อะไรคือความเสี่ยงของการผสมวัสดุท่อทำความร้อนที่แตกต่างกันในท่อหมุนเวียนเดียว?

# อะไรคืออันตรายที่อาจเกิดขึ้นที่เกี่ยวข้องกับการรวมกันของวัสดุท่อทำความร้อนต่างๆ ในท่อหมุนเวียนเดียว? เพื่อลดต้นทุนการจัดซื้อ โรงงานหมักหลายแห่งได้รวมส่วนประกอบทำความร้อนที่ทำจากสแตนเลส 316 ไทเทเนียม บุด้วย PFA- และควอตซ์ไว้ในลูปการหมุนเวียนปานกลางเพียงวงเดียว อย่างไรก็ตาม พวกเขาไม่ตระหนักว่าการสัมผัสระหว่างวัสดุนำไฟฟ้าที่แตกต่างกันจะทำให้เกิดเซลล์กัลวานิก และวัสดุที่เข้ากันไม่ได้ยังทำให้เกิดการกัดเซาะของสารเคมีและการอุดตันของท่ออีกด้วย การกัดกร่อนแบบเร่ง การปนเปื้อนปานกลาง และการแตกของอุปกรณ์อย่างกะทันหัน ถือเป็นอันตรายที่ซ่อนเร้นมากมายที่เกิดจากระบบวัสดุผสม ตารางต่อไปนี้แสดงความรุนแรงของความเสี่ยงของการผสมวัสดุผสมที่แพร่หลาย|การผสมวัสดุผสม|กลไกอันตรายหลัก|ประสิทธิภาพความล้มเหลวที่มองเห็นได้|ระดับความเสี่ยง|แผนการแก้ไขที่แนะนำ|| ----|----|----|----|----|| สแตนเลส 316 + ฟิตติ้งเหล็กคาร์บอนเปลือย|การกัดกร่อนของกัลวานิกซึ่งละลายขั้วบวกของเหล็กกล้าคาร์บอน|สนิมรุนแรงที่จุดสัมผัส รูเชื่อมสแตนเลส|สุดขีด|เปลี่ยนส่วนประกอบเหล็กคาร์บอนทั้งหมดด้วยสแตนเลส 316|| ไทเทเนียมเกรด 2 + 316 สแตนเลส|ความต่างศักย์ไฟฟ้าเซลล์กัลวานิก ฟิล์มไทเทเนียมเสียหาย|ศักยภาพของพื้นผิวไทเทเนียมลดลงอย่างต่อเนื่อง การเปลี่ยนสีคล้ายน้ำนม|สูง|ติดตั้งปลอกหุ้มฉนวน PTFE เต็มรูปแบบที่ข้อต่อเชื่อมต่อทั้งหมด|| ท่อควอทซ์+ท่อโลหะไม่มีปะเก็นบัฟเฟอร์|การขยายตัวเนื่องจากความร้อนไม่ตรงกัน การแตกตัวของความเค้นเชิงกล รอยแตกขนาดเล็กที่การเชื่อมต่อแบบเกลียวควอทซ์ ของเหลวรั่ว|สูง|ติดตั้งปะเก็นยืดหยุ่น PTFE สำหรับข้อต่อโลหะควอทซ์ทั้งหมด|| เครื่องทำความร้อนแบบมีเส้น PFA + ท่อโลหะเปลือย|เคลือบรอยขีดข่วน รอยขูดขีด มลภาวะของไอออนโลหะ|ท้องถิ่นเคลือบลอก ตรวจพบไอออนเหล็กในน้ำซุปหมัก|ปานกลาง|ติดตั้งแผ่นกรองด้านหน้าเพื่อลดการขจัดสิ่งสกปรกของอนุภาค|ความเสี่ยงที่รุนแรงที่สุดที่เกี่ยวข้องกับท่อทำความร้อนโลหะผสมคือการกัดกร่อนของกัลวานิก ศักยภาพของอิเล็กโทรดที่เป็นเอกลักษณ์มีอยู่ในตัวกลางในการหมักที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าและสารละลายทำความสะอาดที่เป็นน้ำสำหรับโลหะชนิดต่างๆ เมื่อวัสดุโลหะสองชนิดเชื่อมต่อกันโดยตรง โลหะที่มีศักยภาพต่ำกว่าจะทำหน้าที่เป็นขั้วบวกแบบบูชายัญและละลายอย่างรวดเร็ว ในขณะที่วัสดุที่มีศักยภาพสูงกว่าจะเกิดการกัดเซาะของไอออนที่มีความเข้มข้นที่จุดสัมผัส แม้ว่าจะไม่มีฟลูออไรด์ในตัวกลาง แต่ฟิล์มทู่ TiO₂ ที่ไวต่อแสงของไทเทเนียมก็จะถูกโจมตีอย่างต่อเนื่องเมื่อสแตนเลส 316 และไทเทเนียมใช้ท่อร่วมกัน ภายในสามเดือนของการทำงานแบบผสม ค่าที่อ่านได้ต่ำผิดปกติบนพื้นผิวไทเทเนียมจะถูกบันทึกผ่านการสแกนที่เป็นไปได้รายไตรมาส ความเสี่ยงร้ายแรงอีกประการหนึ่งเกิดขึ้นเมื่อรวมควอตซ์เข้ากับท่อโลหะเนื่องจากการขยายตัวทางความร้อนไม่ตรงกัน ควอตซ์มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนต่ำเกินไป ในขณะที่เหล็กกล้าไร้สนิมจะขยายตัวได้มากในระหว่างรอบการให้ความร้อน ในกรณีที่ไม่มีปะเก็นแยกยางยืด การสลับร้อน-เย็นซ้ำๆ ส่งผลให้เกิดรอยแตกขนาดเล็กที่มองไม่เห็นบนควอตซ์ เนื่องจากแรงอัดรีดที่รุนแรงที่เกลียวเชื่อมต่อ ในที่สุด การแตกของท่ออย่างกะทันหันและการสูญเสียตัวกลางเพาะเลี้ยงในถังโดยสิ้นเชิงเป็นผลมาจากการขยายตัวอย่างรวดเร็วของรอยแตกเล็กๆ เหล่านี้ในระหว่างที่อุณหภูมิผันผวน การเสียดสีทางกลและความไม่เข้ากันของสารเคมียังพบได้ในลูปวัสดุผสมอีกด้วย การเคลือบ PFA แบบอ่อนจะถูกขูดโดยผนังด้านในของท่อโลหะแข็งระหว่างการไหลเวียนของตัวกลางความเร็วสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมีอนุภาคไมซีเลียมที่เป็นของแข็งอยู่ในน้ำซุป พื้นผิวที่เป็นเหล็กกล้าคาร์บอนจะเกิดสนิมและปล่อยสิ่งเจือปนของโลหะออกมาเมื่อมีการขูดผิวเคลือบ ส่งผลให้มาตรฐานการทดสอบความบริสุทธิ์ GMP ล้มเหลว และรบกวนการเจริญเติบโตของความเครียด ในขณะเดียวกัน สนิมที่หลั่งออกมาจากส่วนโลหะที่สึกกร่อนจะเกาะติดกับพื้นผิวของท่อควอทซ์ ส่งผลให้เกิดการก่อตัวของตัวพาฟิล์มชีวะที่ดื้อรั้นซึ่งยากต่อการกำจัดด้วยการทำความสะอาด CIP แบบดั้งเดิม วิธีแก้ปัญหาหลักสำหรับการขจัดความเสี่ยงพื้นฐานของวัสดุผสมในระบบหมุนเวียนความร้อนในการหมักคือการนำการออกแบบวัสดุเดี่ยวที่เป็นหนึ่งเดียวมาใช้ กลุ่มผลิตภัณฑ์ชีวเภสัชภัณฑ์ที่มีคลอไรด์สูงใช้ลูปไทเทเนียมเต็มรูปแบบ การหมักอาหารทั่วไปใช้ท่อสแตนเลส 316 ที่สมบูรณ์ และกระบวนการที่ประกอบด้วยฟลูออไรด์ใช้วงจรควอทซ์อิสระที่แยกได้จากอุปกรณ์โลหะโดยสิ้นเชิง ต้องติดตั้งอุปกรณ์เสริมการแยก PTFE แบบเต็มระหว่างข้อต่อวัสดุที่แตกต่างกันทุกจุดเพื่อตัดลูปเซลล์กัลวานิกนำไฟฟ้า หากไม่สามารถหลีกเลี่ยงวัสดุผสมได้เนื่องจากข้อจำกัดของอุปกรณ์ที่มีอยู่ ปะเก็นบัฟเฟอร์แบบยืดหยุ่นจำเป็นสำหรับการเชื่อมต่อโลหะควอทซ์ ทีมบำรุงรักษาจะต้องรวมการตรวจสอบข้อต่อวัสดุผสมเข้าไว้ในรายการเฝ้าระวังรายเดือน โดยเน้นที่ค่าผิดปกติที่อาจเกิดขึ้น ความเสียหายของสารเคลือบ และน้ำค้างแข็งของด้ายควอตซ์ วิธีแก้ปัญหาที่เชื่อถือได้และยาวนานที่สุดในการป้องกันการกัดกร่อนที่ทับซ้อนกันและความเสี่ยงความล้มเหลวทางกลที่เกิดจากวัสดุท่อความร้อนแบบผสมคือการแยกท่อหมุนเวียนวัสดุที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง