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對于制藥行業(yè)來講，制藥用水系統(tǒng)工作之所以如此的重要，不僅僅是制藥行業(yè)法規(guī)與產(chǎn)品質(zhì)量的要求，更是科學(xué)和技術(shù)發(fā)展的必然，是人們對藥品質(zhì)量改進和風(fēng)險控制規(guī)律認(rèn)識的結(jié)果。

——《制藥用水系統(tǒng)》

一、概述

在制藥行業(yè)，紅銹是一種常見的工程現(xiàn)象。企業(yè)工作人員常在泵腔、管壁、噴淋球、膜片等位置發(fā)現(xiàn)各種顏色的紅銹。

銹跡的顏色可能是黃色、紅色甚至黑色，各種顏色的銹斑統(tǒng)稱為紅銹。

目前，ISPE指南《水與蒸汽系統(tǒng) (第二版)》與ASME BPE (2014版) 等行業(yè)規(guī)范中，都將紅銹分為Ⅰ類紅銹、Ⅱ類紅銹與Ⅲ類紅銹三大類。

二、分類

1. ISPE分類法

ISPE指南《水與蒸汽系統(tǒng) (第二版) 》10.4對紅銹的分類做了十分細(xì)致的闡述。

(1) Ⅰ類紅銹 (遷移型紅銹)  包含多種金屬所衍生的氧化物和氫氧化物 (最多的是Fe2O3 或 FeO)。主要是橘黃色到橘紅色，為顆粒型，有從源金屬表面生成點遷移的趨勢。

這些沉淀的顆粒可以從表面清除掉，而不會導(dǎo)致不銹鋼的組成發(fā)生改變。Ⅰ類紅銹顆粒附著于不銹鋼表面 (圖9.2)，并沒有對不銹鋼造成結(jié)構(gòu)性、組分性的破壞，此類紅銹工程風(fēng)險較低，其生成時間很短，屬于工程正?，F(xiàn)象，從投入產(chǎn)出比的概念來說，不建議對Ⅰ類紅銹進行頻繁的去除與再鈍化。

(2) Ⅱ類紅銹 (非鈍化表面的氧化) 局部形成的活性腐蝕 (Fe2O3 或FeO，最多的是Fe2O3)。存在多種不同顏色 (橘色、紅色、藍(lán)色、紫色、灰色和黑色)。

最常見的是因為氯化物或其他鹵化物對不銹鋼表面的侵蝕而造成的。它與表面結(jié)合為一體，更常見于機械拋光的表面或因金屬與流體產(chǎn)品間相互作用而損害到了鈍化層的地方。Ⅱ類紅銹破壞不銹鋼表面粗糙度 (圖9.3)，因而會導(dǎo)致微生物滋生的風(fēng)險。建議企業(yè)通過周期性的清洗除銹機制，降低Ⅱ類紅銹的風(fēng)險。

 (3) Ⅲ類紅銹 (加熱氧化后產(chǎn)生的黑色氧化物)  發(fā)生在純蒸汽系統(tǒng)等高溫環(huán)境中的表面氧化。隨著紅銹層的增厚，系統(tǒng)顏色會從金黃色變到藍(lán)色，然后變成深淺不一的黑色。

這種表面氧化以一種穩(wěn)定的膜的形式開始，并且?guī)缀醪怀深w粒態(tài)。它是磁鐵礦石 (Fe3O4)，具有極其穩(wěn)定的狀態(tài)。

Ⅲ類紅銹的危害主要集中于微生物的滋生 (圖9.4)。由于此類紅銹的主要成分是俗稱磁鐵礦的四氧化三鐵，故極難清除。企業(yè)一般采用氫氟酸或者改造的方法解決這一問題。

一般系統(tǒng)運行時間較長后會出現(xiàn)全面性的Ⅲ類紅銹，此時若使用氫氟酸除銹，需要考慮到氫氟酸極強的腐蝕性，有極大的可能導(dǎo)致泄漏，發(fā)生嚴(yán)重的安全事故；另外一種解決辦法，是將整個系統(tǒng)進行升級改造，其投資會比較高。因此，建議在第Ⅱ類紅銹階段對紅銹進行去除。

2. ASME BPE分類法

ASME BPE (2014版) 在非強制性“附錄D紅銹與不銹鋼” 中對紅銹分類也作了十分詳細(xì)的描述。

（1）Ⅰ類紅銹主要輕微附著于材料表面，相對較易去除和溶解。此類紅銹主要成分為赤鐵礦( Fe2O3)，或者紅色的三價鐵氧化物和其他較低含量的氧化物或一定量的碳。

A. 磷酸可有效去除此類輕附著型紅銹，且可與其他酸 (如檸檬酸、硝酸、 甲酸及有機酸) 及化合物 (如表面活性劑) 混合使用以增加除銹效能。

B. 檸檬酸系化學(xué)試劑加有機酸試劑也具有較高的除銹效率。

C. 次硫酸鈉也是快速高效的Ⅰ類紅銹清除劑。

（2）Ⅱ類紅銹的去除與Ⅰ類紅銹的除銹方法類似，不同的是需要使用草酸試劑才能達(dá)到較高的Ⅱ類紅銹去除效率。 此類紅銹主要由赤鐵礦 (Fe2O3) 或者三價氧化鐵同一定量的鉻、鎳氧化物，微量的碳組分構(gòu)成。

除草酸外，上述試劑（ABC）除銹過程中對表面粗糙度無害，在一定使用環(huán)境及濃度下，草酸可能會腐蝕表面。 Ⅱ類紅銹同Ⅰ類紅銹相比，較難去除。去除Ⅱ類紅銹往往需要更長的清洗時間，甚至需要更高的溫度和試劑濃度。

（3）Ⅲ類紅銹   由于化學(xué)成分的不同和物質(zhì)結(jié)構(gòu)的差異，Ⅲ類紅銹比前述兩類紅銹都更難除去。

原因：鐵氧化物在高溫下沉積并伴隨鉻、鎳或者硅原子在組分結(jié)構(gòu)中的置換形成磁鐵礦。同時，由于工藝流體中有機物的流失，大量碳元素也出現(xiàn)在這些氧化沉積物中，這些碳在除銹過程中會產(chǎn)出黑色膜。

清除此類紅銹的化學(xué)試劑具有極強的化學(xué)腐蝕性，并在一定程度上會對表面粗糙度造成損傷。

磷酸類除銹劑只對微量集聚的此類紅銹有效，強有機酸配合甲酸及草酸對去除某些高溫Ⅲ類紅銹具有顯著效果，且其腐蝕性不強，大大減少損害表面粗糙度的風(fēng)險。