バイオプロセス配管用途における軌道溶接に関する考慮事項 - パート II

Feb 29, 2024

編集者注：Pharmaceutical Online は、Arc Machines の業界専門家 Barbara Henon によるバイオプロセス配管の軌道溶接に関する 4 部構成の記事を紹介できることを嬉しく思います。 この記事は、昨年末に ASME 会議でヘノン博士が行った講演をもとに編集されたものです。

製造技術の課題

耐食性の低下を防ぎます。 DI や WFI などの高度に精製された水は、ステンレス鋼にとって非常に強力な腐食剤です。 さらに、医薬品グレードの WFI は、無菌性を維持するために高温 (80°C) で循環されます。 製品にとって致命的となる生存微生物をサポートするのに十分な温度を下げることと、「紅」の生成を促進するのに十分な温度を上げることとの間には紙一重の境界線があります。 ルージュは、ステンレス鋼の配管システム部品の腐食によって生じる、さまざまな組成の茶色がかった膜です。 汚れと酸化鉄が主成分であると考えられますが、鉄、クロム、ニッケルもさまざまな形で存在する可能性があります。 他のシステムではその存在はかなり無害であるように見えますが、紅の存在は一部の製品にとって致命的であり、さらなる腐食を引き起こす可能性があります。

溶接は耐食性に悪影響を与える可能性があります。 熱による色合いは、溶接中に溶接部および HAZ に析出した酸化物質の結果であり、特に有害であり、製薬用水システムにおける赤みの形成に関与していると考えられています。 熱による色合いの原因となる酸化クロムの形成により、その下に腐食しやすいクロム欠乏層が残ります。 熱による色合いは、下にあるクロム欠乏層を含む表面から金属を除去し、耐食性を卑金属レベルに近いレベルまで回復させる酸洗いと研削によって除去できます。 ただし、酸洗いや研削は表面仕上げに悪影響を及ぼします。 硝酸またはキレート剤配合物による配管システムの不動態化は、配管システムが使用される前に、溶接や製造による悪影響を克服するために行われます。 オージェ電子分析により、キレート剤不動態化により、溶接部および熱影響部全体に生じる酸素、クロム、鉄、ニッケル、マンガンの分布における表面変化を溶接前の状態に戻すことができることが示されました。 ただし、不動態化は外側の表面層にのみ影響し、50 Å 以下には浸透しませんが、熱による色合いは表面の下 1000 Å 以上に広がる可能性があります。

したがって、未溶接の母材の耐食性に近い配管システムを設置するには、溶接や製造によって生じる損傷を不動態化によって本質的に回復できるレベルに抑えるように努めることが重要です。 これには、酸素含有量を最小限に抑えたパージ ガスを使用し、大気中の酸素や湿気による汚染なしに溶接継手の ID に供給することが必要になります。 耐食性の低下を防ぐには、溶接時の入熱を正確に制御し、過剰な熱を避けることも重要です。 繰り返し一貫した高品質の溶接を実現するための製造プロセスの制御、および汚染を防ぐための製造中のステンレス鋼チューブとコンポーネントの慎重な取り扱いは、腐食に耐え、長期間の生産的なサービスを提供する高品質の配管システムを実現するために不可欠な要件です。人生。

316Lステンレス鋼の溶接性

高純度バイオ医薬品ステンレス鋼配管システムに使用される材料は、過去 10 年間に耐食性の向上に向けて進化してきました。 1980 年以前に使用されていたほとんどのステンレス鋼は、比較的安価で、以前に使用されていた銅を改良した 304 ステンレス鋼でした。 実際、300 シリーズ ステンレス鋼は機械加工が比較的容易で、耐食性を過度に損なうことなく溶融溶接でき、特別な予熱や後熱処理は必要ありません。