【涨知识】不锈钢管道的内表面脱脂清洁处理及钝化

验合格管道和焊接表面的质量极为重要。因此，在运输和装配过程中应特别注意避免擦伤管子、设施和其他设备的表面。

一、  不锈钢管道的脱脂处理

不锈钢管道在清洗钝化处理以前需要进行脱脂处理。脱脂处理的目的是为了去除管道内壁由于加工而残留的油脂。通常，制药用水中的不锈钢管道采用的脱脂剂为工业酒精或二氯化碳。

参与制药用水系统的不锈钢管道大多数为小口径管道，脱脂可采用浸泡法，即将管子放入盛有脱脂剂的槽内，浸泡 10~10 min ，浸泡过程中应翻动管子 3~4次，然后取出，再用不含油的干燥压缩空气或氮气吹扫。脱脂合格的检查方法：

①  用干净的白色滤纸擦抹脱脂件表面，无油荧光为合格；

②  用无油蒸汽吹扫脱脂件，取其冷凝液，放入一直径为 1 mm 以下的纯樟脑，以樟脑粒不停地旋转为合格；

③  用波长 320~380 nm 的紫外线检查脱脂件表面，无油荧光为合格；

④  上述方法所需条件不具备时，可从脱脂后的溶剂取样检验，油脂含量不得超过 350 mg/L 为合格；

⑤  用溶剂脱脂的管道必须将残留溶剂彻底吹出至无溶剂气味为止，用碱液脱脂的，必须用无油清水冲洗至中性，然后干燥，用于冲洗不锈钢管道的水中的含氯量不得大于 25×10 ^-6 mg/kg 。

二、  不锈钢管道的清洁

焊接件的内、外都应清洁与酸洗，以尽可能恢复材料抵抗微生物腐殖的性能，此后还应用清洁的热水小心地淋洗。气体管道安装时，应在安装过程中用干燥的经无菌过滤的压缩空气逐渐吹洗干净。应建立安装和清洁规程并经用户认可。蒸汽管道清洁应遵循的规程将在以后讨论。下面是应该参考的清洗程序，用于说明在实际的管道清洗过程中，应该采用哪一些步骤，怎样的清洗程序才具有可操作性。

1、  人工清洗方法

基本方法是先用干净的布团在管内沿着的一个方向拖擦，或用压缩空气对管内表面进行吹扫，直到管内无污垢为止。

2、  化学清洗方法

这个方法宜在不锈钢管道的焊接安装完成以后进行，其基本步骤如下：

①化学清洗液体的配方     按体积分数计 :硝酸(HNO ₃ )15%，氢氟酸（HF）1%，水（H ₂ O）83%。

②操作方法     将配好的化学清洗液体在贮罐内加温到 49~60℃，泵入不锈钢管道系统，然后让不锈钢管道在清洗液体中浸泡15 min 。随后将清洗液放掉排空，用去离子水冲洗系统出水 PH值约为7时即完成操作。

3、  一个典型的管道清洗实例程序

①  安装完毕的管道在清洁以前，应该安装一个临时性的微粒子过滤器，以便在循环清洗泵的进水端截留管道冲刷出来的污物、渣子、杂质颗粒等，以保持循环清洗水的清洁程度；

②  将清洗用水加温至 80℃以上，并在80℃条件下循环 0.5h ，在此期间，工艺用水系统中所有的阀门及排放口都应在关闭的情况下至少开启 3次，每次时间 > 10 s ，整个清洗过程中，清洗水的温度均应保持在 80℃以上；

③  使用 5%的柠檬酸溶液在60℃以上循环1 h ，在此期间，所有阀门和排放口都应至少开启 3次，每次时间 > 10 s ；

④  所有的阀门和排放口均应用清洁的水以单向排放和冲洗的方式进行清洗，去除残留的清洁液；

⑤  再用 1%的碱液在80℃条件下循环1 h ，在此期间，所有的阀门和排放口也都应至少开启 3次，每次10 s ；

⑥  用清洁水（可用饮用水）排放和冲洗所有的阀门和排放口，去除残留的清洁液；

⑦  将系统内部残余的清洗水完全排放干净。

三、不锈钢管道的钝化处理参考例

由于在焊接奥氏体不锈钢管道的过程中进行的加热和冷却，会引起焊接处材料的微结构和表面状况发生变化，导致其比未焊接处的金属更容易受到腐蚀。未经过钝化处理的不锈钢材料，通常在注射用水系统中使用 1年左右后就产生铁锈，这是304L和306L焊接头在有微生物的水中比母体材料更易引起狭缝腐蚀的原因。尽管不锈钢管道在制造过程中已采取了一些措施，例如锻压、摩擦以去除不锈钢的无铬层，或使用硝酸和氢氟酸溶液浸泡，以消除焊接引起的变化。但这些措施对主要的焊接状态投入使用的制药用水系统管道均不适用。

在不锈钢管道的焊接中，大多数焊接物均难以达到要求，而且采用浸泡和摩擦，会产生不能接受的表面粗糙的后果，这对系统的清洗和灭菌不利。因此，在制药用水系统中，惟一可以接受的方法是在焊接后对管道进行钝化处理。明白钝化的益处并决定最有效的钝化试剂是很重要的；同样，掌握钝化的限制要求以及在限制内控制焊接过程以尽可能地减少焊接的不利影响亦是必需的。

制药用水系统管道广泛采用 316L不锈钢含有2%~3%的钼。钼在TIG焊接过程中，对其抗腐蚀的能力的下降相对较少；但在TIG自动焊接中又会大比例地失去其抗腐蚀能力。如果含有更多的钼，则会有更强的抵抗热腐蚀的能力。

通过对不锈钢材料的钝化处理，可以在管道表面形成 5×10 ^-4 ~50×10 ^-4 um 的钝化层。这个钝化层的作用是使室温下的不锈钢具有高度抗氧化和抗腐蚀的能力。

需要注意，钝化仅可影响不锈钢表面外层大约的 50×10 ^-4 um 厚度的区域，而焊接中产生的影响却可深入至更里面。为获得最大的钝化效果，控制焊接中产生的不利影响是非常必要的，这就需要在 TIG焊接过程中，消除需要在焊接中用高纯度的气体流动保护焊接处的金属表面。结论是在惰性气体保护过程中将氧气和水分减少至较低的范围内最有利。

1、  钝化方法例一

①  用 10%硝酸和 0.5 %铬酸溶液在60℃下循环1 h ，在此期间，所有阀门和排放口都应至少开启 3次，每次10 s ；

②  将系统完全排干；

③  用清洁的水彻底淋洗并检查每一个阀门和排放口的残留量；

④  取出所有的垫圈并用清洁剂和所配制的酸溶液清洁其表面，在清洁的条件下重新安装垫圈；

⑤  将所有在循环时没有清洗到的部件用清洁剂和所配制的酸溶液进行人工拆洗，并在清洁条件下重新安装；

⑥  拆去临时过滤器并安装已清洁的冲洗装置；

⑦  用清洁水灌满系统，采用压力试验进行检漏；

⑧  工艺用水系统的清洗和压力试验都应使用蒸馏水，如无蒸馏水，则在初始组装阶段可以使用去离子水进行清洗和检漏；

⑨  清洁和钝化应按规定的程序连续进行，直至最终淋洗和排放结束，电抛光管道的钝化会酸化其表面。

2、  钝化方法例二

① 用80%的纯化水和20%的HNO3（质量分数为65%~68%）溶液在常温下对管道循环冲洗2h，压力为0.2~0.3MPa，然后排掉；

②  其余步骤同钝化方法例一。

3、  钝化方法例三

①  用 94%的纯化水和6%的亚硝酸钠HNO ₃ （质量分数为 65%~68%）溶液在常温下对管道循环冲洗 0.5h ，在静态保持 2 h ，压力为 0.2~0.3MPa ，然后排掉；

②  其余步骤同钝化方法例一。

4、  钝化方法例四

①  用纯水及化学纯的硝酸配制 8%的酸液，在49~52℃温度下循环 1h 后排放；

②  其余步骤同钝化方法例一。

5、  钝化方法例五

①  先用 10%的N a ₃ PO ₄ 在 70℃下循环 0.5h （去污）、 2%的硝酸在常温下循环  30min （除锈），然后自来水冲洗，再用无盐水冲洗至进水口 PH相等；

②  其余步骤同钝化方法例一。

四、不锈钢管道压力试验

不锈钢管道安装、清洁完毕以后，应进行压力试验。试验可分为检查管道机械性能的强度试验和检查管道连接情况的严密性试验。管道的压力试验完成以后再作保温绝缘层。

管道系统试验时应断开设备，如罐、热交换器、泵等。在连有罐或其他设备的系统进行试验时，试验压力不得超过设备所允许的压力；并且应事前征得用户的认可。

通常，管道的强度试验是进行水压试验，试验压力为管道工作压力的 1.25 倍。例如，大多数工艺用水管道的工作压力在 0.5MPa 以下，则试验压力不应低于 0.625MPa 。无论工作压力多低，试验压力不得小于工作压力加上 0.3MPa 。管道的严密性试验，压力一般为管道的工作压力加 30 Kpa 。

1、  管道进行压力试验应具备的条件

①  施工完毕的管道，必须通过安装确认，有管道加工记录并符合设计要求和 GBJ235-82中有关规定；

②  规定的支、吊架安装完毕，并已调节完毕管道的倾斜度；

③  焊接工作已经结束，经检查合格并有检验记录，焊接部位未做保温处理；

④  管子与管道附件具有完整的制造厂家的合格证书，并有阀门的试验记录，试验用压力表和温度计也必须是经过检验的合格产品；

⑤  试验用的压力表已经校验，精度不得低于 1.5 级。表面的满刻度值为最大被测压力的 1.5~2 倍，压力表不得少于 2个，以便比较；

⑥  有检验完善的并经过批准的试验方案；

⑦  设计修改及材料变更代用应有文件；

⑧  试验前应将不能参加试验的系统、设备、仪表及管道附件等加以隔离。

2、水压试验的操作

使用清洁的水作为试压介质。向管内灌水时，应打开管道系统中高点的阀门排气，待水灌满后，关闭排气阀和进水阀，用手摇式水泵或电动水泵加压，压力逐渐地升高直到设计试压的某一数值。然后停止加压时对管道进行检查，无泄漏等问题后现继续加压，至试验压力时停止加压，并保持 20 min 。

在试验压力下保持的时间内，如果管道未发生异常现象，压力表指针不下降，则水压试。然后把压力降至工作压力进行严密性试验。在工作压力之下对管道进行全面的检查，同时使用 1.5kg 以下的木锤在距焊缝 10~20 mm 处轻轻敲击，到检查完毕，如压力表指针没有下降或下降不超过 0.02MPa ，此时管道上焊缝也未出现渗漏现象，即为合格