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淺談制藥、化工設備的材料選用
發布時間：2018-5-15GMP對設備及管道材質的要求是:
- 凡是水、氣系統中的管道、管件、過濾器、噴針等都應采用奧氏體不銹鋼材料;
- 選用其他材料必須耐腐蝕、不生銹。
通常,設備材料可分為金屬材料和非金屬材料兩大類在制藥工業中,常用的金屬材料有碳鋼、鑄鐵、不銹鋼、鋁、鉛和銅等。其中不銹鋼具有許多良好的物理、力學性能,且價格較為經濟、產量大,所以被大量用于制造各種設備。
奧氏體不銹鋼以鉻鎳為主要合金元素的奧氏體不銹倒是成用的一類不銹鋼。此類鋼包含Crl8Ni8系不銹鋼以及在此基礎上發展起來的含鉻鎳更高,并含鉬、硅硅、銅等合金兀素的奧氏體類不銹鋼。這類鋼的特點是,具有優異的綜合性能,包括優良的力學性能,冷、熱加工和成型性,可焊性和在許多介質中的良好耐蝕性,是目前用來制造各種貯槽、塔器、反應釜、閥件等設備的zui廣泛的一類不銹鋼材。鉻鎳不銹鋼除具有氧化鉻薄膜的保護作用外,還因鎳能使鋼形成單一奧氏體組織而得到強化,使得在很多介質中比鉻不銹鋼更具耐蝕性。如對濃度65%以下,溫度低于70℃或濃度60%以下、溫度低于100℃的硝酸,以及對苛性堿(熔融堿除外)、硫酸鹽、硝酸鹽、硫化氫、酸等都很耐蝕。但對還原性介質如鹽酸、稀稀硫酸則是不耐蝕的。
在含氯離子的溶液中,有發生晶間腐蝕的傾向,嚴重時往往引起鋼板穿孔腐蝕。所謂晶間腐蝕是在400~800℃的溫度范圍內,碳從奧氏體中以碳化鉻(Cr23C6)形式沿品界析出,使晶界附近的合金元素(鉻與鎳)含鉻量降低到耐腐蝕所需的zui低含量(12%)以下,腐蝕就在此貧鉻區產生。這種沿晶界的腐蝕稱為晶間腐蝕。發生晶間腐蝕后,鋼材會變得脆、強度很低,破壞無可挽回。為為了防止晶間腐蝕,可采取以下幾種方法。
①在鋼中加入與碳親合力比鉻更強的鈦、鈮等元素,以形成穩定的TiC、NbC等,將碳固定在這些化合物中,可大大減少產生晶間腐蝕的傾向。如0Cr18Ni10Ti、0Crl8Ni11Nb等鋼種,它們具有較高的抗晶間腐蝕能力。
②減少不銹鋼中的含碳量以防止產生品晶間腐蝕。當鋼中的含碳量降低后,鉻的析出也將減少,如0Cr18Ni9鋼。當含碳量<0.02%時,即使在緩冷條件下,也不會析出碳化鉻,
然而制藥生產過程一般較為復雜,操操作條件，（如溫度、壓力等）都不不盡相同,使用的介質種類較多,且大多具有腐蝕性,故設備材料應能夠滿足各種不同的要求。
此外,隨著生產技術的發展,新工藝的實現與過程的強化,對設備材料的要求更加苛刻了。因此,需要不斷改進現有的金屬材料,研制強度高、耐腐蝕性能優良的新鋼種、新材料用于生產實踐。用來制作設備的另一類材料是是非金屬材料。非金屬材料的耐腐蝕性能在很多場合下優于金屬材料,且原料來源廣泛,容易生產,價格低廉,故深受歡迎。
此外,采用非金屬材料能節約大量金屬材料,尤其是貴重金屬。在制藥廠,已愈來愈多地采用耐腐蝕性能較好的非金屬材料來制造諸如反應器、塔器、熱交換器、泵、閥門及管道等。
其中聚四氟乙烯和化工陶瓷更是化工、制藥行業的zui為鐘愛的材料。
化工陶瓷具有良好的耐腐蝕性，足夠的不透性、耐熱性和一定的機械強度。它的原料主要為氧化鋁等；聚四氟乙烯具有優異的耐腐蝕性，甚至超過貴重金屬被稱為塑料*；聚四氟乙烯還有防粘的特性更是在制藥設備行業內成為zui喜愛的內襯材料。本公司在陶瓷和聚四氟乙烯的基礎上*制作的填充四氟材料可以大大減少設備粘結的情況。