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

Feb 29, 2024

Nota do editor: Pharmaceutical Online tem o prazer de apresentar este artigo de quatro partes sobre soldagem orbital para tubulações de bioprocessos, escrito pela especialista do setor 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 preocupação 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 qualidade farmacêutica circula a temperaturas elevadas (80°C) para manter a esterilidade. Existe uma linha tênue entre baixar a temperatura o suficiente para sustentar 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. É provável que a sujidade e os óxidos de ferro sejam os componentes principais, mas também podem estar presentes ferro, crómio e níquel em diversas formas. A presença de ruge seria fatal para alguns produtos e a sua presença pode resultar em corrosão adicional, embora a sua presença noutros sistemas pareça ser bastante benigna.

A soldagem pode ter um efeito prejudicial na resistência à corrosão. A coloração térmica, que é o resultado do material oxidado precipitado na solda e na ZTA durante a soldagem, é particularmente prejudicial e tem sido implicada na formação de ruge em sistemas de água farmacêutica. A formação de óxidos de cromo, que contribuem para a coloração térmica, deixa uma camada subjacente pobre em cromo que é vulnerável à corrosão. A coloração térmica pode ser removida por decapagem e moagem, o que remove o metal da superfície, incluindo a camada subjacente empobrecida de cromo, e restaura a resistência à corrosão para níveis próximos ao metal base. No entanto, a decapagem e a retificação são prejudiciais ao acabamento superficial. A passivação de sistemas de tubulação com ácido nítrico ou formulações quelantes é feita para superar os efeitos prejudiciais da soldagem e da fabricação antes que os sistemas de tubulação sejam colocados em serviço. A análise eletrônica Auger mostrou que a passivação do quelante pode restaurar as alterações superficiais na distribuição de oxigênio, cromo, ferro, níquel e manganês que ocorrem através da solda e da zona afetada pelo calor até a condição de pré-soldagem. 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 instalar um sistema de tubulação 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. Isto implica usar gás de purga com conteúdo mínimo de oxigênio e fornecê-lo ao diâmetro interno da junta soldada 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, a fim de obter soldas de alta qualidade consistentes e repetitivas, e o manuseio cuidadoso de tubos e componentes de aço inoxidável durante a fabricação para evitar contaminação são requisitos essenciais para obter um sistema de tubulação de alta qualidade que resista à corrosão e forneça um serviço produtivo e duradouro. vida.

A soldabilidade do aço inoxidável 316L

Os materiais utilizados 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 o aço inoxidável 304, pois é relativamente barato e era 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.