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酸洗钝化在制药工程中的应用

发布时间:2022-10-18 09:46:58点击:51

01

前言

为了使药品没有不利变化,在设计制药设备和高纯水系统时,需要确保其与产品的接触面没有反应、添加和吸收。考虑到铬镍不锈钢(SS)高纯水系统基本由铬镍不锈钢制成。钝化应限度地提高材料的耐腐蚀性。不锈钢是将钢浸泡在硫酸/硝酸/氢氟酸中,以去除钢表面的硫化锰、污垢、杂质和缺陷。

当钢从酸浴中取出时,其表面会立即形成一层薄薄的氧化物。这种氧化物层可以使不锈钢表面不活泼,不具有反应性,不易腐蚀。300系列铬钢中,任何系列都含有17%以上的处理或焊接铬,使用前应钝化,钝化前应适当清洗。

钝化作用是通过硝酸等强氧化化化学试剂来加强钢表面。酸可以减少钢表面的酸溶性物质,使表面的高反应铬处于复合氧化形式。

02

钝化的优点

铬镍不锈钢系统建立后,焊接处理会破坏现有的钝化膜,降低材料的耐腐蚀性。特别是在以下地区:受热侵袭或需要延长与材料表面接触时间的残留物。这样,钝化就可以修复损坏的耐腐蚀材料表面的完整性。

03

化学加工

表面排除表面膜和氧化剂(O2分子)供应不足会形成表面腐蚀产物。在这种情况下,铬。(Crn+)它将与表面分离,材料筛下层的铁(Fe)和镍(Ni)暴露氧化。

在铬镍不锈钢表面形成钝化表面或薄膜是非常重要的,它可以限度地提高材料的耐腐蚀性。当暴露在氧化环境中时,这些材料会自发地形成钝化表面。氧气的来源包括:空气、充氧水和其他氧化大气。钝化的结果是形成氧化均匀的耐腐蚀表面或薄膜。

化学和电化学加工除了自发钝化外,还可以用来形成氧化物膜。硝酸溶液(HNO3)是氧化酸(去除材料表面的电子),可以腐蚀材料。初始反应或氧化可以抵抗材料表面,然后进行化学反应。处于这种状态的材料被称为“经钝化的”这种现象本身就被称为“钝化性”。

铬氧化物膜的厚度范围通常为0.5-5.0nm,平均在2.0-3.0nm。铬氧化物中铬和铁的原子百分比至少为1:2(或2以上)。

04

钝化操作

钝化操作有很多种,但它们有共同的主要步骤:

1)洗(去油溶剂)

2)水冲洗

3)酸洗(钝化步骤)

4)的水洗

为了形成均匀的钝化膜,材料表面应进行预处理,要求材料表面应完全清洁,无有机或无机污染物、自由金属离子污染物或腐蚀性产物。

步(去油):去除污垢、灰尘、油脂。使用水溶性去污剂或溶剂来完成这一步。

第二步:去除溶解和游离的污垢,以及清洁剂本身。

第三步(酸洗):去除金属表面的自由离子、金属残留物、氧化物和其他腐蚀性产物。去除金属表面的污垢并提供氧化环境后,形成钝化膜,实现钝化效果。这一步通常使用无机酸。

第四步(终水洗)冲洗酸溶液,并不断冲洗系统,直到水的性质与水相同。

美国实验与材料协会,ASTMA380-96,“不锈钢零件、设备及系统清洗及除垢标准规程”它是关于钝化的信息。它包括:清洁和钝化程序、化学试剂的应用、方法论和检测程序。该标准对建立特定的钝化和其他特殊的清洁程序非常有价值。

05

钝化化学试剂的选择

硝酸盐是一种强氧化酸,是常用的钝化酸。它不仅能产生游离铁表面,还能提供钝化所需的氧化环境。由于硝酸盐是一种腐蚀性化学试剂,因此在装卸、储存和使用时必须小心。

硝酸应用于各种合金不锈钢时,《联邦规范》QQ-P-35C(1988)是极好的参考指导。

虽然硝酸盐是传统钝化酸的,但钝化溶液的应用趋势是减少化学侵占性,并考虑到废液的安全性、成本和环境问题。

柠檬酸和铵柠檬酸(合氨柠檬酸)正逐渐被用作硝酸的替代品。这些化学试剂为人员和工作环境提供了理想的安全性。ASTM标准A380(1996)将这些酸归类为清洁酸而不是钝化酸。这种差异的原因可能是这些酸不像硝酸那样是氧化剂。

标准声明:柠檬酸硝酸钠在去除游离铁和其他金属污染和轻表面污染物时风险。

磷酸是一种弱氧化酸,有时用于特定的钝化操作;然而,没有正式文件表明磷酸可以用作钝化酸。

螯合剂,又称隔离剂或配位化合物,包括所有标准的水软化化合物,如三聚磷酸钠(STPP),氮基三乙酸(NTA)乙二胺四乙酸(EDTA)在酸钝化溶液中加强金属离子的浸出。

电解抛光管的环轨焊接降低了初始钝化中使用钝化酸的侵占性要求。根据焊接特性和电解抛光不锈钢钝化的表面性能,降低酸的接触时间、温度、和/或浓度。

06

化学试剂的应用方法

钝化可以通过一系列的应用来实现。

清洗去垢剂时,搅拌或冲击可以得到的效果。在酸洗过程中,化学试剂的接触通常是充分的。钝化操作的方法是再循环。再循环可以达到流量标准(通常是1.5m/sec)。



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