浅谈制药、化工设备的材料选用
gmp对设备及管道材质的要求是:
凡是水、气系统中的管道、管件、过滤器、喷针等都应采用奥氏体不锈钢材料;选用其他材料必须耐腐蚀、不生锈。
通常,设备材料可分为金属材料和非金属材料两大类在制药工业中,常用的金属材料有碳钢、铸铁、不锈钢、铝、铅和铜等。其中不锈钢具有许多良好的物理、力学性能,且价格较为经济、产量大,所以被大量用于制造各种设备。
奥氏体不锈钢以铬镍为主要合金元素的奥氏体不锈倒是成用的一类不锈钢。此类钢包含crl8ni8系不锈钢以及在此基础上发展起来的含铬镍更高,并含钼、硅硅、铜等合金兀素的奥氏体类不锈钢。这类钢的特点是,具有优异的综合性能,包括优良的力学性能,冷、热加工和成型性,可焊性和在许多介质中的良好耐蚀性,是目前用来制造各种贮槽、塔器、反应釜、阀件等设备的zui广泛的一类不锈钢材。铬镍不锈钢除具有氧化铬薄膜的保护作用外,还因镍能使钢形成单一奥氏体组织而得到强化,使得在很多介质中比铬不锈钢更具耐蚀性。如对浓度65%以下,温度低于70℃或浓度60%以下、温度低于100℃的硝酸,以及对苛性碱(熔融碱除外)、硫酸盐、硝酸盐、硫化氢、酸等都很耐蚀。但对还原性介质如盐酸、稀稀硫酸则是不耐蚀的。
在含氯离子的溶液中,有发生晶间腐蚀的倾向,严重时往往引起钢板穿孔腐蚀。所谓晶间腐蚀是在400~800℃的温度范围内,碳从奥氏体中以碳化铬(cr23c6)形式沿品界析出,使晶界附近的合金元素(铬与镍)含铬量降低到耐腐蚀所需的zui低含量(12%)以下,腐蚀就在此贫铬区产生。这种沿晶界的腐蚀称为晶间腐蚀。发生晶间腐蚀后,钢材会变得脆、强度很低,破坏无可挽回。为为了防止晶间腐蚀,可采取以下几种方法。
①在钢中加入与碳亲合力比铬更强的钛、铌等元素,以形成稳定的tic、nbc等,将碳固定在这些化合物中,可大大减少产生晶间腐蚀的倾向。如0cr18ni10ti、0crl8ni11nb等钢种,它们具有较高的抗晶间腐蚀能力。
②减少不锈钢中的含碳量以防止产生品晶间腐蚀。当钢中的含碳量降低后,铬的析出也将减少,如0cr18ni9钢。当含碳量<0.02%时,即使在缓冷条件下,也不会析出碳化铬,
然而制药生产过程一般较为复杂,操操作条件，（如温度、压力等）都不不尽相同,使用的介质种类较多,且大多具有腐蚀性,故设备材料应能够满足各种不同的要求。
此外,随着生产技术的发展,新工艺的实现与过程的强化,对设备材料的要求更加苛刻了。因此,需要不断改进现有的金属材料,研制强度高、耐腐蚀性能优良的新钢种、新材料用于生产实践。用来制作设备的另一类材料是是非金属材料。非金属材料的耐腐蚀性能在很多场合下优于金属材料,且原料来源广泛,容易生产,价格低廉,故深受欢迎。
此外,采用非金属材料能节约大量金属材料,尤其是贵重金属。在制药厂,已愈来愈多地采用耐腐蚀性能较好的非金属材料来制造诸如反应器、塔器、热交换器、泵、阀门及管道等。
其中聚四氟乙烯和化工陶瓷更是化工、制药行业的zui为钟爱的材料。
化工陶瓷具有良好的耐腐蚀性，足够的不透性、耐热性和一定的机械强度。它的原料主要为氧化铝等；聚四氟乙烯具有优异的耐腐蚀性，甚至超过贵重金属被称为塑料*；聚四氟乙烯还有防粘的特性更是在制药设备行业内成为zui喜爱的内衬材料。本公司在陶瓷和聚四氟乙烯的基础上*制作的填充四氟材料可以大大减少设备粘结的情况。
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通常,设备材料可分为金属材料和非金属材料两大类在制药工业中,常用的金属材料有碳钢、铸铁、不锈钢、铝、铅和铜等。其中不锈钢具有许多良好的物理、力学性能,且价格较为经济、产量大,所以被大量用于制造各种设备。
奥氏体不锈钢以铬镍为主要合金元素的奥氏体不锈倒是成用的一类不锈钢。此类钢包含crl8ni8系不锈钢以及在此基础上发展起来的含铬镍更高,并含钼、硅硅、铜等合金兀素的奥氏体类不锈钢。这类钢的特点是,具有优异的综合性能,包括优良的力学性能,冷、热加工和成型性,可焊性和在许多介质中的良好耐蚀性,是目前用来制造各种贮槽、塔器、反应釜、阀件等设备的zui广泛的一类不锈钢材。铬镍不锈钢除具有氧化铬薄膜的保护作用外,还因镍能使钢形成单一奥氏体组织而得到强化,使得在很多介质中比铬不锈钢更具耐蚀性。如对浓度65%以下,温度低于70℃或浓度60%以下、温度低于100℃的硝酸,以及对苛性碱(熔融碱除外)、硫酸盐、硝酸盐、硫化氢、酸等都很耐蚀。但对还原性介质如盐酸、稀稀硫酸则是不耐蚀的。
在含氯离子的溶液中,有发生晶间腐蚀的倾向,严重时往往引起钢板穿孔腐蚀。所谓晶间腐蚀是在400~800℃的温度范围内,碳从奥氏体中以碳化铬(cr23c6)形式沿品界析出,使晶界附近的合金元素(铬与镍)含铬量降低到耐腐蚀所需的zui低含量(12%)以下,腐蚀就在此贫铬区产生。这种沿晶界的腐蚀称为晶间腐蚀。发生晶间腐蚀后,钢材会变得脆、强度很低,破坏无可挽回。为为了防止晶间腐蚀,可采取以下几种方法。
①在钢中加入与碳亲合力比铬更强的钛、铌等元素,以形成稳定的tic、nbc等,将碳固定在这些化合物中,可大大减少产生晶间腐蚀的倾向。如0cr18ni10ti、0crl8ni11nb等钢种,它们具有较高的抗晶间腐蚀能力。
②减少不锈钢中的含碳量以防止产生品晶间腐蚀。当钢中的含碳量降低后,铬的析出也将减少,如0cr18ni9钢。当含碳量<0.02%时,即使在缓冷条件下,也不会析出碳化铬,
然而制药生产过程一般较为复杂,操操作条件，（如温度、压力等）都不不尽相同,使用的介质种类较多,且大多具有腐蚀性,故设备材料应能够满足各种不同的要求。
此外,随着生产技术的发展,新工艺的实现与过程的强化,对设备材料的要求更加苛刻了。因此,需要不断改进现有的金属材料,研制强度高、耐腐蚀性能优良的新钢种、新材料用于生产实践。用来制作设备的另一类材料是是非金属材料。非金属材料的耐腐蚀性能在很多场合下优于金属材料,且原料来源广泛,容易生产,价格低廉,故深受欢迎。
此外,采用非金属材料能节约大量金属材料,尤其是贵重金属。在制药厂,已愈来愈多地采用耐腐蚀性能较好的非金属材料来制造诸如反应器、塔器、热交换器、泵、阀门及管道等。
其中聚四氟乙烯和化工陶瓷更是化工、制药行业的zui为钟爱的材料。
化工陶瓷具有良好的耐腐蚀性，足够的不透性、耐热性和一定的机械强度。它的原料主要为氧化铝等；聚四氟乙烯具有优异的耐腐蚀性，甚至超过贵重金属被称为塑料*；聚四氟乙烯还有防粘的特性更是在制药设备行业内成为zui喜爱的内衬材料。本公司在陶瓷和聚四氟乙烯的基础上*制作的填充四氟材料可以大大减少设备粘结的情况。
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