедиться, что текущие нормативные требования понятны, рекомендуется регулярно обновлять доступную информацию по
контролю (письменные предупреждения от FDA), а также соответствующую литературу и публикации.
В случае проверки выполнения процедур, предупреждающих rouge эффект уполномоченным контролирующим органом, должна
быть возможность представить подтверждение и пояснение процедуры в соответствии с планом технического обслуживания и
контроля, а также результаты такой процедуры.
Оператор должен обеспечить документирование процедуры очистки (удаления ржавчины), контроля и т. д. В частности, должен быть подготовлен отчет о проведении обработки, в котором задокументированы результаты (с фотографиями) и систематически рассмотрены все важные моменты.