不锈钢也会生锈

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GB150-9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（1ppm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450°C〜850°C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316L，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（Mo）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，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，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：①lmm〜e480mm；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：e0.08mm〜e12.6mm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：e3.0mm〜450.0mm材质：SUS310S、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：0.0050.010.020.0250.030.040.050.060.070.080.090.10.120.130.140.150.180.20.230.250.280.30.330.350.380.40.450.5-20马氏体不锈钢标准的马氏体不锈钢是：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，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Schaeffler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钢高碳的18%Cr钢低碳含镍（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，可以提高1Cr13及2Cr13钢的热强性。马氏体不锈钢与调制钢一样，可以使用淬火、回火及退火处理。其力学性质与调制钢也相似：当硬度升高时，抗拉强度及屈服强度升高，而伸长率、截面收缩率及冲击功则随着降低。马氏体不锈钢的耐蚀性主要取决于铬含量，而钢中的碳由于与铬形成稳定的碳化铬，又间接的影响了钢的耐蚀性。因此在13%Cr钢中，碳含量越低，则耐蚀性越高。而在lCrl3、2Crl3、3Crl3及4Crl3四种钢中，其耐蚀性与强度的顺序恰好相反。奥氏体不锈钢奥氏体不锈钢板奥氏体不锈钢，是指在常温下具有奥氏体组织的不锈钢。钢中含Cr约18%、Ni8%~10%、C约0.1%时，具有稳定的奥氏体组织。奥氏体铬镍不锈钢包括著名的18Cr-8Ni钢和在此基础上增加Cr、Ni含量并加入Mo、Cu、Si、Nb、Ti等元素发展起来的高Cr-Ni系列钢。奥氏体不锈钢无磁性而且具有高韧性和塑性，但强度较低，不可能通过相变使之强化，仅能通过冷加工进行强化，如加入S，Ca，Se，Te等元素，则具有良好的易切削性。简介此类钢除耐氧化性酸介质腐蚀外，如果含有Mo、Cu等元素还能耐硫酸、磷酸以及甲酸、醋酸、尿素等的腐蚀。此类钢中的含碳量若低于0.03%或含Ti、Ni,就可显著提高其耐晶间腐蚀性能。高硅的奥氏体不锈钢浓硝酸具有良好的耐蚀性。由于奥氏体不锈钢具有全面的和良好的综合性能，在各行各业中获得了广泛的应用。奥氏体型钢(1)1Cr17Mn6Ni15N；(2)1Cr18Mn8Ni5N；(3)1Cr18Ni9；(4)1Cr18Ni9Si3；(5)0Cr18Ni9；(6)00Cr19Ni10；(7)0Cr19Ni9N；(8)0Cr19Ni10NbN；(9)00Cr18Ni10N；(10)1Cr18Ni12；(11)0Cr23Ni13；(12)0Cr25Ni20；(13)0Cr17Ni12Mo2；(14)00Cr17Ni14Mo2；(15)0Cr17Ni12Mo2N；(16)00Cr17Ni13Mo2N；(17)1Cr18Ni12Mo2Ti；(18)0Cr18Ni12Mo2Ti；(19)1Cr18Ni12Mo3Ti；(20)0Cr18Ni12Mo3Ti；(21)0Cr18Ni12Mo2Cu2；(22)00Cr18Ni14Mo2Cu2；(23)0Cr19Ni13Mo3；(24)00Cr19Ni13Mo3；(25)0Cr18Ni16Mo5；(26)1Cr18Ni9Ti；(27)0Cr18Ni10Ti；(28)0Cr18Ni11Nb；(29)0Cr18Ni13Si4问世时间及分类奥氏体不锈钢1913年在德国问世，在不锈钢中一直扮演着最重要的角色，其生产量和使用量约占不锈钢总产量及用量的70%。钢号也最多，当今我国常用奥氏体不锈钢的牌号就有40多个，最常见的就是18-8型。定义：常温下具有奥氏体组织的不锈钢。分类：Fe-Cr-Ni（主体）Fe-Cr-MnGB（中国）ASTM（美国）JIS（日本）DIN（德国）1Cr17Ni7301SUS301X12CrNi1771Cr18Ni9302SUS302X12CrNi1881Cr18Ni10303SUS303X12CrNiS1880Cr18Ni9304SUS304X5CrNi18900Cr19Ni10304LSUS304LX2CrNi1890Cr17Ni12Mo2316SUS316X5CrNiMo181000Cr17Ni14Mo2316LSUS316LX2CrNiMo18100Cr18Ni10Ti321SUS321X10CrNiTi1890Cr19Ni13Mo3317SUS317X2CrNiMo1816奥氏体不锈钢的成分在18-8型不锈钢的成分基础上演变，主要有以下几方面的重要发展：1） 加Mo改善点蚀和耐缝隙腐蚀2） 降C或加Ti、Nb,减少晶间腐蚀倾向3） 加Ni和Cr改善高温抗氧化性和强度4） 加Ni改善抗应力腐蚀性能.转自"我要不锈钢"5） 加S、Se改善切削性和构件表面精度.奥氏体不锈钢成分系统图奥氏体不锈钢的组织铁素体相的形成铁素体相对奥氏体不锈钢性能的影响F相的出现一般都对奥氏体不锈钢的性能带来不利的影响