不銹鋼除紅銹

所屬分類:純化水管道除紅銹

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  • 產品描述
    在制藥用水儲存與分配系統中,基本上只要采用了不銹鋼材質,都不可被避免出現紅銹。藥典及GMP并對制藥用水(如純化水、注射用水及純蒸汽)的要求中并未明確提及紅銹及其限度,但均對制藥用水和由制藥用水生產的產品的質量進行了規定,在EMEA“note for guidance on specification limits for residues of metal catalysts”中也對金屬含量進行了規定。就目前的研究而言,雖然紅銹的存在,并未引起制藥用水質量超出藥典要求,但其存在,可能存在一定的風險,如金屬離子Mn、Cr殘留在產品中,引起產品的不合格,或與產品相互反應,或者游離的紅銹微粒影響產品質量或堵塞過濾器等。
     
    形成原理
     
    紅銹的形成是不銹鋼中的鐵被氧化的電化學現象,但其機理并未完全被證明,目前存在兩種主要的假定。理論一:CO2溶解在制藥用水中,生成H2CO3,構成了化學還原環境,腐蝕不銹鋼表面鈍化層(Cr2O),由此暴露出的鐵被氧化形成紅銹。理論二:不銹鋼表面形成的鈍化層,為Cr與O2形成的動態鈍化層,當溫度升高時,系統中O2含量降低,Cr2O鈍化層減少,由此暴露出的鐵被氧化。
     
    雖然紅銹的形成機理并未被研究透徹,但試驗證明引起或加劇紅銹產生的因素多種多樣。主要影響因素如下:
     
    1.不銹鋼的選擇。低碳高鎳的不銹鋼具有更好的耐腐蝕性,因此,我們更傾向于選擇316L不銹鋼,當然不同標準中的316L不銹鋼,其元素含量仍然是有區別的。
     
    2.焊接。焊接改變合金組成,在焊點位置,含量較高,更易形成紅銹,基本上系統中焊接位置最早出現紅銹。
     
    3.鈍化。鈍化在不銹鋼表面形成的Cr2O鈍化層,保護不銹鋼中的鐵免受氧化4.制造方法。采用鍛造方法生產的不銹鋼比鑄造具有更低的鐵含量。
     
    5.流體性質。系統中工藝流體偏酸性或具有腐蝕性,如含有較高的鹵素離子或高鹽緩沖體系,對鈍化層腐蝕性較大。
     
    6.流體速度。較高的流體速度或剪切力加劇紅銹產生,因此在系統中噴淋球和離心泵較早出現紅銹。
     
    7.溫度。溫度越高,越容易產生紅銹,注射用水及純蒸汽系統比純化水系統更容易產生紅銹,并且情況更加嚴重。
     
    程度分級
     
    根據紅銹嚴重程度,我們可將紅銹分為三級。但系統中出現的紅銹,并不單純的屬于某一種級別。
     
    一級:附著在不銹鋼表面,易于清除的金屬氧化物或氫氧化物,主要為FeO,顏色從橙色到橙紅色。
     
    二級:非鈍化表面的原位氧化,主要為Fe2O3,還含有一定量的Cr、Ni氧化物及碳,顏色多樣,橙色、紅色、藍色及黑色等,其主要由氯及其它鹵素侵蝕不銹鋼表面引起。
     
    三級:由高溫引起的氧化物沉淀,其組成和結構不同于一、二級紅銹,主要為Fe3O4,結構中還含有一定量的Cr、Ni、Si,顏色有金色、藍色及黑色,極難除去。
     
    根據不銹鋼鈍化層的分析方法,開發了幾種常見的紅銹分析方法,分為對流體進行分析和對不銹鋼表面分析。對流體的分析方法主要有:超痕量無機分析(ICP/MS)、標準微粒分析-光阻法、超痕量無機分析(SEM/EDX)及傅里葉變換紅外光譜法(FTIR)。對不銹鋼表面分析的方法主要有顯微鏡或人眼檢查、掃描俄歇微量分析(SAM)或俄歇電子能譜(AES)、化學分析電子光譜(ESCA)或X-射線光電子光譜(XPS)、電化學阻抗譜。其中對不銹鋼表面的分析方法多數具有破壞性。
     
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