Hastelloy C22 ในเครื่องปฏิกรณ์ทางเภสัชกรรม: เหตุใดจึงเหนือกว่า C276 ในตัวกลางออกซิไดซ์

เครื่องปฏิกรณ์ทางเภสัชกรรมไม่ล้มเหลวอย่างสง่างาม เหตุการณ์การเกิดรูพรุนเพียงครั้งเดียวในแจ็คเก็ตเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพหรือบริเวณรอยแยกใต้ปะเก็นอาจส่งผลต่อความปลอดเชื้อของแบทช์ ทำให้เกิดการเรียกคืนผลิตภัณฑ์ที่มีค่าใช้จ่ายสูง หรือบังคับให้ปิดอุปกรณ์ที่ผ่านการตรวจสอบโดยไม่ได้วางแผน เนื่องจากการผลิตยามักทำให้พื้นผิวที่เปียกสัมผัสกับสารเคมีออกซิไดซ์ - การทำทู่ด้วยกรดไนตริก การฆ่าเชื้อด้วยโซเดียมไฮโปคลอไรต์ สารฆ่าเชื้อด้วยกรดเปอร์อะซิติก และสารออกซิไดเซอร์-การทำความสะอาดที่เต็มไปด้วยภาระ-ใน-รอบสถานที่ (CIP) - การเลือกใช้โลหะผสมนิกเกิลสำหรับภาชนะเครื่องปฏิกรณ์ เครื่องกวน คอยล์แจ็คเก็ต และท่อสุขาภิบาลเป็นการตัดสินใจที่มีผลกระทบโดยตรงต่อผลิตภัณฑ์ ต้นทุนวงจรชีวิตด้านความปลอดภัยและอุปกรณ์

คู่มือนี้จะเปรียบเทียบฮาสเตลลอย C22(UNS N06022) และ Hastelloy C276 (UNS N10276) ซึ่งเป็นโลหะผสมสองชนิดที่ได้รับการระบุอย่างกว้างขวางที่สุดในตระกูล Ni-Cr-Mo และอธิบายว่าทำไม C22 จึงเป็นตัวเลือกเริ่มต้นที่แข็งแกร่งกว่าสำหรับสภาพแวดล้อมกระบวนการออกซิไดซ์ทางเภสัชกรรม

Hastelloy C22 in Pharmaceutical Reactors

ในการออกซิไดซ์ตัวกลางกระบวนการทางเภสัชกรรม - การทู่ของกรดไนตริก, โซเดียมไฮโปคลอไรต์ CIP, กรดพาราซิติก และคลอไรด์-สารละลายทำความสะอาดตลับลูกปืน - Hastelloy C22 (UNS N06022) มีประสิทธิภาพเหนือกว่า Hastelloy C276 (UNS N10276) เนื่องจากมีปริมาณโครเมียมที่สูงกว่า (20–22.5%) ทำให้เกิดฟิล์มพาสซีฟออกไซด์ที่เสถียรกว่า C22 ให้อุณหภูมิวิกฤตของรูพรุน (CPT) ประมาณ 90 องศา และอุณหภูมิรอยแยกวิกฤต (CCT) ใกล้ 102 องศา ซึ่งทั้งสองค่าสูงกว่า C276 ประมาณ 55 องศา CCT อย่างมาก C276 ยังคงเป็นตัวเลือกที่ดีกว่าสำหรับการลดกรดอย่างรุนแรง เช่น กรดไฮโดรคลอริกร้อน ซึ่งมีปริมาณโมลิบดีนัมและทังสเตนที่สูงกว่าซึ่งมีประสิทธิภาพเหนือกว่า

C22 และ C276 เป็นโลหะผสมทังสเตนนิกเกิล-โครเมียม-โมลิบดีนัม-จากตระกูลที่ทนทานต่อการกัดกร่อน-เหมือนกัน แต่ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมโดยคำนึงถึงลำดับความสำคัญที่ตรงกันข้าม C22 ได้รับการพัฒนาเพื่อเพิ่มปริมาณโครเมียมสำหรับการทำงานของกรดออกซิไดซ์- ในขณะที่ C276 ถูกสร้างขึ้นด้วยโมลิบดีนัมและทังสเตนที่สูงกว่าเพื่อครองตำแหน่ง บริการลด-กรดและคลอไรด์-ในบ่อ การแยกองค์ประกอบนี้เป็นข้อเท็จจริงเดียวที่ควรขับเคลื่อนการเลือกวัสดุสำหรับหน้าที่ของเครื่องปฏิกรณ์ที่กำหนด

การเปรียบเทียบองค์ประกอบ

องค์ประกอบ (น้ำหนัก %)	ฮาสเตลลอย C22 (N06022)	ฮาสเตลลอย C276 (N10276)	ผล
นิกเกิล (พรรณี)	ยอดคงเหลือ (~56%)	ยอดคงเหลือ (~57%)	ความเสถียรของเมทริกซ์
โครเมียม (Cr)	20.0 – 22.5%	14.5 – 16.5%	ความต้านทานต่อกรดออกซิไดซ์-
โมลิบดีนัม (Mo)	12.5 – 14.5%	15.0 – 17.0%	ลด-ความต้านทานต่อกรด
ทังสเตน (W)	2.5 – 3.5%	3.0 – 4.5%	การทำงานร่วมกันของคลอไรด์ / หลุม
เหล็ก (เฟ)	2.0 – 6.0%	4.0 – 7.0%	ราคา/ความสามารถในการหล่อ
คาร์บอน (C) สูงสุด	0.015%	0.010%	การปราบปรามคาร์ไบด์ HAZ

ช่วงที่กำหนดตามข้อกำหนดโรงงาน UNS N06022 / UNS N10276 (ASTM B575 / B574 สำหรับ C22; ASTM B575 / B622 สำหรับ C276) ตรวจสอบความร้อน-รายงานการทดสอบโรงงานที่ผ่านการรับรอง (MTR) โดยเฉพาะก่อนการจัดซื้อ

โครเมียมเป็นองค์ประกอบที่ควบคุมพฤติกรรมของโลหะผสมนิกเกิลในกรดออกซิไดซ์ เนื่องจากก่อตัวและซ่อมแซมฟิล์มเฉื่อยโครเมียม-ออกไซด์ (Cr2O3) บางๆ ซึ่งขึ้นอยู่กับความต้านทานการกัดกร่อนของโลหะผสม ในทางตรงกันข้าม โมลิบดีนัมและทังสเตนทำหน้าที่ตรงกันข้าม: พวกมันทำให้โลหะผสมคงตัวจากการลดการโจมตีของกรดและคลอไรด์ แต่มีส่วนช่วย - เพียงเล็กน้อยและยังสามารถต่อต้าน - ได้เมื่อสภาพแวดล้อมเปลี่ยนเป็นออกซิไดซ์อย่างแรง

Why Does Chromium Content Decide Performance in Oxidizing Media

นี่คือเหตุผลว่าทำไมข้อได้เปรียบของพอยต์โครเมียมประมาณ 6- เปอร์เซ็นต์- ของ C22 เหนือ C276 จึงไม่ใช่เชิงอรรถทางโลหะวิทยาเพียงเล็กน้อย มันเป็นเหตุผลที่ C22 ได้รับการพัฒนาตั้งแต่แรก Haynes International ออกแบบ C22 โดยเฉพาะเพื่อปิดช่องว่างที่ทราบในประสิทธิภาพของ C276 ภายใต้สภาวะของกรดออกซิไดซ์-คลอไรด์ เช่น เฟอริกคลอไรด์ คิวริกคลอไรด์ คลอรีนเปียก และกระแส-กรด-กระบวนการที่ปนเปื้อนของไนตริก ซึ่งเป็นสารเคมีที่มีอิทธิพลเหนือวงจรการทำความสะอาดเครื่องปฏิกรณ์ทางเภสัชกรรมและการสร้างฟิล์ม

การทำทู่ด้วยกรดไนตริก 20–50% (แนวปฏิบัติ ASTM A967) เป็นขั้นตอนการออกซิไดซ์อย่างแรงที่ดำเนินการกับภาชนะผลิตยาใหม่แทบทุกใบและหลังการซ่อมแซมครั้งใหญ่ทุกครั้ง

สารฆ่าเชื้อโซเดียมไฮโปคลอไรต์และคลอรีนไดออกไซด์ที่ใช้ในวงจร CIP/SIP เป็นแหล่งออกซิไดซ์คลอไรด์ที่รุนแรงซึ่งสามารถทำให้เกิดรูพรุนบนโลหะผสมส่วนน้อยได้

สารฆ่าเชื้อที่มีกรดเปอร์อะซิติก-ซึ่งพบมากขึ้นใน-ขบวนการผลิตทางชีวภาพแบบใช้ครั้งเดียวและแบบผสม ถูกจัดประเภทเป็นสารฆ่าเชื้อแบบออกซิไดซ์

เนื่องจากเคมีทั้งสามนี้เกิดขึ้นซ้ำตลอดอายุการใช้งานของเครื่องปฏิกรณ์ทางเภสัชกรรม - ไม่เพียงแต่ในระหว่างการทดสอบการทำงานครั้งแรก - ประสิทธิภาพตัวกลางในการออกซิไดซ์-ของโลหะผสม ไม่ใช่การลด-ประสิทธิภาพของกรด ควรเป็นเกณฑ์การคัดเลือกหลัก

Hastelloy C22 มีความต้านทานต่อการกัดกร่อนเฉพาะจุดในสภาพแวดล้อมออกซิไดซ์คลอไรด์ได้สูงกว่า Hastelloy C276 อย่างมาก โดยวัดจากอุณหภูมิหลุมวิกฤต (CPT) และอุณหภูมิรอยแยกวิกฤต (CCT) - เกณฑ์มาตรฐานของห้องปฏิบัติการทั้งสอง- (ต่อวิธี ASTM G48) ที่ใช้ในการทำนายประสิทธิภาพของสนามภายใต้ปะเก็น หน้าแปลน และโซนนิ่ง

How Do C22 and C276 Compare on Pitting and Crevice Corrosion

ความต้านทานการกัดกร่อนเฉพาะจุด (ASTM G48 Method E/F, การทดสอบเฟอร์ริกคลอไรด์)

พารามิเตอร์	ฮาสเตลลอย C22	ฮาสเตลลอย C276
อุณหภูมิบ่อวิกฤต (CPT)	~90 องศา	~70 องศา
อุณหภูมิรอยแยกวิกฤติ (CCT)	~102 องศา	~55 องศา
เพรน (โดยประมาณ)	~62–63	~66–67
สื่อที่เหมาะสมที่สุด-	กรดออกซิไดซ์, ออกซิไดซ์คลอไรด์, กรดผสม	กรดรีดิวซ์, HCl ร้อน, ก๊าซเปรี้ยว (H₂S)

PREN=Pitting Resistance Equivalent Number ซึ่งเป็นดัชนีการคัดกรององค์ประกอบจำนวนมาก- ค่า CPT/CCT เป็นตัวแทนของการทดสอบการจุ่มเฟอร์ริก-คลอไรด์ที่เผยแพร่ และแตกต่างกันไปตามวิธีการทดสอบ ผิวสำเร็จ และเวลาเปิดรับแสง โปรดทราบว่า PREN ที่สูงกว่าไม่ได้รับประกันประสิทธิภาพที่เหนือกว่าในทุกเคมี - ขอบ PREN ของ C276 สะท้อนถึง-ความเป็นกรดและคลอไรด์ที่ลดลง ในขณะที่ขอบ CCT/CPT ของ C22 สะท้อนถึงข้อได้เปรียบของตัวกลางออกซิไดซ์- ซึ่งเป็นหน้าที่หลักในบริการเครื่องปฏิกรณ์ทางเภสัชกรรม

ความหมายเชิงปฏิบัติสำหรับการออกแบบเครื่องปฏิกรณ์มีความสำคัญ: ตะเข็บเชื่อม หน้าสัมผัสของปะเก็น และรอยแยกของหัวฉีดของอุปกรณ์เป็นตำแหน่งที่มีแนวโน้มที่จะทำให้เกิดการกัดกร่อนในการใช้งานมากที่สุด ความได้เปรียบของ CCT ที่ประมาณ 47 องศาของ C22 เหนือ C276 ส่งผลให้มีขอบเขตความปลอดภัยที่กว้างขึ้นอย่างมากที่อุณหภูมิสูง (60–90 องศา ) โดยทั่วไปของการฆ่าเชื้อด้วย CIP และไอน้ำ-ใน-รอบสถานที่

ใช่ - Hastelloy C22 (UNS N06022) ได้รับการยอมรับภายใต้มาตรฐานการตกแต่งด้านมิติและพื้นผิวของ ASME BPE (อุปกรณ์การประมวลผลทางชีวภาพ)- และมีจำหน่ายในรูปแบบท่อสุขาภิบาลและรูปแบบข้อต่อ ทำให้เป็นวัสดุที่ระบุได้โดยตรงสำหรับอุปกรณ์ในกระบวนการผลิตยาและเทคโนโลยีชีวภาพที่ไม่มีคุณสมบัติที่กำหนดเอง

ท่อและข้อต่อสุขาภิบาล: ASTM B626 (แบบเชื่อม) และ ASTM B622 (ไม่มีรอยต่อ) โดยมี ASME SB626 / SB622 เทียบเท่าสำหรับโครงสร้างที่มีการประทับตราโค้ด-

แผ่น แผ่นบาง และแถบสำหรับเปลือกและหัวภาชนะ: ASTM B575 (ASME SB575)

ข้อต่อแบบแท่งและแบบฟอร์จ หน้าแปลน และตัววาล์ว: ASTM B574 (แท่ง) และ ASTM B462 (การตีขึ้นรูป)

โลหะตัวเติมสำหรับข้อต่อแบบเชื่อม: ERNiCrMo-10 ต่อ AWS A5.14 / ASME SFA-5.14 ซึ่งใช้ในการเสริมกำลังโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนของการเชื่อม C276 เมื่อข้อต่อที่เสร็จแล้วจะเห็นบริการออกซิไดซ์

พื้นผิวภายในที่ถูกสุขลักษณะ: โดยทั่วไปจะระบุไว้ต่ำกว่า 32 µin Ra (0.8 µm Ra) หรือดีกว่า ซึ่งสอดคล้องกับข้อกำหนดของท่อขัดเงา ASME BPE-

เนื่องจาก C22 มีการจัดเก็บในเชิงพาณิชย์ใน-ท่อสำเร็จรูปและแบบฟอร์มข้อต่อ - ในขณะที่ท่อสุขาภิบาล C276 นั้นมีมาตรฐานน้อยกว่าในห่วงโซ่อุปทาน - การระบุ C22 สำหรับภายในเครื่องปฏิกรณ์ทางเภสัชกรรมยังมีแนวโน้มที่จะลดระยะเวลารอคอยในการจัดซื้อจัดจ้างเมื่อเทียบกับ- C276 สำเร็จรูปแบบกำหนดเอง

ฮาสเตลลอย C276ยังคงเป็นตัวเลือกที่ถูกต้องสำหรับระบบโรงงานผลิตยาซึ่งครอบงำโดยการลดสารเคมีลงอย่างมาก - ซึ่งได้แก่ กรดไฮโดรคลอริกร้อน กรดซัลฟิวริกเจือจางที่ใช้ในน้ำทิ้งหรือของเสียบางชนิด-ในกระแสการทำให้เป็นกลาง และบริการใดๆ ที่เกี่ยวข้องกับไฮโดรเจนซัลไฟด์ ในสภาพแวดล้อมที่ลดลงเหล่านี้ ปริมาณโมลิบดีนัมและทังสเตนที่สูงขึ้นของ C276 มีประสิทธิภาพเหนือกว่า C22 และการระบุ C22 ไว้จะไม่ก่อให้เกิดประโยชน์ที่มีความหมายสำหรับต้นทุนที่เพิ่มขึ้น

Where Does C276 Still Outperform C22 in Pharmaceutical Facilities

ท่อบำบัดน้ำทิ้งและของเสีย-จัดการกับกรดซึ่งช่วยลดการปล่อยของเสียออกจากกระบวนการ

ระบบสาธารณูปโภคที่สัมผัสกับก๊าซเปรี้ยวหรือกระแสน้ำที่มี H₂S{0}}

การใช้งานที่กรดไฮโดรคลอริกเข้มข้นที่ร้อนเป็นสารกัดกร่อนที่เด่นชัด แทนที่จะเป็นสารทำความสะอาดเป็นครั้งคราว

สำหรับถังปฏิกรณ์เองและ CIP/SIP-ลูปท่อแบบเปียก - โดยที่เคมีการสร้างทู่แบบออกซิไดซ์และการฆ่าเชื้อมีอิทธิพลเหนือรอบการทำงาน - ความสมดุลของหลักฐานสนับสนุน C22

สำหรับเครื่องปฏิกรณ์ทางเภสัชกรรม โดยทั่วไปต้นทุนวัสดุที่เพิ่มขึ้นของ Hastelloy C22 ที่มากกว่า C276 จะได้รับคืนโดยผ่านการตรวจสอบที่ขับเคลื่อนด้วย-การกัดกร่อน-เฉพาะที่น้อยลง ระยะเวลาที่นานขึ้นระหว่างการตรวจสอบคุณสมบัติใหม่ และความเสี่ยงที่ลดลงของการหยุดทำงานโดยไม่ได้วางแผน - เนื่องจากโหมดความล้มเหลวหลักในบริการสุขาภิบาลออกซิไดซ์คือการโจมตีแบบหลุมและรอยแยก ซึ่งเป็นจุดที่ C22 รักษาอัตราประสิทธิภาพการทำงานที่ใหญ่ที่สุดไว้อย่างแม่นยำ

C22 ยังนำเสนอความสามารถในการขึ้นรูปและความสามารถในการเชื่อมที่ดีกว่าสำหรับรูปทรงของถังที่ซับซ้อน - เพลากวน แผ่นกั้น หัวฉีดสเปรย์- หัวบอล และปุ่มควบคุมเครื่องมือ - และมีปริมาณคาร์บอนต่ำเป็นพิเศษ- ช่วยลดอาการแพ้ในโซนที่ได้รับความร้อนจากการเชื่อม- ทำให้ข้อต่อส่วนใหญ่สามารถนำมาใช้ในสภาพ-ของการเชื่อมโดยไม่ต้อง-ใช้ความร้อนจากการเชื่อม ซึ่งช่วยลดต้นทุนการผลิตและความเสี่ยงด้านกำหนดเวลาเมื่อเทียบกับโลหะผสมที่ต้องมีการควบคุมการเชื่อมแบบระมัดระวังมากขึ้น

อุปกรณ์ทางเภสัชกรรมที่ผ่านการตรวจสอบแล้วมีราคาแพงในการตรวจสอบคุณสมบัติใหม่ การเปลี่ยนแปลงวัสดุที่เกิดขึ้นหลังการทดสอบเดินเครื่องสามารถกระตุ้นให้เกิดรอบการตรวจสอบความถูกต้องใหม่ทั้งหมดได้

การเลือกโลหะผสมที่มีอัตราการกัดกร่อนกว้างกว่าสำหรับรอบการทำงานจริง - แทนที่จะเป็นโลหะผสมที่ทีมออกแบบคุ้นเคยมากกว่า - ถือเป็นการตัดสินใจที่ต่ำกว่า-ความเสี่ยงจากอายุการใช้งาน 20- บวกปีของอุปกรณ์

Q: Hastelloy C22 เหมือนกับ Hastelloy C276 หรือไม่

A: ไม่ ทั้งสองชนิดอยู่ในกลุ่มโลหะผสม Ni-Cr-Mo-W และมีองค์ประกอบพื้นฐานคล้ายกัน แต่ C22 (UNS N06022) มีโครเมียมมากกว่ามากและโมลิบดีนัมน้อยกว่า C276 (UNS N10276) สิ่งนี้ทำให้ C22 มีประสิทธิภาพที่ดีกว่าในกรดออกซิไดซ์ และ C276 มีประสิทธิภาพที่ดีกว่าในการลดกรด

Q: สามารถใช้ Hastelloy C22 สำหรับ การทำทู่กรดไนตริกในภาชนะใส่ยาได้หรือไม่

A: ใช่. ปริมาณโครเมียมสูงของ C22 เหมาะอย่างยิ่งกับสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดไนตริก และโลหะผสมมักผ่านการผ่านกระบวนการ ASTM A967 ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของการทดสอบเดินเรือมาตรฐานด้านเภสัชกรรม

Q: Hastelloy C22 ตรงตามข้อกำหนด ASME BPE สำหรับอุปกรณ์กระบวนการทางชีวภาพหรือไม่

A: ใช่. C22 ได้รับการยอมรับภายใต้ ASME BPE และมีจำหน่ายในรูปแบบท่อสุขาภิบาล ข้อต่อ และแผ่นขัดเงา เหมาะสำหรับข้อกำหนดโดยตรงในอุปกรณ์กระบวนการทางเภสัชกรรมและเทคโนโลยีชีวภาพ

Q: Hastelloy C22 แพงกว่า C276 หรือไม่

A: โดยทั่วไปแล้ว C22 มีค่าใช้จ่ายพรีเมียมที่พอประมาณมากกว่า C276 เนื่องจากมีปริมาณการผสม แต่โดยทั่วไปแล้วค่าพรีเมียมจะถูกชดเชยตลอดวงจรการใช้งานของอุปกรณ์โดยการลด-การบำรุงรักษาที่เกี่ยวข้องกับการเกิดหลุม ระยะเวลาการบริการที่ยาวนานขึ้น และความเสี่ยงในการตรวจสอบความถูกต้องอีกครั้งในการออกซิไดซ์หน้าที่สุขาภิบาล

Q: ควรใช้ C276 ในสถานเภสัชกรรมแทน C22 หรือไม่

A: ใช่ โดยที่กระบวนการเคมีหลักกำลังลดลงแทนที่จะออกซิไดซ์ - ตัวอย่างเช่น การจัดการกรดไฮโดรคลอริกในการบำบัดน้ำเสีย หรือระบบสาธารณูปโภคที่สัมผัสกับ-ก๊าซ-เปรี้ยว การเลือกโลหะผสมที่ถูกต้องจะเป็นไปตามการกัดกร่อนที่โดดเด่นเสมอ ไม่ใช่การเลือกแบบครอบคลุม