Выбор уплотнений для заслонок, используемых при газовой деконтаминации

Заслонка, через которую проходит проверка герметичности Заслонка до начала цикла дезактивации — это не та же заслонка, которая проходит его после многократных циклов. Именно уплотнительный состав, находящийся на кромке лопасти или в стыке корпуса, фактически определяет, будет ли заслонка герметичной, а выбор материала для этого уплотнения — это решение, которое влияет на результаты всех последующих повторных испытаний. Правильный выбор означает, что у поставщика необходимо запросить данные, соответствующие реальным условиям эксплуатации объекта, а не просто название группы материалов, которое звучит подходящим.

Условия цикла дезактивации, которым должно выдерживать уплотнение

Заслонка, установленная в зоне дезактивации, подвергается воздействию условий, отличных от тех, в которых эксплуатируется заслонка, используемая исключительно для регулирования воздушного потока. Уплотнение подвергается воздействию самого деконтаминирующего вещества, любых чистящих химикатов, с которыми оно контактирует между циклами, а также температурно-влажностного режима, создаваемого в ходе цикла. Каждый из этих факторов по-разному взаимодействует с материалом уплотнения, и материал, устойчивый к одному виду воздействия, может разрушаться под воздействием другого. В случаях, когда цикл повторяется в течение всего срока службы установки, важным вопросом является не только то, выдерживает ли материал однократное воздействие, но и сохраняются ли его свойства после многократных последовательных воздействий.

Именно поэтому перед тем, как обратиться к поставщику с просьбой порекомендовать уплотнительный состав, необходимо зафиксировать тип деконтаминирующего средства и фактические условия эксплуатации в рамках проекта. Рекомендация, данная без этой информации, является рекомендацией для иного, неуказанного набора условий. Если цикл проходит в условиях, которые поставщик не предусмотрел, уплотнительный состав, хорошо зарекомендовавший себя в общепромышленном применении, всё равно может сжиматься неравномерно, терять упругость или сжиматься таким образом, что образуется путь утечки, которого не было при первоначальной установке агрегата.

В руководящих документах по биобезопасности данное требование формулируется в контексте оценки рисков, а не в виде предписания универсального цикла. BMBL 6-е издание касается дезактивации в контексте определённых мероприятий по техническому обслуживанию или реконструкции объектов уровня BSL-3 и включает проверенные методы дезактивации с использованием газов или паров для объектов уровня BSL-4, оборудованных защитными костюмами, в определённых обстоятельствах, не устанавливая при этом единого цикла дезактивации, применимого ко всем уровням биологической защиты. Данный Руководство ВОЗ по биобезопасности в лабораториях аналогичным образом определяет меры контроля как соразмерные результатам оценки риска, а не закреплённые каким-либо единым стандартом. С практической точки зрения это означает, что условия цикла зависят от конкретного проекта: вещество, концентрация, продолжительность воздействия, температура и влажность, характерные для одного объекта, не обязательно соответствуют условиям, в которых будет эксплуатироваться уплотнение заслонки на другом объекте. Рекомендации поставщика по выбору уплотнения будут эффективны только в той мере, в какой точно описан цикл эксплуатации.

Если в ходе цикла происходит воздействие повышенной влажности или температуры, то для подтверждения необходимо учитывать не столько устойчивость материала к воздействию химического вещества, сколько его остаточную деформацию при сжатии в этих конкретных условиях. Если при очистке между циклами используется химическое вещество, отличное от самого деконтаминирующего средства, то такое отдельное воздействие требует отдельного рассмотрения, поскольку материал, совместимый с одним химическим веществом, не обязательно будет совместим с другим.

Необходимо предоставить доказательства совместимости эластомеров

После документирования условий цикла необходимо определить, применимы ли предоставленные поставщиком данные именно к предлагаемому уплотнению. Ссылка на название семейства полимеров является лишь отправной точкой, а не окончательным ответом, поскольку состав смеси, условия отверждения и содержание наполнителей варьируются в зависимости от производителя и даже от партии, а эти различия влияют на то, как материал со временем реагирует на воздействие химических веществ, температуры и влажности. Данные, в которых не указан конкретный состав смеси, предлагаемый для демпфера, оставляют вопрос о совместимости открытым.

Та же логика применяется отдельно к каждому виду воздействия, которому будет подвергаться уплотнение. Данные о совместимости, полученные при испытаниях с одним деконтаминирующим средством, не подтверждают совместимость с другим средством, а данные, описывающие иной набор условий цикла, например, иной диапазон температур или влажности, не могут быть напрямую перенесены на проект, в котором цикл протекает иначе. Чистящие химикаты представляют собой отдельное воздействие, отличное от воздействия самого деконтаминирующего агента; то, что соединение выдерживает воздействие деконтаминирующего агента, не означает, что оно выдержит воздействие любого растворителя или дезинфицирующего средства, используемого для рутинной очистки. В случаях, когда имеют место оба вида воздействия, для каждого из них требуются собственные подтверждающие данные.

Многократное воздействие — это условие, которое чаще всего упускается из простого заявления о совместимости, хотя именно оно зачастую определяет срок службы. Материал может демонстрировать допустимое набухание или изменение твёрдости после однократного воздействия, но при этом вести себя иначе после многократных воздействий, поскольку кумулятивные эффекты, такие как вымывание пластификаторов или постепенная потеря эластичности, не всегда проявляются в ходе однократного испытания. Если цикл эксплуатации будет повторяться в течение всего срока службы оборудования, данные, полученные только в ходе испытаний с однократным воздействием, не позволяют определить, как уплотнение будет вести себя в условиях запланированного режима эксплуатации.

Швейцарские рекомендации по биобезопасности, касающиеся конструктивных и технических мер безопасности уровня BSL-3 указывает на эту же границу с другой стороны: при прохождении границы, подвергаемой фумигации, необходимо уделять внимание химической стойкости уплотнений, а также локальному обнаружению утечек, окончательной проверке герметичности и повторной проверке после любого ремонта. Эта формулировка подтверждает общий принцип, согласно которому одна только химическая стойкость не гарантирует герметичности границы; она должна подтверждаться проверкой герметичности с учетом конкретной конфигурации установки, причем данные рекомендации не носят обязательного характера и не устанавливают универсального порога приемлемости или всеобщего доказательства пригодности материала.

Когда эти параметры представлены в комплексе, читатель может проверить, действительно ли заявление поставщика о совместимости соответствует конкретному составу, веществу, чистящему средству, диапазону температур и влажности, а также режиму воздействия, предусмотренным в рамках данного проекта, а не основывается лишь на общем описании материала.

Пути утечки: компрессионные, по кромке лопатки и в соединении корпуса

Заслонка, предназначенная для обеспечения герметичности зоны дезактивации, представляет собой не одно уплотнение, а набор границ соприкосновения, которые в совокупности обеспечивают герметичность. Кромка лопатки, прилегающая к седлу, является наиболее заметной из них, но не единственной. Место прохождения вала, где механизм лопаток проходит через корпус, представляет собой отдельный путь утечки, поскольку геометрия уплотнения в этом месте отличается от плоского контакта лопатки с седлом и может использовать другой уплотнительный состав или иную схему сжатия. Соединения корпуса, в которых стыкуются секции корпуса заслонки, представляют собой третий путь утечки, а соединённые фланцы воздуховода, где заслонка соединяется с окружающей системой воздуховодов, — четвёртый. Результат проверки совместимости для уплотнения по краю лопасти сам по себе не описывает состояние уплотнения вала или прокладки в месте соединения корпуса.

Рассмотрение этих элементов в качестве единой границы, а не отдельных точек, меняет подход к определению объема оценки совместимости или утечек. Если в рамках проекта оценивается только материал кромки лопасти, а проход вала или соединения корпуса остаются непроверенными, то полученный вывод описывает лишь часть границы, а не всю границу целиком. В тех случаях, когда в соединении фланца воздуховода используется прокладка из материала, отличного от материала внутренних уплотнений заслонки, эта прокладка подвергается тем же условиям дезактивации и очистки и требует такого же анализа совместимости, даже если она является отдельным компонентом, отличным от самой заслонки.

Сжатие также ведет себя по-разному в каждом из этих мест. Уплотнение по кромке лопатки зависит от равномерного давления контакта по всей длине, и любое искажение, вызванное нагревом, химическим разбуханием или механическим износом, изменяет этот контакт неравномерно. Уплотнение вала зависит от контакта вокруг вращающегося или движущегося элемента, поэтому характер износа и поведение при сжатии отличаются от статического прокладочного соединения. Прокладка корпуса или фланца, находящаяся под сжатием между двумя жёсткими поверхностями, реагирует ещё иначе, поскольку её герметичность зависит от постоянного усилия зажима, а не от движущейся контактной поверхности. Поскольку эти механизмы различаются, изменение, влияющее на один путь утечки, не обязательно влияет на другой таким же образом или в той же степени, и подход к осмотру, основанный только на одном механизме, не учтёт остальные.

Именно на этом основании при планировании осмотра или повторного испытания утечки на кромке лопатки, в месте прохождения вала, в местах соединений корпуса и на фланцах соединительных воздуховодов рассматриваются как единая граница, а не исходит из предположения, что результат, полученный в одном месте, отражает состояние остальных участков.

Влияние старения, очистки и замены на герметичность

Уплотнение, которое на момент установки было совместимо с дезактивирующим веществом и условиями цикла, не обязательно сохраняет это состояние на неопределённый срок. Старение эластомеров происходит в результате таких процессов, как потеря пластификатора, окисление, а также постепенные изменения твёрдости и эластичности; эти процессы продолжаются независимо от того, эксплуатируется ли оборудование в циклическом режиме или нет, хотя повторяющееся воздействие химических веществ и многократное сжатие могут их ускорить. Практическое следствие заключается в том, что соответствие уплотнения требованиям на момент первоначальных испытаний является отправной точкой, а не постоянным состоянием, и период, в течение которого это состояние сохраняется, зависит от конкретного состава материала, конкретного цикла и конкретного режима очистки, применяемого к нему.

Очистка приводит к появлению собственного механизма старения, не связанного с воздействием дезактивации. Чистящее химическое вещество, выбранное с учетом общей совместимости с корпусом оборудования, не всегда проходит оценку на предмет его воздействия на уплотнительный материал, а многократная очистка может вымывать соединения из эластомера или изменять его поверхность таким образом, что это влияет на степень его сжатия при контакте с сопряженной поверхностью. В случаях, когда частота очистки отличается от частоты деконтаминации, эти два фактора старения действуют по разным графикам, и оценка уплотнения, учитывающая только один из них, будет неполной.

Смена материала уплотнения — будь то вследствие износа, смены поставщика или решения использовать другой состав для повышения эксплуатационных характеристик — влечет за собой необходимость повторной оценки совместимости, а не продление первоначальной аттестации. Новый материал может иметь то же название, что и старый, однако различия в составе означают, что нельзя предполагать, что его поведение при воздействии тех же дезинфицирующих средств, чистящих химикатов и в тех же условиях эксплуатации будет соответствовать поведению материала, который он заменяет.

Поскольку как старение, так и изменения в материалах влияют на состояние пригодного к эксплуатации уплотнения, меры по осмотру, замене и повторному испытанию необходимо определять заранее, а не принимать решения в ответ на возникшую ситуацию. План осмотра, в котором указано, что именно проверяется; план замены, определяющий, когда уплотнение следует заменить, а не использовать повторно; и план повторных испытаний, определяющий, что подлежит повторной проверке после любого из этих событий, — все вместе определяют, как поддерживается состояние герметичности в течение всего срока службы оборудования. Без заранее определенных планов уплотнение, срок службы которого истек и которое больше не соответствует квалификационным требованиям, или запасное уплотнение из другого материала может быть вновь введено в эксплуатацию без повторного подтверждения границ допуска.

План квалификации после замены уплотнительного материала

Смена материала уплотнения представляет собой изменение конфигурации уплотнительного устройства, и в ответе на запрос о квалификации это следует рассматривать именно как изменение конфигурации, а не как плановую замену деталей. Отправной точкой является точное определение того, что именно изменилось: конкретный эластомер, используемый в настоящее время, и конструкция уплотнения, в которой он установлен, поскольку один и тот же материал ведет себя по-разному в зависимости от способа сжатия и геометрии поверхности, к которой он прилегает. Описание, ограниченное названием семейства материалов, не позволяет определить комбинацию материала и конструкции, которая подлежит оценке.

После этого необходимо вновь рассмотреть вопрос о совместимости при воздействии для нового материала с учетом того же набора условий, определённых ранее: дезактивирующего агента, чистящих химикатов, диапазона температур и влажности, а также режима многократного воздействия, фактически применяемого в рамках проекта. Данные, касающиеся лишь некоторых из этих условий, подтверждают совместимость только в отношении тех условий, которые они охватывают; сами по себе они не гарантируют герметичности уплотнения, поскольку химическая совместимость и механические уплотнительные характеристики — это разные свойства.

Оценка также должна охватывать всю границу уплотнения, а не ограничиваться только изменившимся компонентом. Если изменение материала касается уплотнения кромки лопатки, прохода вала, соединений корпуса и соединённых фланцев канала, их всё равно необходимо включить в оценку, поскольку изменение в одном месте может повлиять на характер сжатия всей сборки, а также потому, что в других местах могут использоваться связанные материалы, подверженные воздействию тех же условий.

С этого момента вступают в силу меры контроля на протяжении всего жизненного цикла: меры по осмотру, замене и повторным испытаниям, определенные для исходного материала уплотнения, необходимо пересмотреть с учетом нового материала, поскольку другой состав может стареть иначе или по-разному реагировать на тот же режим очистки. Наконец, сами критерии повторных испытаний должны определяться с учетом конкретного проекта. Не существует универсального порога приемлемости, применимого ко всем проектам или конфигурациям; процедура повторного испытания и критерии приемлемости должны определяться с учетом конкретной конструкции уплотнения данного проекта и условий воздействия, а также документироваться, чтобы решение об уплотнении для измененной конфигурации было принято заново, а не перенесено из исходного материала уплотнения на основе предположений. Если эта информация четко систематизирована, она дает проектной группе и поставщику общую основу для настройки или проверки заслонки с учетом конкретных задач дезактивации, которые ей предстоит выполнять, в том числе в тех случаях, когда такая проверка охватывает Изоляционный демпфер биологической безопасности предлагаемые в качестве границ проекта или а Генератор перекиси водорода VHP тип I определение условий эксплуатации и циклов, которым должна выдерживать уплотнение.

Часто задаваемые вопросы

Q: Какую информацию необходимо предоставить перед тем, как запросить рекомендацию по уплотнению заслонки?
A: Укажите деконтаминирующее средство, температуру и влажность в цикле, режим многократного воздействия, чистящие химикаты, а также предлагаемую конструкцию уплотнения. Это даст поставщику возможность выработать рекомендации по конкретному проекту в отношении конкретного уплотнительного состава, а не опираться лишь на название группы материалов.

Q: Достаточно ли общего заявления о химической стойкости для утверждения уплотнения изолирующего клапана?
A: Нет. В документации должны быть указаны конкретный эластомер, а также предусмотрены планируемое дезактивирующее средство, условия цикла, время воздействия при очистке и возможность повторного использования. Любые условия, не указанные в документации, должны оставаться открытыми вопросами для проверки до момента выбора.

Q: Является ли совместимость материала уплотнения гарантией герметичности заслонки?
A: Нет. Совместимость материалов касается устойчивости к воздействию внешних факторов, тогда как рабочие характеристики замыкающего устройства также зависят от конструкции уплотнения и общей герметичности системы. Оценка проекта должна включать кромку лопасти, проход вала, соединения корпуса и соединённые фланцы воздуховодов в соответствии с определёнными критериями испытаний и приёмки.

Q: Можно ли повторно использовать пломбы с доказательствами, полученными на другом объекте или в ходе другого цикла дезактивации?
A: Только в том случае, если он охватывает конкретный эластомер и соответствующие условия нового проекта. Различия в составе агента, чистящих химикатов, температуре, влажности или характере воздействия необходимо проверять, а не исходить из того, что они могут быть перенесены на новый проект.

Q: Что должен предусматривать план технического обслуживания в отношении уплотнений заслонок?
A: Определите, как будет проводиться проверка уплотнений, при каких условиях будет рассматриваться вопрос об их замене, а также какие меры по повторному испытанию следует принять после замены или существенного изменения. Критерии повторного испытания должны быть определены с учетом конкретной измененной конфигурации, поскольку в данном случае не установлено универсального порога приемлемости.