水系统钝化作用简介.docx

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1、11.3PASSIVATION113钝化作用11.3.1 Introduction11.3.2 简介Pharmaceutica1equipmentandhighpuritywatersystemsaredesignedsothatproductcontactsurfacesarenotreactive,additive,orabsorptivesothedrugproductisnotadverse1ya1tered.Highpuritywatersystemsareprimari1ycomposedofausteniticstain1essstee1(SS)materia1sduetothe

2、ircorrosionresistantandcontaminantfreeproperties.Passivationisperformedtomaximizethemeta1scorrosionresistance.Thestain1essstee1issu1furic/nitric/hydrof1uoricacidpick1edatthemi11toremovemanganesesu1fideinc1usions,sca1e,andotherimpuritiesorimperfectionsfromthesurfaceofthestee1.Asthestee1isremovedfromt

3、hepick1ingbath,athinoxide1ayerformsimmediate1yoverthesurface.Thisoxide1ayeriswhatrendersthestain1essstee1passiveandnon-reactivetocorrosion.Any300serieschromiumstee1scontaining17%ormorechromiumthathasbeenhand1ed,we1ded,orworkedshou1dbepassivatedpriortoserviceandsuitab1yc1eanedpriortopassivation.为了使得药

4、品没有不利变化，在设计制药设备和高纯水系统时，保证它们和产品的接触面是不具有反应性、添加性和吸收性的。考虑到铝银不锈钢(SS)的抗腐蚀和防污染性，高纯水系统基本上都是由铭银不锈钢材料构成。钝化作用要做到材料抗腐蚀性的最大程度。不锈钢是将钢浸在硫酸/硝酸/氢氟酸打磨，以去除钢表面的硫化镒类物质、污垢、杂质和缺陷。当从酸浸浴中取出钢时，其表面就会立即形成一层薄薄的氧化物。该氧化物层能使得不锈钢表面不活泼并不具反应性从而不易于腐蚀。300系列的铝钢中，任何系列都含有17%或更多的经处理或焊接的铝,这些铝钢在使用前应钝化，并且在钝化前要做适当的清洁。Passivationisthemethodused

5、tofortifythestee1surfacebystrongoxidizingchemica1ssuchasnitricacid.Theaciddep1etesthestee1surfaceofacidso1ub1especies,1eavingthehigh1yreactivechromiumonthesurfaceinacompoundedoxideform.钝化作用是通过强氧化性的化学试剂如硝酸，来强化钢表面的。酸可减少钢表面的酸可溶性物质，使得表面的高反应性的铝处于复合氧化物形式。11.3.3 AdvantagesofPassivation11.3.4 钝化作用的优点WhenSSs

6、ystemsarefabricated,thewe1dingprocessdestroystheexistingpassivefi1mandcompromisesthemeta1sabi1itytowardoffthecorrosiveprocess.Thisisparticu1ar1yapp1icab1einthosezonesthatareeitherheataffectedorhavehadresiduesremainincontactwiththemeta1surfaceforpro1ongedperiods.Passivatingthenprovidesamethodtorestor

7、etheintegrityofthemeta1scorrosionresistantsurfacesthatweredisturbed.Passivationmustbeproceededbyac1eaningprocess.常银不锈钢系统建立后，焊接处理会破坏存在的钝化膜，并降低材料抗腐蚀的性能。这尤其会出现在以下地带：受热侵袭的地方或者需延长和材料表面接触时间的残留物存在处。这样，钝化就会修复那些被破坏的抗腐蚀材料表面的完整性。11.3.5 TheChemica1Process11.33化学加工Excessivee1ectrondep1etionoftheupperfi1mandanina

8、dequatesupp1yofoxygen(mo1ecu1ar02)wi11ensuretheformationofsurfacecorrosionproducts.Whenthisoccurs,thechromium(Crn+)separatesfromthesurfaceandopensthewayforoxidationoftheiron(Fe)andnicke1(Ni),1owerinthemeta11attice.表面膜的过度电排除以及氧化剂(02分子)的供应不足会形成表面腐蚀产物。当出现这种情况时候，珞(Crn+)就会和表面分离，将材料筛格下层的铁(Fe)和银(Ni)暴露氧化。Es

9、tab1ishingapassivesurfaceorfi1monausteniticSSisessentia1tomaximizethecorrosionresistancethatthemeta1soffer.Passivesurfacesonthesemeta1soccurnatura11ywhenexposedtoanoxidizingenvironment.Sourcesofoxygeninc1udeair,aeratedwater,andotheroxidizingatmospheres.Formationofasubstantia1Un讦Ormoxidizedcorrosionr

10、esistantsurfaceorfi1mistheresu1tofpassivation.在铭银不锈钢表面形成一个钝化的表面或膜是非常重要的，它可以将材料的抗腐蚀性提高到最大。当暴露在氧化的环境下，这些材料会自发形成钝化表面。氧的来源包括：空气、充氧的水以及其他氧化的大气。钝化的结果是形成了经氧化的均匀的抗腐蚀表面或膜。Besidesnatura1occurringpassivation,chemica1ande1ectro-chemica1processescanbeusedtoobtainananodicoxidefi1m.Nitricacidso1ution(HN03),isanoxi

11、dizingacid(dep1etese1ectronfromthemeta1surface)whicherodesthemeta1.Thisinitia1reactionoroxidationresistsfurtherchemica1reactiononthemeta1surface.Meta1sthathavesuchastateareca11edpassiveandthephenomenonitse1fisca11edpassivity.除了自发形成的钝化外，化学和电化学加工都可用于形成氧化物膜。硝酸溶液(HN03)是氧化性酸(去除材料表面的电子)，它可以腐蚀材料。初始的反应或氧化可以

12、抵制材料表面再进行化学反应。处于这种状态的材料被称为“经钝化的，这种现象的本身被称为钝化性。Thechromiumoxidefi1mthicknesstypica11yrangesfrom0.5-5.0nm,averaging2.0-3.0nm.Thechrometoironratiomeasuredinatomicpercentwithinthechromiumoxideshou1dbeat1eastonewithratiosoftwoormorebeingoptima1.络氧化物膜的厚度范围通常是0.5-5.0nm,平均在2.0-3.0nm铝氧化物中的铝和铁的原子百分数比例至少是1:2(或

13、2以上)。11.3.6 PassivationProcedures113.4钝化操作Numerousproceduresareavai1ab1eforpassivating;theysharethecommona1ityofconsistingoffourmainstepswhichare:钝化操作有很多种，但它们有共同的主要步骤：1)Wash(So1ventDegreasing)洗(去油溶剂)Performspecifiedprocedurea1ongwitha1ternateprocedurestoofferachoice,meetingspecificsituations,orreque

14、sts.按照特定的规程执行，并备有可选择的规程可供选择，以满足特殊的情况和要求。Confirmtheeffectivenessoftheprocedurestestedwithspecifiedfie1dand/or1aboratorytesting.通过特定的区域和/或实验室的检验，确定该规程的效果。Thisprocessforconfirmingtheeffectivenessofaspecifiedprocedureorqua1ifyinga1ternativeproceduresshou1dbeinc1udedinthepassivationdocumentationbeingsubm

15、ittedaspartofthefina1va1idationpackage.应将确定特定的规程或合格的可供选择的规程的效果的程序包括在钝化文件中，并作为最终验证整套文件的一部分提交。11.3.5PassivationChemica1A1ternatives113.5钝化的化学试剂选择Nitricacid,astrongoxidizingacid,isthemostcommonacidspecifiedforpassivation.Besidesitsabi1itytoproduceafreeironsurface,theacidsupp1iestheoxidizingatmospherene

16、ededforpassivationtooccur.Becausenitricacidisacorrosivechemica1,extremecaremustbeusedwithhand1ing,storage,anduse.Federa1SpecificationQQ-P-35C(1988)isanexce11entreferenceforobtainingguide1ineswhenusingnitricacidonavarietyofstain1essstee1a11oys.硝酸是一种强氧化酸，它是钝化作用最常用的酸。它除了能产生游离铁表面，还能提供钝化作用所需的氧化环境。由于硝酸是腐蚀性的化学试剂，在装卸、存储和使用时必须小心谨慎。在对各种合金不锈钢应用硝酸时，联邦规格QQ-P-35C(1988)是极好的参考指导。A1thoughnitricacidhastraditiona11ybeenthepref