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不銹鋼衛生級液體管道的施工要素探討

摘 要：從不銹鋼衛生級液體管道易產生的問題入手，對其進行了分析，又以GMP對制藥設備的要求為基礎，對不銹鋼液體衛生級管道的施工要素進行了探討。

關鍵詞：不銹鋼衛生級液體管道；問題；施工要素

不管是制藥，還是食品工業生產均離不開不銹鋼液體貯罐與管道，制藥生產的GMP實施以來，人們更加關注生產設備與管道的耐蝕可靠性，而其中不銹鋼液體的管道占了很大比例，尤其對生物制劑生產所用的不銹鋼液體管道有著進一步的要求。然而，在關注不銹鋼液體管道施工的同時，其技術支撐不是單一專業所能達到的，此項技術是集化工設備、金屬材料、焊接、防腐蝕、制藥工業、生物、壓力容器與管道、食品等專業于一體?？梢哉f，不銹鋼液體管道的施工在整個生產系統中尤為重要，因此筆者結合自己在生物制劑項目的實踐，探討一下不銹鋼液體衛生級管道的施工要素。

1          不銹鋼液體管道易產生的問題及分析

在制藥生產設備(特別是管道)中大量使用了不銹鋼，其中以奧氏體不銹鋼居多，其制造大量使用焊接工藝來完成。不銹鋼液體管道應用中最易發生兩類問題，一是“穿孔裂紋”，二是“紅銹紅水”。

1.1 不銹鋼液體管道產生“穿孔裂紋”問題的分析

由于此類管道內部介質是液體，其介質中均或多或少地含有Cl^-。有人認為：奧氏體不銹鋼易受Cl^-侵蝕的主要原因在于其在氯化物的溶液中不耐應力腐蝕，且易發生點蝕和縫隙腐蝕^[1]。也有人認為：奧氏體類不銹鋼常見的腐蝕有晶間腐蝕和點蝕二類^[2]。

1.1.1  晶間腐蝕

當奧氏體不銹鋼在制造和焊接時，加熱溫度和加熱速度處敏化溫度區域時，通常的奧氏體不銹鋼在450～850 ℃會改變材料晶格結構區域部分的元素成分比例。材料中過飽和碳就會在晶粒邊界首先析出，并與鉻結合形成碳化鉻，此時碳在奧氏體內的擴散速度比鉻擴散速度大，鉻來不及補充晶界由于形成碳化鉻而損失的鉻，結果晶界的鉻含量就隨碳化鉻的不斷析出而逐漸降低，形成所謂的貧鉻區，使電極電位下降。當與含Cl^-等腐蝕介質接觸時，就會引起微電池腐蝕。雖然腐蝕僅在晶粒表面，但卻迅速深入內部形成晶間腐蝕。

晶間腐蝕影響因素^[3]：當溫度在敏化區域外，碳原子不可能造成晶界的貧鉻。只有當溫度在敏化區內加熱溫度呈梯度關系，則會造成貧鉻區域。此外，還與其含碳量有關，含碳量越多其擴散量越多，碳化物形成量也越多，使得晶間腐蝕滲入晶界的深度加大，從而引起晶間腐蝕。

1.1.2 點蝕

奧氏體不銹鋼與含Cl^-等腐蝕介質接觸時，Cl^-在材料鈍化膜的缺陷地方，如夾雜物、貧鉻區、晶界、焊縫熱影響區或位錯等處，侵入鈍化膜，與金屬離子結合形成強酸鹽而溶解鈍化膜，Cl^-使膜產生缺位破壞，形成“鈍化—活化”微電池，產生點狀腐蝕，腐蝕電流使材質產生穿孔。

點蝕影響因素^[3]：含鉻量增加，就不會產生點蝕。但含鉻量對晶間抗貧鉻無益。而增加鉬的量會大大提高耐點蝕能力，這與Cl^-結成MoOCl₂保護膜有關，從而防止Cl^-穿透鈍化膜。

1.2 不銹鋼液體管道產生“紅銹紅水”問題的分析

所謂管道產生的“紅銹紅水”是在容器或管道內壁產紅色或其他色斑跡區域(有人也稱之為“紅斑”)，并使通過的水產生淡紅或棕黃色。有人對色斑作過分析認為^[4]：“紅斑”的主要成分為鐵的氧化物（Fe₂O₃，Fe₃O₄），也可能包含鐵、鉻、鎳和其他微量元素。

一般奧氏體不銹鋼中含有鉻元素成分，在空氣中鉻與氧結合成堅固表面并形成綿密的不氧化狀態保護膜，這種膜可防止鋼材表面的氧化作用，且可發揮保護表面作用，以防止各種腐蝕因素的腐蝕。倘若，此種保護膜若因某種腐蝕原因而受到損傷，又放在鉻與氧無法結合之處，不銹鋼就會開始產生“紅銹”?？梢哉f，“紅銹”是腐蝕的證明，其根本原因是氧化膜的破壞。