Por favor, proporcione una introducción detallada sobre el proceso de tratamiento superficial de acero inoxidable de grado sanitario

El proceso de tratamiento de superficie de las tuberías de acero inoxidable de grado sanitario es la tecnología central para garantizar su alta limpieza, resistencia a la corrosión y capacidad de prevención de contaminación. Su diseño de proceso afecta directamente la aplicabilidad de las tuberías en industrias como la farmacéutica, la sanitaria y la alimentaria. A continuación, se presenta un análisis detallado desde las dimensiones de clasificación del proceso, flujo de procesamiento, características técnicas, estándares de calidad, etc.:

1. Objetivos centrales y clasificación de los procesos de tratamiento de superficie

1. Objetivos centrales

Reducir la rugosidad superficial (valor de Ra): reducir los medios residuales y los sitios de adhesión de microorganismos, idealmente Ra ≤ 0,2 μ m.

Formación de una película de pasivación: mejora la resistencia a la corrosión y evita la lixiviación de iones metálicos (como Fe ³ ⁺).

Eliminar defectos superficiales como cordones de soldadura, arañazos, capas de óxido, etc., para evitar la acumulación de suciedad y mugre.

2. Explicación detallada del proceso central de tratamiento de superficie

1. Pulido mecánico (MP)

Flujo de proceso

Pulido grueso: Utilice una piedra de moler (80-120 malla) para eliminar las salpicaduras de soldadura y la escama de óxido, y nivelar preliminarmente la superficie.

Pulido intermedio: Pulir aún más con una correa de arena (180-320 malla) para eliminar las marcas de pulido grueso, reduciendo el valor de Ra por debajo de 1,6 μ m.

Pulido fino: Rueda de lana + pasta de pulir (600-1000 malla) se muele finamente, Ra puede alcanzar 0,8 μ m.

CARACTERÍSTICAS

Ventajas: Bajo costo de equipo, adecuado para el procesamiento en lotes de áreas de soldadura no críticas; Puede corregir defectos macroscópicos en la superficie de las tuberías.

Limitaciones: Pertenece al pulido físico y puede causar endurecimiento superficial (distorsión de la red), y es difícil manejar estructuras geométricas complejas (como el interior de las curvas); El residuo de la pasta de pulir debe ser limpiado completamente, de lo contrario, puede introducir contaminación orgánica.

Escenarios de aplicación

Líneas de llenado no estériles y tuberías de agua purificada ordinarias en la industria de alimentos y bebidas (con un requisito de limpieza de ≤ Ra0,8 μ m).

2. Pulido electroquímico (EP)

Principio de procesamiento

Utilizando el principio de disolución electroquímica: utilizando la tubería como ánodo, sumérjala en un electrolito (como una mezcla de ácido fosfórico, ácido sulfúrico y ácido crómico), y utilice una corriente eléctrica para disolver preferentemente las microproyecciones en la superficie, logrando un efecto de nivelación.

Flujo de proceso

1. Pretratamiento: Desengrasado (limpieza alcalina) → Lavado ácido (ácido nítrico + ácido fluorhídrico para eliminar la escama de óxido).

2. Pulido electrolítico:

Voltaje: 8-20V, Temperatura: 50-80 ℃, Tiempo: 5-15 minutos.

Control de la composición del electrolito: La proporción de ácido fosfórico es del 60-70%, lo que determina la velocidad de pulido; El ácido sulfúrico ajusta la viscosidad, mientras que el ácido crómico mejora el brillo.

3. Postratamiento: Enjuague con agua desionizada → Neutralización (solución de carbonato de sodio) → Secado.

Parámetros técnicos y ventajas

Efecto de superficie: Ra puede alcanzar 0.2-0.5 μ m, y se forma una película de pasivación uniforme en la superficie (el contenido de Cr ₂ O3 es un 30% mayor que el pulido mecánico).

Ventajas únicas:

Sin tensión mecánica: evita el endurecimiento superficial causado por el pulido tradicional, adecuado para tuberías de pared delgada (espesor de la pared ≤ 2mm).

Buena uniformidad: La distribución de corriente es uniforme, y también se pueden pulir las paredes internas de piezas complejas como curvas y tees.

Efecto de autolimpieza: Los productos disueltos se desbordan en forma de burbujas, reduciendo las impurezas residuales.

Casos de aplicación

Una línea de producción de vacunas de ARNm utiliza tuberías de acero inoxidable 316L tratadas con EP, y la adhesión microbiana superficial se reduce en más del 90% en comparación con las tuberías pulidas mecánicamente después de las pruebas.

3. Tratamiento de pasivación

Esencia de la artesanía

Disolver iones de hierro libres superficiales con reactivos químicos (como solución de ácido nítrico al 60 - 70%) para promover la formación de una película de pasivación densa de Cr ₂ O Ⅲ (con un espesor de aproximadamente 2 - 3nm) en la superficie del acero inoxidable, mejorando su resistencia a la corrosión.

Flujo de proceso (tomando la pasivación con ácido nítrico como ejemplo)

1. Pre limpieza: Enjuague con agua desionizada para eliminar las manchas de aceite superficiales y los desechos metálicos.

Tratamiento de pasivación:

Temperatura: temperatura ambiente -50 ℃, tiempo: 20-60 minutos.

Control de concentración: Una concentración insuficiente de ácido nítrico puede provocar una película de pasivación incompleta, mientras que una concentración excesiva puede corroer el sustrato.

3. Neutralización y detección: Ajuste el pH a neutro con agua amoniacal y confirme el efecto de pasivación a través de la prueba de punto azul (detección de hierro libre).

Papel clave

Reparación de la película de óxido: La película de pasivación dañada durante el pulido mecánico o la soldadura se puede regenerar a través del tratamiento de pasivación.

Reducción de la lixiviación de iones metálicos: En una solución ácida con pH = 3, la cantidad de lixiviación de iones Fe de las tuberías 316L pasivadas es inferior a 0.1 ppm.

4. Pulido electroquímico (ECP)

Diferencia con el pulido electrolítico

Optimización del electrolito: Añadir aditivos de amina orgánica (como etilendiamina) para suprimir la evolución de hidrógeno y mejorar la precisión del pulido.

Parámetros de proceso más estrictos: precisión de control de voltaje ± 0,5V, fluctuación de temperatura ≤ 2 ℃ y precisión de tiempo hasta el nivel de segundos.

Efecto superficial máximo

Ra ≤ 0,2μm, la reflectividad superficial es superior al 85%, acercándose al efecto de espejo; adecuado para tuberías que entran en contacto con fármacos altamente activos (como fármacos antitumorales) para evitar la adsorción y deterioro de los fármacos.

3. Inspección de calidad y estándares después del tratamiento superficial

1. Detección de rugosidad (valor Ra)

Herramienta de prueba: Medidor de rugosidad portátil (como Mitutoyo SJ - 210), medir 3 - 5 puntos a lo largo del eje de la tubería, y el valor promedio debe cumplir con los estándares de la industria (como los requisitos de la FDA para tuberías que entran en contacto directo con fármacos, Ra ≤ 0,5 μm).

2. Prueba de resistencia a la corrosión

Prueba de niebla salina: solución de NaCl al 5%, nebulización a temperatura constante de 35 ℃ durante 240 horas, sin óxido en la superficie (estándar ISO 9227).

Prueba de corrosión intergranular: sumergir en una solución de sulfato de cobre en ácido sulfúrico hirviendo durante 16 horas de acuerdo con el estándar ASTM A262, doblar 180 ° sin grietas.

3. Verificación de limpieza

Detección de COT (Carbono Orgánico Total): contenido residual de pasta de pulido ≤ 0,5 ppm (norma de la industria farmacéutica).

Prueba microbiana: Limpie la superficie con un hisopo de algodón, y la cantidad de bacterias después del cultivo debe ser ≤ 10 UFC/100 cm².

4. Aplicación combinada de diferentes procesos y lógica de selección de la industria

1. Combinación básica: pulido mecánico + pasivación

Escenarios aplicables: alimentos y bebidas, consumibles médicos generales (como tubos externos para tubos de infusión).

Ventaja de costo: El costo es 30 - 50% más bajo que el pulido electrolítico, pero es importante tener en cuenta que los rayones del pulido mecánico pueden convertirse en puntos ciegos para la limpieza.

2. Combinación estándar: pulido electrolítico + pasivación

Industrias típicas: Sistemas de agua purificada en fábricas farmacéuticas, tuberías de gas en salas de operaciones de hospitales.

Equilibrio entre calidad y precio: La pasivación después del tratamiento EP puede mejorar la estabilidad de la capa de película y cumplir con los requisitos de GMP para la "limpieza sin puntos muertos".

3. Combinación de alta gama: pulido electroquímico + pasivación + recubrimiento

Escenarios especiales: biorreactores, líneas de producción de fármacos de terapia génica.

Tecnología adicional: En algunos escenarios, se aplicará una película de PTFE después del ECP para reducir aún más la energía superficial (ángulo de contacto > 110 °) y prevenir la adsorción de proteínas.

5. La tendencia vanguardista de la tecnología de tratamiento de superficies

Etiquetas: Tubería de acero inoxidable 347H, Tubería de acero inoxidable 316L, Tubería de acero inoxidable