제약 반응기의 Hastelloy C22: 산화 매체에서 C276을 능가하는 이유

제약 원자로는 정상적으로 실패하지 않습니다. 생물반응기 재킷이나 개스킷 아래 틈새 부위의 단일 구멍으로 인해 배치 무균성이 손상되고, 비용이 많이 드는 제품 리콜이 발생하거나, 검증된 장비가 계획되지 않게 종료될 수 있습니다. 의약품 제조 과정에서 젖은 표면은 산화성 화학물질 - 질산 부동태화, 차아염소산나트륨 살균, 과아세트산 살균제 및 산화제-함유 세척-}인-CIP(inplace) 사이클 -에 일상적으로 노출되기 때문에 반응기 용기, 교반기, 재킷 코일 및 위생 배관에 니켈 합금을 선택하는 것은 제품 안전과 장비에 직접적인 영향을 미치는 결정입니다. 수명주기 비용.

이 가이드에서는 비교합니다.하스텔로이 C22(UNS N06022) 및 Hastelloy C276(UNS N10276)은 Ni-Cr-Mo 제품군에서 가장 널리 지정되는 두 가지 합금이며 C22가 제약 공정 환경 산화를 위한 더 강력한 기본 선택인 이유를 설명합니다.

Hastelloy C22 in Pharmaceutical Reactors

산화 제약 공정 매체 - 질산 부동태화, 차아염소산나트륨 CIP, 과아세트산 및 염화물- 함유 세척 용액 - Hastelloy C22(UNS N06022)는 Hastelloy C276(UNS N10276)보다 성능이 뛰어납니다. 그 이유는 크롬 함량이 더 높기 때문에(20~22.5%) 더 안정적인 수동 산화막을 형성하기 때문입니다. C22는 약 90도의 임계 피팅 온도(CPT)와 102도에 가까운 임계 틈새 온도(CCT)를 제공합니다. 둘 다 C276의 약 55도 CCT보다 훨씬 높습니다. C276은 더 높은 몰리브덴 및 텅스텐 함량이 성능을 좌우하는 뜨거운 염산과 같은 산을 강력하게 환원시키는 데 더 나은 선택입니다.

C22와 C276은 모두 동일한 내식성 제품군의 니켈-크롬-몰리브덴-텅스텐 합금이지만, 서로 반대 우선순위로 설계되었습니다. C22는 산화-산 성능을 위해 크롬 함량을 높이기 위해 개발된 반면, C276은 환원산과 환원산을 지배하기 위해 더 높은 몰리브덴과 텅스텐을 사용하여 제조되었습니다. 염화물-피트 서비스. 이러한 구성 분할은 주어진 원자로 작업에 대한 재료 선택을 유도해야 하는 단일 사실입니다.

구성비교

원소(중량%)	하스텔로이 C22 (N06022)	하스텔로이 C276 (N10276)	효과
니켈(Ni)	잔액(~56%)	잔액(~57%)	매트릭스 안정성
크롬(Cr)	20.0 – 22.5%	14.5 – 16.5%	산화-내산성
몰리브덴(Mo)	12.5 – 14.5%	15.0 – 17.0%	내산성-감소
텅스텐(W)	2.5 – 3.5%	3.0 – 4.5%	염화물 / 피팅 시너지
철(Fe)	2.0 – 6.0%	4.0 – 7.0%	비용 / 주조성
탄소(C), 최대	0.015%	0.010%	HAZ 탄화물 억제

UNS N06022/UNS N10276 밀 사양에 따른 공칭 범위(C22의 경우 ASTM B575/B574, C276의 경우 ASTM B575/B622). 조달 전에 열-인증을 받은 공장 테스트 보고서(MTR)를 확인하세요.

크롬은 합금의 내식성이 좌우되는 얇은 크롬{0}}산화물(Cr2O3) 부동태 피막을 형성하고 수리하기 때문에 니켈 합금이 산화성 산에서 거동하는 방식을 제어하는 요소입니다. 이와 대조적으로 몰리브덴과 텅스텐은 정반대의 역할을 합니다. 즉, 환원성 산과 염화물 공격에 대해 합금을 안정화하지만 환경이 강하게 산화되면 거의 - 기여하지 않으며 비생산적일 수도 있습니다 -.

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이것이 바로 C276에 비해 C22가 대략 6-%-포인트 크롬 우위를 점하는 것이 금속학적인 각주가 아닌 이유입니다. 이것이 C22가 처음에 개발된 이유입니다. Haynes International은 염화제2철, 염화제2구리, 습염소 및 질산{10}}산-으로 오염된 공정 흐름(약물 반응기 세척 및 부동태화 주기를 지배하는 화학물질)과 같은 산화성 산-염화물 조건에서 C276 성능의 알려진 격차를 줄이기 위해 특별히 C22를 설계했습니다.

20~50% 질산을 사용한 부동태화(ASTM A967 관행)는 거의 모든 새로운 제약 용기와 모든 주요 수리 후에 수행되는 강력한 산화 단계입니다.

CIP/SIP 사이클에 사용되는 차아염소산나트륨 및 이산화염소 살균제는 한계 합금에 구멍을 뚫을 수 있는 공격적인 산화 염화물 공급원입니다.

일회용 및 하이브리드 생물공정 트레인에서 점차 일반화되고 있는 과아세트산- 기반 살균제는 산화 소독제로 분류됩니다.

이 세 가지 화학 물질은 초기 시운전 중뿐만 아니라 - 제약 반응기의 작동 수명 전반에 걸쳐 반복되므로 - 산 성능 감소가 아니라 합금의 산화- 매체 성능이- 주요 선택 기준이 되어야 합니다.

Hastelloy C22는 개스킷, 플랜지 및 정체 구역에서 현장 성능을 예측하는 데 사용되는 두 가지 업계 표준 실험실 벤치마크(ASTM G48 방법에 따라)인 임계 피팅 온도(CPT) 및 임계 틈새 온도(CCT) -로 측정할 때 Hastelloy C276보다 산화 염화물 환경에서 국부적인 부식에 대해 실질적으로 더 높은 저항성을 제공합니다.

How Do C22 and C276 Compare on Pitting and Crevice Corrosion

국부적인 내식성(ASTM G48 Method E/F, 염화제이철 테스트)

매개변수	하스텔로이 C22	하스텔로이 C276
임계 피팅 온도(CPT)	~90도	~70도
임계 틈새 온도(CCT)	~102도	~55도
프렌 (대략)	~62–63	~66–67
가장 적합한-미디어	산화성 산, 산화성 염화물, 혼합 산	환원산, 뜨거운 HCl, 산성가스(H2S)

PREN=피팅 저항 등가 번호, 대량-조성물 스크리닝 지수. CPT/CCT 값은 공개된 -염화제2철 침지 테스트를 대표하며 테스트 방법, 표면 마감 및 노출 시간에 따라 다릅니다. 더 높은 PREN이 모든 화학에서 우수한 성능을 보장하지는 않습니다. - C276의 PREN 가장자리는 환원-산 및 일반 염화물 강도를 반영하는 반면, C22의 CCT/CPT 가장자리는 제약 반응기 서비스에서 지배적인 역할인 산화-매체 이점을 반영합니다.

원자로 설계에 대한 실질적인 의미는 중요합니다. 용접된 이음새, 개스킷 접촉면 및 기기 노즐 틈새는 사용 중 부식이 시작될 가능성이 가장 높은 위치입니다. C276에 비해 C22의 약 47도 CCT 이점은 CIP 살균 및 증기-현장-주기의 일반적인 높은 온도(60~90도)에서 훨씬 더 넓은 안전 마진으로 해석됩니다.

예 - Hastelloy C22(UNS N06022)는 ASME BPE(생물공정 장비) 치수 및 표면{3}} 마감 표준에 따라 인정을 받았으며 위생 튜브 및 피팅 형태로 쉽게 사용할 수 있으므로 맞춤형 자격 없이 제약 및 생명공학 공정 장비에 직접 지정할 수 있는 재료입니다.

위생 튜브 및 부속품: ASTM B626(용접) 및 ASTM B622(이음매 없음), 코드- 스탬프가 찍힌 구조를 위한 ASME SB626/SB622 등가물 포함.

용기 쉘 및 헤드용 플레이트, 시트 및 스트립: ASTM B575(ASME SB575).

바 및 단조 피팅, 플랜지 및 밸브 본체: ASTM B574(바) 및 ASTM B462(단조).

용접 조인트용 필러 금속: AWS A5.14/ASME SFA-5.14에 따라 ERNiCrMo-10. 이는 완성된 조인트에 산화 서비스가 적용될 때 C276 용접 열 영향 영역을 강화하는 데에도 사용됩니다.

위생적인 내부 표면 마감: 일반적으로 ASME BPE 광택-튜브 요구 사항에 따라 32μin Ra(0.8μm Ra) 이하로 지정됩니다.

C22는 위생-마감 튜브 및 피팅 형태-로 상업적으로 비축되는 반면 C276 위생 튜브는 공급망에서 상대적으로 덜 표준이기 때문에 - 제약 반응기 내부용으로 C22를 지정하는 것도 맞춤형-마감 C276에 비해 조달 리드 타임을 단축하는 경향이 있습니다.

하스텔로이 C276강력한 환원 화학물질(가장 주목할만한 뜨거운 염산, 특정 폐수 또는 폐기물-중화 흐름에 사용되는 묽은 황산) 및 황화수소와 관련된 모든 서비스를 강력하게 감소시키는 제약 시설 시스템에 대한 올바른 선택입니다. 이러한 환원 환경에서 C276의 더 높은 몰리브덴 및 텅스텐 함량은 C22보다 성능이 뛰어나며 C22를 지정하면 추가 비용에 비해 의미 있는 이점을 제공하지 않습니다.

Where Does C276 Still Outperform C22 in Pharmaceutical Facilities

폐수 및 폐기물-처리 배관은 산성을 처리하여 공정 배출을 줄입니다.

산성 가스 또는 H2S-포함 스트림에 노출된 유틸리티 시스템.

가끔 세척제로 사용되기보다는 뜨겁고 농축된 염산이 주요 부식 물질인 응용 분야.

원자로 용기 자체와 산화 부동태화 및 살균 화학물질이 듀티 사이클을 지배하는 CIP/SIP-습식 배관 루프-의 경우 - 증거의 균형이 C22를 선호합니다.

제약 반응기의 경우, C276에 비해 Hastelloy C22의 재료 비용 증분은 일반적으로 더 적은 수의 국부적인 -부식- 중심 검사, 재인증 사이의 간격 연장 및 계획되지 않은 가동 중지 시간의 위험 감소를 통해 회복됩니다. - 왜냐하면 산화 위생 서비스의 지배적인 실패 모드는 바로 C22가 가장 큰 성능 마진을 유지하는 곳인 구멍과 틈새 공격이기 때문입니다.

C22는 또한 복잡한 용기 형상(- 교반기 샤프트, 배플, 스프레이-볼 노즐 및 기기 보스-)에 대해 더 나은 성형성과 용접성을 제공하며 초-탄소 함량은 용접 열 영향-부분의 민감성을 최소화하여 대부분의 접합부를 용접 후 열처리 없이-용접된 상태로 사용할 수 있도록 합니다.{7}} 이는 보다 보수적인 용접 제어가 필요한 합금에 비해 제조 비용과 일정 위험을 줄여줍니다.

검증된 제약 장비는 재인증하는 데 비용이 많이 듭니다. 시운전 후 자재 변경이 이루어지면 전체 재검증 주기가 시작될 수 있습니다.

단지 설계 팀에게 더 친숙한 합금-보다는 실제 듀티 사이클 -에 대한 부식 여유가 더 넓은 합금을 선택하는 것이 장비의 20-년 이상의 사용 수명에 대한 위험이 더 낮은-결정입니다.

Q: Hastelloy C22는 Hastelloy C276과 동일합니까?

A: 아니요. 둘 다 Ni-Cr-Mo-W 합금 계열에 속하며 유사한 기본 구성을 공유하지만 C22(UNS N06022)에는 C276(UNS N10276)보다 훨씬 더 많은 크롬이 포함되어 있고 몰리브덴이 적습니다. 이로 인해 C22는 산 산화에 더 강력한 성능을 발휘하고 C276은 산을 환원하는 데 더 강력한 성능을 발휘하게 됩니다.

Q: Hastelloy C22를 제약 용기의 질산 부동태화에 사용할 수 있습니까?

A: 예. C22의 높은 크롬 함량은 질산 환경에 매우 적합하며 합금은 일반적으로 표준 제약 용기 시운전의 일부로 ASTM A967 관행에 따라 부동태화됩니다.

Q: Hastelloy C22는 생물공정 장비에 대한 ASME BPE 요구 사항을 충족합니까?

A: 예. C22는 ASME BPE에 따라 인정되며 제약 및 생명공학 공정 장비의 직접 사양에 적합한 위생 튜브, 피팅 및 광택 플레이트 형태로 제공됩니다.

Q: Hastelloy C22가 C276보다 비싸나요?

A: C22는 일반적으로 합금 함량으로 인해 C276에 비해 약간의 비용 프리미엄이 있지만, 프리미엄은 일반적으로 피팅 관련 유지 관리 감소, 서비스 간격 연장, 산화 위생 의무에 대한 재검증 위험 감소로 인해 장비 수명 주기 동안 상쇄됩니다.

Q: 제약 시설에서 C22 대신 C276을 사용해야 합니까?

A: 그렇습니다. 예를 들어 폐수 처리 또는 사워-가스-노출 유틸리티 시스템에서 염산을 처리하는 경우처럼 산화 -보다는 환원이 지배적인 공정 화학인 경우입니다. 올바른 합금 선택은 항상 전반적인 선호도가 아닌 우세한 부식 물질을 따릅니다.