Jakie ryzyko wiąże się z mieszaniem różnych materiałów rur grzewczych w jednym rurociągu cyrkulacyjnym?

# Jakie są potencjalne zagrożenia związane z połączeniem różnych materiałów rur grzewczych w jednym rurociągu obiegowym? Aby obniżyć koszty zaopatrzenia, liczne zakłady fermentacyjne łączą elementy grzejne ze stali nierdzewnej 316, tytanu, wykładziny PFA-i kwarcu w jednej pętli obiegu medium. Nie dostrzegają jednak, że kontakt między różnymi materiałami przewodzącymi powoduje powstawanie ogniw galwanicznych, a materiały niekompatybilne powodują również erozję chemiczną i blokowanie rurociągu. Przyspieszona korozja, średnie zanieczyszczenie i nagłe uszkodzenie sprzętu to jedne z licznych ukrytych zagrożeń, jakie wprowadzają systemy z mieszanymi materiałami. Poniższa tabela przedstawia stopień ryzyka w przypadku najczęściej występujących kombinacji materiałów mieszanych.|Mieszana kombinacja materiałów|Podstawowy mechanizm zagrożeń|Widoczna awaria wydajności|Poziom ryzyka|Sugerowany plan naprawczy|| ----|----|----|----|----|| stal nierdzewna 316 + okucia ze stali węglowej|Korozja galwaniczna, która rozpuszcza anodę ze stali węglowej|Silna rdza w punktach styku, wżery spawalnicze ze stali nierdzewnej|Ekstremalne|Wymień wszystkie elementy ze stali węglowej na stal nierdzewną 316|| Tytanowa klasa 2 + 316 ze stali nierdzewnej|Różnica potencjałów ogniwo galwaniczne, uszkodzona folia tytanowa|Ciągły spadek potencjału powierzchni tytanu, mleczne przebarwienia|Wysoki|Zamontować pełne tuleje izolacyjne z PTFE na wszystkich złączach|| Rura kwarcowa + rura metalowa bez uszczelki buforowej|Niedopasowanie rozszerzalności cieplnej, pękanie naprężeniowe mechaniczne|Mikropęknięcia na kwarcowych połączeniach gwintowych, wyciek cieczy|Wysoki|Zamontuj elastyczne uszczelki PTFE na wszystkich połączeniach kwarc-metal|| Grzejnik wyłożony PFA + rurociąg z gołego metalu|Ścieranie powłoki przez zarysowanie, zanieczyszczenie jonami metali|Miejscowe złuszczanie się powłoki, w bulionie fermentacyjnym wykryto jony żelaza|Średni|Zamontuj przedni filtr, aby ograniczyć szorowanie cząstek|Najpoważniejszym ryzykiem związanym z rurami grzejnymi z mieszanego metalu jest korozja galwaniczna. Unikalne potencjały elektrod są obecne w przewodzącym środowisku fermentacyjnym i wodnym roztworze czyszczącym dla różnych metali. Kiedy dwa materiały metalowe są bezpośrednio połączone, metal o niższym potencjale służy jako anoda protektorowa i szybko się rozpuszcza, podczas gdy materiał o wyższym potencjale ulega skoncentrowanej erozji jonowej w punktach styku. Pomimo braku fluoru w medium, wrażliwa warstwa pasywacyjna tytanu TiO₂ jest stale atakowana, gdy stal nierdzewna 316 i tytan korzystają ze wspólnego rurociągu. W ciągu trzech miesięcy pracy mieszanej nienormalnie niskie odczyty powierzchni tytanowych będą rejestrowane w ramach kwartalnego skanowania potencjału. Kolejne śmiertelne ryzyko powstaje w przypadku łączenia kwarcu z metalowymi rurociągami z powodu niedopasowania rozszerzalności cieplnej. Kwarc ma zbyt niski współczynnik rozszerzalności cieplnej, podczas gdy stal nierdzewna znacznie rozszerza się podczas cykli ogrzewania. W przypadku braku elastycznych uszczelek izolacyjnych, powtarzające się naprzemienne nagrzewanie i zimno powoduje powstawanie niewidocznych mikropęknięć na kwarcu na skutek dużych naprężeń wyciskających na gwintach połączeń. Ostatecznie nagłe pęknięcie rurki i całkowita utrata pożywki hodowlanej w zbiorniku wynikają z szybkiego rozszerzania się tych małych pęknięć podczas wahań temperatury. W pętlach materiałów mieszanych obserwuje się także ścieranie mechaniczne i niezgodność chemiczną. Miękka powłoka PFA zostanie zeskrobana przez wewnętrzne ścianki przewodu z twardego metalu podczas szybkiej cyrkulacji medium, szczególnie gdy w bulionie obecne są stałe cząstki grzybni. Podłoże ze stali węglowej rdzewieje i uwalnia zanieczyszczenia metalowe podczas przecierania powłoki, co powoduje niespełnienie standardów testowania czystości GMP i zakłóca wzrost odkształceń. Tymczasem rdza wydzielająca się ze skorodowanych elementów metalowych przylega do powierzchni rur kwarcowych, powodując powstawanie uporczywych nośników biofilmu, które są trudne do usunięcia za pomocą tradycyjnego czyszczenia CIP. Podstawowym rozwiązaniem pozwalającym na fundamentalną eliminację zagrożeń związanych z materiałami mieszanymi w systemach obiegu grzewczego podczas fermentacji jest przyjęcie ujednoliconej konstrukcji z jednego materiału. Linie biofarmaceutyczne o wysokiej zawartości chlorków wykorzystują pełne pętle tytanowe, do ogólnej fermentacji żywności wykorzystywane są kompletne rurociągi ze stali nierdzewnej 316, a procesy zawierające fluor wykorzystują niezależne obwody kwarcowe, które są całkowicie odizolowane od metalowego sprzętu. Pomiędzy każdym złączem wykonanym z różnych materiałów należy zainstalować akcesoria izolacyjne wykonane w całości z PTFE, aby odciąć przewodzące pętle ogniw galwanicznych, jeśli nie można uniknąć mieszania materiałów ze względu na istniejące ograniczenia sprzętu. W przypadku połączeń kwarc-metal obowiązkowe są elastyczne uszczelki zderzakowe. Zespoły konserwacyjne muszą uwzględnić kontrolę złączy materiałów mieszanych w swoich miesięcznych pozycjach nadzoru, ze szczególnym uwzględnieniem potencjalnych wartości nieprawidłowych, uszkodzeń powłoki i oszronienia gwintów kwarcowych. Najbardziej niezawodnym i długoterminowym rozwiązaniem zapobiegającym nakładającemu się ryzyku korozji i uszkodzeń mechanicznych powodowanych przez mieszane materiały rur grzewczych jest całkowite oddzielenie różnych rurociągów cyrkulujących materiał.