26 июня 2022 г.Причины возникновения
красного налёта, очистка и удаление
Нержавеющая сталь широко используется в фармацевтике. Обработка поверхности нержавеющей стали очень важна, так как в фармацевтической промышленности вопросы гигиены являются приоритетом.
Однако, одно из явлений, которое случается с нержавеющей сталью, почти исключительно в фармацевтической промышленности, — это образование красного налета (рауш эффект, ружинг).
Рауш эффект — это явление, которое часто затрагивает фармацевтические и больничные системы водоснабжения, изготовленные из нержавеющей стали. Рауш эффект представляет особый риск для систем с водой высокой чистоты, таких как вода для инъекций или очищенная вода, полученная путем дистилляции или обратного осмоса.
Аналогичный эффект может возникнуть в системах с чистым паром. Опыт показывает, что образование ржавчины чаще всего происходит в системах с водой для инъекций, работающих при температуре 60°C и выше. Такая вода должна иметь низкую электропроводность (менее 1,25 мкСм/см), чтобы снизить уровень ионов. Хотя это означает, что коррозионные свойства воды этого сорта намного ниже, чем у любого другого типа воды, образование ржавчины все же происходит.
Красный налет — это красновато-коричневая пленка оксидов и гидроксидов железа, которая встречается в водных системах с ультрачистой водой и/или паром. Красный налет в основном содержит оксиды железа (трехвалентного железа), но также может содержать соединения хрома и никеля, которые могут придавать налету различный цвет.
Нержавеющая сталь AISI 304 (EN 1.4301) более чувствительна к образованию отложений, чем AISI 316 (EN 1.4401). Было замечено, что поверхность, подвергшаяся электрохимической полировке, менее подвержена этому явлению, чем механически полированная.
Механизмы образования
Одним из основных свойств нержавеющей стали является ее пассивная плёнка оксида хрома толщиной 1–3 нм, которая обеспечивает достаточную и надежную защиту от коррозионных взаимодействий.
К положительным свойствам неповрежденной пассивной пленки относятся:
Предотвращение коррозии в нормальных условиях
Быстрое и безопасное восстановление поверхности (репассивация) при наличии достаточного количества хрома и кислорода
Непроницаема для ионов (например, ионов хлора)
В среде сверхчистой воды эта защитная пленка оксида хрома может быть повреждена. Так как в сверхчистой воде отсутствуют какие-либо ионы, то способность втягивать ионы в раствор настолько велика, что она может растворить защитный оксид хрома, образуя активную и незащищенную поверхность из нержавеющей стали. В то время, как ионы хрома и никеля могут растворяться в воде при нейтральном pH, ионы железа растворяются при pH 3 или выше и осаждаются в виде гидроксидов железа на активной поверхности нержавеющей стали при репассивации. Гидроксиды железа окисляются до оксида железа, который имеет красный цвет (красный налет). Этот процесс пассивации и репассивации может циклически повторяться, приводя к образованию налета различных цветов.
Помимо образования красного налета сверхчистой водой, этот налет может быть образован внешними соединениями в водной среде. Одним из распространенных источников является бикарбонат железа. Обычно он используется для смягчения жесткой воды (уменьшения концентрации кальция). В результате нескольких химических реакций и с дезинфекцией хлором или без нее образуются гидроксиды железа и оксиды железа, которые откладываются в виде красного налета. Растворенный углекислый газ также способствует образованию налета в системах с ультрачистой водой.
Классификация
Красный налет можно классифицировать на 3 типа:
Налет этого типа образуется из внешнего источника. Частицы отложений на поверхности нержавеющей стали легко удаляются, а сама поверхность нержавеющей стали не подвергается коррозии. Самый распространенный источник — это материалы из углеродистой стали в системе, насосы и т. д. являются наиболее вероятными источниками.
Соединения железа возникают на месте из-за сверхчистой воды или неправильно пассивированных поверхностей из нержавеющей стали.
Этот тип налета имеет более темный цвет (пурпурный / черный) и образуется в присутствии высокотемпературного пара. Соотношение железо / хром в защитной пассивной пленке изменяется по мере образования оксида железа (типичный черный магнетит).
Очистка и удаление красного налета
Налет способствует выделению железа в ультрачистую воду. Могут раствориться даже небольшие количества других соединений, таких как хром и никель. Обычной практикой является предотвращение или минимизация образования красного налета, а также химическая очистка красного налета и пассивация оборудования из нержавеющей стали.
Процедура химической очистки
Защита нержавеющей стали от коррозии происходит за счет удаления отложений из загрязненной системы. Обычное травление растворяет пассивный слой и удаляет налет, оставляя чистую поверхность. Отрицательная сторона заключается в том, что этот процесс протравливает поверхность стали, делая ее шероховатой и матовой. Компоненты, критичные к Ra, неизбежно будут повреждены или, по крайней мере, потребуют дополнительной полировки. Протравленные поверхности впоследствии станут более шероховатыми и, следовательно, более восприимчивыми к появлению новых отложений.
