不锈钢也会生锈

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1、关注不锈钢设备使用中存在的问题在制药行业的 GMP 改造中，大量使用了不锈钢材料，包括管道、阀门、器 具甚至操作平台等。据有关资料分析，其价值可占到 GMP 改造固定资产总投入 的 1/3 左右。几乎可以使用不锈钢的环节都尽可能使用了它。不锈钢由于具有 良好的耐腐蚀性、卫生性，且表面加工可达到很高的精度 （亚光甚至镜面），具 有光洁、美观，易清洗、灭菌和消毒的优点，的确是一种理想的材料。但是，不 锈钢在使用上也有一定的局限性。由于一些技术人员对相关问题认识不够，造成 的工业事故并不少见。认清不锈钢的局限性前不久，浙江某制药企业的技术人员在采购不锈钢设备时，没有对设备制造 厂的技术人员说明设备所

2、使用的介质。结果相关设备被安装并投入使用之后，经 常出现问题。而且技术工人对设备进行补焊也无法解决问题，焊到哪儿，裂纹反 而扩展到哪儿。最后，设备制造厂的工程师赶到生产现场，发现该设备夹套使用 的介质是氯化钙冷冻盐水 （其氯化钙的含量达 16 % 左右）。问题就出在这儿。 在重新更换了所有相关设备后，制药厂的技术人员还对工艺进行了调整，即将原 来直接通入夹套的冷冻盐水改用低温的乙醇作为冷媒，从而避免了氯离子对不锈 钢的腐蚀。据估计，这次失误造成的直接损失有 40 万元左右，这还不包括生产 物料和停工的损失。不锈钢的“不锈”也只是限于一定的条件。不锈钢最“怕” 的就是氯离子。因此在具有氯离子的场

3、合，包括设备、管道、管件和器具等，一 般是不宜选用这种材料的通常有各种浓度的盐酸、氯化物的盐类等的生产场合都 不适宜使用不锈钢材料，更不能在有上述介质并在加热的条件下使用。不少技术 人员对这一点往往认识不清。他们对盐酸腐蚀性较大，不能使用不锈钢这一点还 能接受；而对氯化物的盐类一般不能使用不锈钢则感到不可理解。不锈钢压力容器在出厂使用前是要接受水压试验的。压力容器国家标准 GB1 50 - 9 要求，用于不锈钢容器的水压试验的水中氯离子含量不能大于 25ppm （1pp m 为百万分之一）。连水压试验对氯离子浓度的要求都这么苛刻，可见在生 产中使用时就必须更严格了。避开敏化区的影响奥氏体不锈钢

4、易受氯离子侵蚀的主要原因在于其在氯化物溶液中不耐应力 腐蚀，易发生点蚀和缝隙腐蚀。需要指出的是，由于在材料加工时，如焊接或热 处理时温度较高，往往在一定的温度区域（又称热影响区或敏化区），即450C 850C时，奥氏体不锈钢晶格结构区域部分的元素成分比例会改变，少量的碳原 子能与多数的铬原子结合成化合物Cr23C6,使抗腐蚀性强的铬在晶界处发生“贫 化”现象，从而使其晶粒交界处的抗腐蚀性大大降低。这时，如果是受压的容器， 则会产生应力腐蚀和晶间腐蚀同时发生的情况，从而引发事故。晶间腐蚀一旦发 生，由于晶粒间失去结合力，金属强度完全丧失，会导致设备突发性破坏，这对 产生晶间腐蚀的设备来说是不可修

5、复的，只能报废。所以，在加工时应尽可能避 免在这个温度区停留较长的时间，或者加工后避开敏化区进行热处理。不呈显磁性是奥氏体不锈钢区别于碳钢和其他不锈钢的特性，有人利用这个 特性来为其 “验明正身”。另外，它的导热性能不如碳钢，导热系数仅为碳钢的 1 /3， 而热膨胀系数却比碳钢高36 % 。这就是在焊接时其往往容易产生变形的 原因。而且，由于传热不够快在自然情况下通过热影响区的时间要长些，故应采 取措施来加快冷却，以防止晶间腐蚀的发生。钝化处理须严格不锈钢设备在制造后要进行酸洗、钝化处理 （包括管道安装完成后，。所谓 钝化处理，是先用一定浓度的碱液进行洗涤，以除去其表面的杂质、油污等，然 后用

6、一定浓度的酸液进行酸洗、钝化，以使其表面形成一层致密的保护膜，而加 强其耐腐蚀性能。不锈钢材料在出厂前一般已经过表面钝化处理。但由于设备在 加工、制造、安装过程中，因碰撞、切割、焊接，其钝化膜可能遭到破坏，故而 在安装后须作酸洗、钝化处理。酸洗、钝化的技术要求较强，必须在技术人员的 指导下严格按相关的规程操作，否则不但达不到预期的目的，还会产生不利的结 果。关于不锈钢的品种不锈钢是个统称，由于在钢材里添加了耐腐蚀的元素，如镍（Ni）、铬（Cr 的含量应大于 12%，等,而对通常易产生腐蚀的介质，如氧气、酸、碱等具有良 好的抗腐蚀性而得名。基于添加的元素种类及含量的差异，不锈钢有很多品种。 这些

7、品种根据其金相组织结构的特点可分为三大类：铁素体、奥氏体和马氏体。 由于奥氏体不锈钢不仅具有优良的耐腐蚀性而且具有良好的工艺性能，如易机械 加工、焊接等，因而得到广泛应用。医药行业使用得最普遍的是奥氏体不锈钢的 304和316L两个品种。所谓304和316L，是美国不锈钢标准的名称。我国相对 应的标准是以其主要元素的含量来表示的。304对应的我国标准是0Cr18Ni9；316L 对应的我国标准是00Cr17Ni14Mo2。我国标准中数字和字母的含义是：最前的数 字0是表示碳元素的含量不大于0.08%，而00则表示碳元素的含量不大于0.03%; 元素符号后面的数字则表示该元素的百分含量，如316

8、L，其Cr的含量在17%左右 （按标准为16%18%） , Ni的含量在14%左右（按标准为12%15% ）,钼（M o ） 的含量为2%3%。如此类推。一般而言，含碳量越低，含镍量越高的不锈 钢，其抗点腐蚀和晶界腐蚀的能力相对强些。根据GMP的相关要求，一般固体制 剂、口服液等生产场合的设备、材料多使用304不锈钢，而注射剂的生产场合则 选用316L的材质。铁素体不锈钢铁素体不锈钢在使用状态下以铁素体组织为主的不锈钢。含铬量在11%30%，具 有体心立方晶体结构。这类钢一般不含镍，有时还含有少量的 Mo、Ti、Nb 等元 素，这类钢具导热系数大，膨胀系数小、抗氧化性好、抗应力腐蚀优良等特点，

9、 多用于制造耐大气、水蒸气、水及氧化性酸腐蚀的零部件。这类钢存在塑性差、 焊后塑性和耐蚀性明显降低等缺点，因而限制了它的应用。炉外精炼技术（AOD 或VOD）的应用可使碳、氮等间隙元素大大降低，因此使这类钢获得广泛应用。铁素体不锈钢 - 优点使用在使用状态下以铁素体组织为主的不锈钢。含铬量在11%30%，具有体心立 方晶体结构。这类钢一般不含镍，有时还含有少量的 Mo、Ti、Nb 等元素，这类 钢具导热系数大，膨胀系数小、抗氧化性好、抗应力腐蚀优良等特点，多用于制 造耐大气、水蒸气、水及氧化性酸腐蚀的零部件。铁素体不锈钢 - 缺点这类钢存在塑性差、焊后塑性和耐蚀性明显降低及缺口敏感性较高等缺点

10、， 因而限制了它的应用。炉外精炼技术（AOD或VOD）的应用可使碳、氮等间隙元 素大大降低，因此使这类钢获得广泛应用。不锈钢材料规格1、不锈钢棒材（圆棒，六角棒，方棒，黑皮棒、光亮棒）规格：lmme 480mm；材质： SUS310S、 316、 316F、 321、 304、 303、 301、 202 等；2、不锈钢线材（螺丝线，弹簧线，车轴线，全软线，氢退软线，光亮线） 规格： e 0.08mme 12.6mm材质： SUS310S、 316、 304、 302HQ、 304ES、 202 等；3、不锈钢管材（无缝管，光亮管，焊接管，装饰管）规格： e 3.0mm450.0mm材质： S

11、US310S、 316、 316F、 321、 304、 303、 301、 202、 201 等；4、不锈钢板（卷板）规格：厚度： 0.3mm-28.0mm 宽度可切割材质： SUS310S、 316、 316F、 321、 304、 303、 301、 202、 201 等；5、不锈钢钢丝绳材质： SUS310S、 316、 316F、 321、 304、 303、 301、 202、 201 等； 应用领域:电子电器、五金冲压件、弹簧弹片、垫膜片、精密零部件、配件、 波纹管、密封件、蚀刻件厨房设备洗涤槽（SINK） 一般拉伸材（表面要求高） 煤气灶-表面要求高 电冰箱（冰柜内胆） 电器用

12、具 洗衣机、烘干机 微波炉 装 饰管 构造管（工业用）排管用 建筑材料MIRROR （镜面材）再研磨 电梯建筑 内外装饰材 窗户、门材 化学设备 热交换器 锅炉、罐 化学工业炉 特殊用途 运 输设备 集装箱 铁道 车辆/汽车工业/ 水工业/ 建筑业/ 家电业/ 环保工业/工 业设施等不锈钢带产品厚度： 0.005 0.01 0.02 0.025 0.03 0.04 0.05 0.06 0.070.08 0.09 0.1 0.12 0.13 0.14 0.15 0.18 0.2 0.23 0.25 0.28 0.3 0.33 0.35 0.38 0.4 0.45 0.5-20马氏体不锈钢标准的马

13、氏体不锈钢是：403、410、414、416、416（Se）、420、431、440A、 440B和440C型，这些钢材的耐腐蚀性来自“铬”，其范围是从11.5至18%,铬 含量愈高的钢材需碳含量愈高，以确保在热处理期间马氏体的形成，上述三种 440型不锈钢很少被考虑做为需要焊接的应用，且440 型成份的熔填金属不易取 得。标准马氏体钢材的改良，含有类如镍、钼、钒等的添加元素，主要是用于将 标准钢材受限的容许工作温度提升至高于1100K，当添加这些元素时，碳含量也 增加，随着碳含量的增加，在焊接物的硬化热影响区中避免龟裂的问题变成更严 重。马氏体不锈钢能在退火、硬化和硬化与回火的状态下焊接，无

14、论钢材的原先 状态如何，经过焊接后都 会在邻近焊道处产生一硬化的马氏体区，热影响区的 硬度主要是取决于母材金属的碳含量，当硬度增加时，则韧性减少，且此区域变 成较易产生龟裂、预热和控制层 间温度，是避免龟裂的最有效方法，为得最佳 的性质，需焊后热处理。马氏体不锈钢是一类可以通过热处理（淬火、回火）对其性能进行调整的不 锈钢，通俗地讲，是一类可硬化的不锈钢。这种特性决定了这类钢必须具备两个 基本条件：一是在平衡相图中必须有奥氏体相区存在，在该区域温度范围内进行 长时间加热，使碳化物固溶到钢中之后，进行淬火形成马氏体，也就是化学成分 必须控制在Y或Y +a相区，二是要使合金形成耐腐蚀和氧化的钝化膜

15、，铬含 量必须在 10.5%以上。按合金元素的差别，可分为马氏体铬不锈钢和马氏体铬镍 不锈钢。马氏体铬不锈钢的主要合金元素是铁、铬和碳。图1-4是Fe-Cr系相图富铁 部分，如Cr大于13%时，不存在Y相，此类合金为单相铁素体合金，在任何 热处理制度下也不能产生马氏体，为此必须在内Fe-Cr二元合金中加入奥氏体形 成元素，以扩大 Y 相区，对于马氏体铬不锈钢来说， C、 N 是有效元 素， C、 N 元素添加使得合金允许更高的铬含量。在马氏体铬不锈钢中，除铬外，C是另一 个最重要的必备元素，事实上，马氏体铬不锈耐热钢是一类铁、铬、碳三元合金。 当然，还有其他元素，利用这些元素，可根据 Scha

16、effler 图确定大致的组织。马氏体不锈钢主要为铬含量在 12%-18%范围内的低碳或高碳钢。各国广泛应 用的马氏体不锈钢钢种有如下 3 类：1低碳及中碳13%Cr钢2. 高碳的18%Cr钢3. 低碳含镍（约2%）的 17%Cr 钢马氏体不锈钢具备高强度和耐蚀性，可以用来制造机器零件如蒸汽涡轮的叶 片（1Cr13）、蒸汽 装备的轴和拉杆（2Cr13），以及在腐蚀介质中工作的零件 如活门、螺栓等（4Cr13）。碳含量较高的钢号（4Cr13、9Cr18）则适用于制造 医疗 器械、餐刀、测量用具、弹簧等。与铁素体不锈钢相似，在马氏体不锈钢中也可以加入其它合金元素来改进其 他性能：1加入0.07%S或Se改善切削加工性能，例如1Cr13S或4Cr13Se； 2. 加入约1%Mo及0.1% V，可以增加9Cr18钢的耐磨性及耐蚀性；3.加入约 1MO-1W-0.2V，可