Considerações para soldagem orbital em aplicações de tubulação de bioprocesso - Parte II

Nota do editor: A Pharmaceutical Online tem o prazer de apresentar este artigo de quatro partes sobre soldagem orbital para tubulação de bioprocesso pela especialista da indústria Barbara Henon da Arc Machines. Este artigo foi adaptado de uma palestra proferida no final do ano passado pelo Dr. Henon em uma reunião da ASME.

Questões de interesse na tecnologia de fabricação

Evitando a perda de resistência à corrosão. Água altamente purificada, como DI ou WFI, é um corrosivo muito agressivo para o aço inoxidável. Além disso, o WFI de grau farmacêutico circula em temperaturas elevadas (80°C) para manter a esterilidade. Há uma linha tênue entre baixar a temperatura o suficiente para suportar organismos viáveis ​​que seriam fatais para o produto e aumentar a temperatura o suficiente para promover a produção de "rouge". Rouge é uma película acastanhada de composição variável resultante da corrosão dos componentes do sistema de tubulação de aço inoxidável. Sujeira e óxidos de ferro provavelmente são os componentes principais, mas ferro, cromo e níquel em várias formas também podem estar presentes. A presença de rouge seria fatal para alguns produtos e sua presença pode resultar em mais corrosão, embora sua presença em outros sistemas pareça ser bastante benigna.

A soldagem pode ter um efeito prejudicial na resistência à corrosão. A tonalidade de calor, que é o resultado de material oxidado precipitado na solda e HAZ durante a soldagem, é particularmente prejudicial e tem sido implicada na formação de rouge em sistemas de água farmacêutica. A formação de óxidos de cromo, que contribuem para a tonalidade do calor, deixa uma camada subjacente depletada de cromo que é vulnerável à corrosão. O matiz de calor pode ser removido por decapagem e esmerilhamento, que remove o metal da superfície, incluindo a camada subjacente empobrecida de cromo, e restaura a resistência à corrosão para níveis próximos do metal básico. No entanto, decapagem e retificação são prejudiciais para o acabamento da superfície. A passivação de sistemas de tubulação com formulações de ácido nítrico ou quelante é feita para superar os efeitos prejudiciais da soldagem e fabricação antes que os sistemas de tubulação sejam colocados em serviço. A análise do elétron Auger mostrou que a passivação quelante pode restaurar as mudanças de superfície na distribuição de oxigênio, cromo, ferro, níquel e manganês que ocorrem na solda e na zona afetada pelo calor para a condição pré-soldada. No entanto, a passivação afeta apenas a camada superficial externa e não penetra abaixo de 50Å, enquanto a coloração térmica pode se estender 1000Å ou mais abaixo da superfície.

Assim, para ter um sistema de tubulação instalado que se aproxime da resistência à corrosão do material de base não soldado, é importante tentar limitar os danos produzidos pela soldagem e fabricação a um nível que possa ser essencialmente restaurado pela passivação. Isso implica usar gás de purga com teor mínimo de oxigênio e entregá-lo ao DI da junta de solda sem contaminação por oxigênio atmosférico ou umidade. O controle preciso da entrada de calor durante a soldagem e evitar o calor excessivo também é importante para evitar a perda de resistência à corrosão. O controle do processo de fabricação para obter soldas consistentes de alta qualidade e o manuseio cuidadoso dos tubos e componentes de aço inoxidável durante a fabricação para evitar a contaminação são requisitos essenciais para obter um sistema de tubulação de alta qualidade que resistirá à corrosão e fornecerá um serviço produtivo por muito tempo vida.

A soldabilidade do aço inoxidável 316L

Os materiais usados ​​para sistemas de tubulação de aço inoxidável biofarmacêutico de alta pureza passaram por uma evolução durante a última década em direção a uma melhor resistência à corrosão. A maior parte do aço inoxidável usado antes de 1980 era aço inoxidável 304, pois é relativamente barato e foi uma melhoria em relação ao cobre usado anteriormente. Na verdade, o aço inoxidável da série 300 é comparativamente fácil de usinar e pode ser soldado por fusão sem perda excessiva de sua resistência à corrosão e não requer tratamento especial de pré-aquecimento ou pós-aquecimento.