洁净流体工艺系统红锈预防

蒲公英小可爱

洁净流体工艺系统是红锈滋生的重要场所，红锈的生成可能是由于在系统生命周期各个阶段的某些不良因素导致，因此红锈的预防策略也应贯穿系统的整个生命周期。故而，如何预防红锈滋生，需从设计阶段、施工阶段、运行阶段进行分析。

一、设计阶段的预防

1.设计计算

GMP要求，水系统的运行能力不应超过其设计能力。计算主要包括：制水设备的产能、储罐容积、车间各使用点的使用时间、峰值流量和压力、管网长度和直径、泵流量和扬程、换热器能力计算等。

2.设计的运行温度

中国GMP和欧盟GMP建议“注射用水可采用70℃以上保温循环”，对于纯化水系统而言，一般建议在正常运行时采用稍低温度（如18-20℃）来抑制微生物的快速滋生。对于70℃以上保温循环的注射用水系统而言，虽然其微生物污染风险非常低，但是对于红锈而言，却是高生成风险。注射用水系统在设计时，其运行设计温度通常定于80-85℃，有时甚至高度90℃，在满足GMP和当地法规要求的前提下，降低其运行设计温度有利于延缓红锈的生成速率。

3.抛光等级

为了降低不锈钢表面粗糙度，通常需要对不锈钢表面进行抛光处理。抛光可以填充不锈钢表面毛孔、划痕以及其它表面缺陷，从而提高其疲劳阻力、腐蚀阻力。其中电解抛光能有效降低表明粗糙度，除去机械抛光引起的表明凹凸不平，同时能去除表面游离的铁离子，提高表面的铬铁比，增加富铬钝化层，进而延缓红锈产生速率和降低风险。ISPE推荐制药用水系统抛光度Ra不高于0.76μm。 ASME BPE推荐制药用水系统的管道抛光度Ra小于0.6μm，同时建议注射用水系统采用电解抛光处理。对于配液罐体建议内表面采用电解抛光处理，抛光度Ra小于0.4μm。

4.pH设定

中国药典2010版对注射用水的pH要求为5-7，pH越小说明水溶液中[H+]浓度越大。当PH值小7后，随着水中[H+]浓度越大，将加大不锈钢表面的均匀腐蚀、电化学腐蚀、缝隙腐蚀、点腐蚀等反应速率，破坏不锈钢表面的钝化层，水中的氧气就会与金属中释放出来的Fe元素缓慢地发生化学反应并形成疏松的氧化铁，即红锈。因此，pH值应当严格控制。

5.防止微生物污染措施

无论是制药用水系统还是配液系统，如果发生微生物污染，则需重行运行杀菌或消毒程序。而高温高湿的杀菌或消毒状态下又会促进系统内红锈的生成，因此制药用水系统和配制系统在运行、操作过程中，应当防止微生物污染，减少整个系统杀菌或消毒周期，进而延缓系统内红锈的生成。

6.设备选型

水系统的设备选型应当符合工艺要求，同时应当质量可靠，防止对系统内产生颗粒污染和微生物污染。

二、施工阶段的预防

1.材料的选择

流体工艺系统管道部件的首选制造材料应为316L不锈钢（UNS S31603），这种材料通常含有大约65%到75%的铁（Fe）。316L不锈钢材料可以基本满足所有的相关权威制造规格和标准。

2.材料的安装

与系统材料的材质问题风险相比，系统的安装质量对于系统红锈产生的风险更大。在管道安装过程中，为了控制好工程质量，以便提供符合要求的合格产品，其首要的关键任务是要提供优质、安全、可靠的管道焊接接头，对其焊接质量实施合理有效的全过程管理控制。

为了得到合格的焊接产品，安装供应商应在对洁净管道实施焊接作业前做大量的准备工作，以满足焊接作业的各种需要。在焊接作业准备阶段需按照相应的洁净管道和管件焊接标准程序相关规定选用具备相应资格证书的焊接操作员，并根据制药流体工艺系统洁净管道施工的特点分别从焊接工艺、焊接设备、焊接材料及施工环境等多方面进行准备，并对其准备情况进行有效控制。

3.酸洗钝化

制药流体工艺系统洁净管道的安装工作结束后，应及时对系统进行酸洗钝化。虽然在安装前不锈钢部件可能比较洁净且具有完整的钝化层，但是焊接会在焊缝和焊接的热影响区破坏掉钝化膜，导致红锈现象过早出现。在焊接处和焊接热影响区的元素，包括铬、铁和氧的分布情况会在金属熔化和钝化层再次形成的过程中发生变化，这样铁的浓度就会升高，铬的浓度则会降低。因此通过正确有效的酸洗钝化，可使系统恢复或增强自然形成的富铬化学惰性表面，即钝化膜。

（未完待续。。。）

syhorchid

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北重楼

如何预防红锈滋生，需从设计阶段、施工阶段、运行阶段进行分析

蒲公英小可爱

北重楼 发表于 2019-3-21 13:07
如何预防红锈滋生，需从设计阶段、施工阶段、运行阶段进行分析

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