Mức độ sạch sẽ và phương pháp làm sạch theo ASTM G93/G93M cho vật liệu và thiết bị được sử dụng trong môi trường giàu oxy

Tiêu chuẩn ASTM G93/G93M của Hiệp hội Thử nghiệm và Vật liệu Hoa Kỳ (ASTM) về Mức độ Sạch và Phương pháp Làm sạch cho Vật liệu và Thiết bị Sử dụng trong Môi trường Giàu Oxy, bao gồm việc lựa chọn các phương pháp và thiết bị để làm sạch vật liệu và thiết bị được thiết kế để sử dụng trong môi trường giàu oxy. Các vấn đề ô nhiễm gặp phải khi sử dụng không khí giàu oxy, hỗn hợp oxy với các khí khác, hoặc các khí oxy hóa khác có thể được giải quyết bằng các quy trình làm sạch tương tự áp dụng cho hầu hết các vật liệu và thiết bị kim loại và phi kim loại. Các ví dụ về làm sạch cho các vật liệu, linh kiện và thiết bị cụ thể, cũng như các phương pháp làm sạch cho các ứng dụng cụ thể, được cung cấp trong phần phụ lục.

Hướng dẫn này đề cập đến các mức độ sạch được sử dụng cho nhiều ứng dụng khác nhau và các phương pháp được sử dụng để đạt được và kiểm tra các mức độ đó. Hướng dẫn này áp dụng cho các quy trình hóa học, dung môi và nước. Hướng dẫn này mô tả các vật liệu không thiết yếu để lựa chọn mức độ sạch cần thiết cho các hệ thống tiếp xúc với oxy hoặc môi trường giàu oxy.

Hướng dẫn này đề xuất một phạm vi mức độ sạch thực tế đáp ứng hầu hết các nhu cầu của hệ thống, nhưng không đề cập một cách định lượng đến nhiều điều kiện có thể đòi hỏi phải tăng cường vệ sinh hoặc cho phép mức độ ô nhiễm cao hơn xảy ra. Hơn nữa, hướng dẫn này không khuyến nghị một phương pháp cụ thể để đo lường hoặc giám sát các mức độ này từ các phương pháp hiện có.

Mục đích của hướng dẫn này là cung cấp cho nhân viên kỹ thuật có trình độ những thông tin cần thiết liên quan đến việc lựa chọn phương pháp làm sạch vật liệu và thiết bị được sử dụng trong môi trường giàu oxy. Hướng dẫn này hướng dẫn nhân viên kỹ thuật có trình độ xác định các yêu cầu làm sạch hệ thống oxy. Tuy nhiên, hướng dẫn này không nêu rõ mức độ làm sạch.

Việc vệ sinh không đầy đủ các bộ phận được sử dụng trong hệ thống oxy có thể dẫn đến việc đánh lửa các chất gây ô nhiễm hoặc các bộ phận bằng nhiều cơ chế khác nhau, bao gồm tác động của hạt, cơ học hoặc khí nén. Các cơ chế này được mô tả chi tiết trong hướng dẫn ASTM G88.

Việc kiểm soát ô nhiễm đầy đủ trong hệ thống oxy là điều cần thiết để giảm thiểu các mối nguy liên quan đến ô nhiễm và hỏng hóc linh kiện. Ô nhiễm cũng phải được giảm thiểu để đảm bảo độ tinh khiết của sản phẩm đạt yêu cầu.

Việc loại bỏ chất gây ô nhiễm khỏi vật liệu và linh kiện phụ thuộc vào cấu hình hệ thống, vật liệu xây dựng, cũng như loại và số lượng chất gây ô nhiễm.

Ví dụ về các quy trình làm sạch được nêu trong tài liệu này có thể được tuân theo hoặc chỉ định cho các vật liệu, linh kiện và thiết bị được chỉ định. Văn bản hướng dẫn làm sạch chung có thể được sử dụng để xác định các quy trình làm sạch cho vật liệu, linh kiện, thiết bị và các ứng dụng không được đề cập chi tiết. Hướng dẫn ASTM G127 có sẵn để hướng dẫn lựa chọn chất tẩy rửa và quy trình.

Nguy cơ cháy nổ luôn hiện hữu trong các ngành công nghiệp mà oxy đóng vai trò quan trọng, chẳng hạn như hàng không, cung cấp khí y tế, dược phẩm và sản xuất công nghiệp. Mặc dù oxy rất cần thiết cho sự sống và nhiều quá trình, nhưng oxy có thể đẩy nhanh quá trình cháy đáng kể khi có sự hiện diện của các chất gây ô nhiễm. Để giảm thiểu những mối nguy hiểm này, các tiêu chuẩn nghiêm ngặt về vật liệu và thiết bị làm sạch là rất cần thiết. ASTM G93 cung cấp một khuôn khổ để lựa chọn các kỹ thuật làm sạch phù hợp, đảm bảo các thành phần không còn cặn bẩn có thể bắt lửa trong môi trường giàu oxy.

Tiêu chuẩn ASTM G93 giải quyết những thách thức đặc thù của dịch vụ oxy. Tiêu chuẩn này nhấn mạnh rằng ngay cả một lượng nhỏ hydrocarbon, hạt hoặc độ ẩm cũng có thể thúc đẩy quá trình cháy, nhấn mạnh nhu cầu làm sạch chính xác. Khi hệ thống oxy ngày càng trở nên phổ biến trong các công nghệ mới như thám hiểm không gian và năng lượng sạch, tiêu chuẩn này vẫn là một công cụ ngày càng quan trọng.

Môi trường giàu oxy được định nghĩa là môi trường có nồng độ oxy lớn hơn 23,5% theo thể tích, bao gồm cả hệ thống oxy tinh khiết. Trong những môi trường như vậy, các chất gây ô nhiễm đóng vai trò như nguồn nhiên liệu. Ví dụ, một lớp dầu mỏng trên van có thể bốc cháy dưới áp suất cao, dẫn đến hỏng hóc thảm khốc. Các sự cố trước đây, chẳng hạn như cháy oxy trên tàu vũ trụ hoặc đường ống oxy bệnh viện, cho thấy rõ những rủi ro: chỉ cần một sơ suất nhỏ cũng có thể dẫn đến tử vong, hỏng thiết bị và thời gian ngừng hoạt động tốn kém.

Tầm quan trọng của tiêu chuẩn ASTM G93 nằm ở cách tiếp cận chủ động. Tiêu chuẩn này cung cấp cho nhân viên kỹ thuật các phương pháp dựa trên dữ liệu để đánh giá rủi ro và thực hiện các biện pháp kiểm soát. Bằng cách quy định mức độ sạch sẽ, tiêu chuẩn này giúp ngăn ngừa cháy oxy, một loại cháy lan nhanh, khác với cháy thông thường vì chúng không có ngưỡng nguồn bắt lửa trong oxy nguyên chất. Việc tuân thủ tiêu chuẩn này không chỉ bảo vệ hoạt động mà còn tuân thủ các yêu cầu quy định từ các tổ chức như NASA, OSHA và FDA.

Tiêu chuẩn ASTM G93 áp dụng phương pháp linh hoạt, dựa trên rủi ro, có thể được điều chỉnh cho phù hợp với các ứng dụng cụ thể, từ thiết bị y tế áp suất thấp đến động cơ tên lửa tốc độ cao.

Hướng dẫn này đề cập đến nhiều kỹ thuật khác nhau được phân loại theo hiệu quả và phạm vi ứng dụng:

• Vệ sinh cơ học: Bao gồm việc lau hoặc chải bằng vải không xơ để loại bỏ các chất bẩn thô. Phù hợp cho giai đoạn đầu, nhưng không đủ để đáp ứng yêu cầu độ tinh khiết cao.
• Làm sạch bằng hóa chất: Chứa các dung môi như axeton hoặc dung dịch kiềm (ví dụ: nhũ tương natri hydroxit). Ví dụ, việc ngâm trong bồn kiềm nóng sau đó rửa sạch sẽ loại bỏ cặn hữu cơ. Tiêu chuẩn này cảnh báo về việc sử dụng các hóa chất không tương thích có thể giải phóng các chất gây ô nhiễm mới.
• Làm sạch chính xác: Các phương pháp tiên tiến như tẩy dầu mỡ bằng hơi nước với dung môi flo hoặc làm sạch siêu âm. Những phương pháp này được khuyến nghị cho các bộ phận quan trọng cần loại bỏ các hạt siêu nhỏ.

Việc lựa chọn phụ thuộc vào loại vật liệu (ví dụ: kim loại, nhựa) và áp suất hệ thống. ASTM G93 nhấn mạnh việc sấy khô sau khi làm sạch, thường sử dụng lò sấy chân không hoặc lò sấy khí nóng để ngăn ngừa tình trạng giữ ẩm.

Không giống như các tiêu chuẩn nghiêm ngặt hơn, tiêu chuẩn ASTM G93 xác định bốn cấp độ sạch sẽ dựa trên rủi ro:

• Cấp độ A: Độ sạch cao nhất, hàm lượng hạt và cặn cực thấp. Ứng dụng điển hình: Hệ thống đẩy hàng không vũ trụ, buồng tăng áp. Giới hạn cặn không bay hơi: không quá 0,1 mg/0,1 m3²
• Cấp độ B Độ sạch cao, hàm lượng hydrocarbon tối thiểu. Ứng dụng điển hình: Phân phối oxy y tế, đường ống khí áp suất cao. Giới hạn dư lượng không bay hơi: 0,1–1 mg/0,1 m3².
• Mức C Trung bình phù hợp cho dịch vụ oxy nói chung. Ứng dụng điển hình: Đường ống công nghiệp, thiết bị hàn. Giới hạn dư lượng không bay hơi: 1-10 mg/0,1 m².
• Cấp độ D: Dành cho môi trường cơ bản, rủi ro thấp, áp suất thấp. Ứng dụng điển hình: Bồn chứa, máy trộn oxy môi trường. Giới hạn dư lượng không bay hơi: dưới 10 mg/0,1 m3.².

Các mức này hướng dẫn lựa chọn, với Mức A dành cho các mối nguy hiểm cực độ và Mức D dành cho các mục đích sử dụng vô hại. Việc đếm hạt (ví dụ: thông qua quét laser) và phép đo NVR (phân tích trọng lượng) sẽ quyết định mức độ tuân thủ.

Việc xác minh sau khi vệ sinh là không thể thương lượng. Các phương pháp bao gồm:

• Kiểm tra bằng mắt thường: Dưới ánh sáng trắng hoặc tia UV để phát hiện cặn bẩn.
• Kiểm tra lau: Khăn lau thấm dung môi được phân tích để tìm các hạt.
• Phân tích trọng lượng: Cân các chất chiết xuất để đo lượng cặn không bay hơi.
• Kỹ thuật tiên tiến: Dung môi rửa được kiểm tra bằng phương pháp quang phổ để tìm kiếm dấu vết chất hữu cơ.

Cuối cùng, tiêu chuẩn ASTM G93 không chỉ là một tiêu chuẩn kỹ thuật; nó còn là một biện pháp bảo vệ chống lại các mối đe dọa vô hình trong hệ thống oxy. Bằng cách cung cấp hướng dẫn thực tế về vệ sinh và xác nhận, tiêu chuẩn này cho phép các ngành công nghiệp vận hành an toàn và hiệu quả. Từ thiết kế thiết bị y tế đến thiết kế tên lửa, việc tuân thủ tiêu chuẩn này đảm bảo oxy luôn là một đồng minh.

Tổ chức của chúng tôi, với kinh nghiệm hoạt động nhiều năm và luôn theo sát những phát triển toàn cầu về khoa học và công nghệ, sở hữu đội ngũ chuyên gia giàu kinh nghiệm và cơ sở hạ tầng rộng khắp để thực hiện các thử nghiệm, đo lường và phân tích trong nhiều lĩnh vực cho các doanh nghiệp thuộc mọi ngành nghề. Trong bối cảnh này, chúng tôi cũng cung cấp dịch vụ thử nghiệm theo Tiêu chuẩn ASTM G93/G93M về Mức độ Sạch và Phương pháp Làm sạch cho Vật liệu và Thiết bị Sử dụng trong Môi trường Giàu Oxy.