Пожалуйста, предоставьте подробное описание процесса обработки поверхности санитарного нержавеющего стали.

Технологический процесс поверхностной обработки санитарных нержавеющих стальных труб является ключевой технологией, которая обеспечивает высокую чистоту, коррозионную стойкость и способность к предотвращению загрязнения этих труб. Конкретный процесс непосредственно влияет на применимость труб в таких отраслях, как фармацевтика, здравоохранение и пищевая промышленность. Ниже приводится детальный анализ с точки зрения классификации процесса, технологического процесса, технических характеристик, стандартов качества и т.д.:

1. Основные цели и классификация процессов поверхностной обработки

1. Основные цели

Снижение шероховатости поверхности (значение Ra): уменьшение остаточных веществ и мест прикрепления микроорганизмов, идеально Ra ≤ 0,2 мкм.

Создание пассивационного слоя: повышение коррозионной стойкости и предотвращение вымывания металлических ионов (например, Fe³⁺).

Устранение поверхностных дефектов, таких как сварные швы, царапины, оксидные пленки и т.д., чтобы избежать накопления грязи и загрязнений.

2. Подробное описание основного процесса поверхностной обработки

1. Механическое полирование (MP)

Технологический процесс

Грубое полирование: Используйте шлифовальный круг (80 - 120 меш), чтобы удалить сварочные всплески и окалину, и предварительно выровнять поверхность.

Среднее полирование: Дальнейшее полирование ленточным шлифовальным инструментом (180 - 320 меш) для устранения следов грубого полирования, снижение значения Ra до менее 1,6 мкм.

Точное полирование: Восковой круг + полировочная паста (600 - 1000 меш) для тонкой шлифовки, Ra может достигнуть 0,8 мкм.

ОСОБЕННОСТИ

Преимущества: Низкая стоимость оборудования, подходит для серийной обработки неключевых зон сварных швов; Может исправить макроскопические дефекты на поверхности труб.

Ограничения: Относится к физическому полированию и может вызвать упрочнение поверхности (искажение решетки), и сложно обработать сложные геометрические структуры (например, внутреннюю часть изгибов); Остатки полировочной пасты необходимо тщательно очистить, иначе они могут привести к органическому загрязнению.

Сценарии применения

Нестерильные линиях заправки и обычные трубопроводы очищенной воды в пищевой и напиточной промышленности (с требованием к чистоте ≤ Ra0,8 мкм).

2. Электрошлифовка (EP)

Принцип обработки

Используя принцип электрохимического растворения: используя трубу в качестве анода, погружать ее в электролит (например, смесь фосфорной кислоты, серной кислоты и хромовой кислоты), и использовать электрический ток для предпочтительного растворения микровыпуклостей на поверхности, достигая эффекта выравнивания.

Технологический процесс

1. Предварительная обработка: обезжиривание (щелочная очистка) → промывка кислотой (азотной кислотой + фтористоводородной кислотой для удаления окалины).

2. Электролитическое полирование:

Напряжение: 8 - 20В, Температура: 50 - 80 °С, Время: 5 - 15 минут.

Контроль состава электролита: Доля фосфорной кислоты составляет 60 - 70%, которая определяет скорость полирования; Серая кислота регулирует вязкость, а хромовая кислота повышает яркость.

3. Последующая обработка: Промывание деионизированной водой → нейтрализация (раствором карбоната натрия) → сушка.

Технические параметры и преимущества

Поверхностный эффект: Ra может достигнуть 0.2 - 0.5 мкм, и на поверхности формируется равномерная пассивирующая пленка (содержание Cr₂O₃ на 30% выше, чем при механическом полировании).

Уникальные преимущества:

Отсутствие механических напряжений: предотвращает упрочнение поверхности, вызываемое традиционной полировкой, подходит для тонкостенных труб (толщина стенки ≤ 2 мм).

Хорошая равномерность: ток распределяется равномерно, и внутренние стенки сложных деталей, таких как изгибы и тройники, также могут быть полированы.

Самоочищающий эффект: растворенные продукты выходят в виде пузырьков, уменьшая остаточные примеси.

Примеры применения

На производственной линии мРНК - вакцины используются трубы из нержавеющей стали 316L, обработанные ЭП. По результатам испытаний, адгезия микроорганизмов на поверхности уменьшилась более чем на 90% по сравнению с трубами, обработанными механической полировкой.

3. Пассивирующая обработка

Суть технологии

Растворяет свободные ионы железа на поверхности с помощью химических реагентов (например, 60 - 70% раствор азотной кислоты) для стимулирования образования плотной пассивирующей пленки Cr₂OⅢ (толщиной около 2 - 3 нм) на поверхности нержавеющей стали, повышая ее коррозионную стойкость.

Технологический процесс (на примере азотнокислотной пассивации)

1. Предварительная очистка: промыть деионизованной водой для удаления поверхностных жирных пятен и металлических отходов.

Пассивирующая обработка:

Температура: комнатная температура -50 ℃, время: 20-60 минут.

Контроль концентрации: недостаточная концентрация азотной кислоты может привести к неполному образованию пассивационного слоя, а избыточная концентрация может вызвать коррозию подложки.

3. Нейтрализация и детектирование: довести pH до нейтрального с помощью аммиака и подтвердить эффект пассивации с помощью синего пятна теста (определение свободного железа).

Ключевая роль

Восстановление оксидного слоя: поврежденный при механическом полировании или сварке пассивационный слой может быть восстановлен с помощью пассивирующей обработки.

Снижение вымывания металлических ионов: в кислой среде с pH=3 вымывание ионов Fe из пассивированных труб 316L составляет менее 0.1ppm.

4. Электрохимическое полирование (ECP)

Разница с электролитическим полированием

Оптимизация электролита: добавление органических аминов (например, этилендиамина) для подавления выделения водорода и улучшения точности полирования.

Более строгие технологические параметры: точность регулирования напряжения ± 0,5 В, колебания температуры ≤ 2 °С, точность времени до уровня секунды.

Идеальный эффект поверхности

Ra ≤ 0,2 мкм, коэффициент отражения поверхности более 85%, приближающийся к зеркальному эффекту; подходит для трубопроводов, контактирующих с высокоактивными лекарствами (например, противоопухолевыми препаратами), чтобы избежать адсорбции и ухудшения качества лекарств.

3. Качественный контроль и стандарты после обработки поверхности

1. Измерение шероховатости (значение Ra)

Инструмент для измерения: портативный измеритель шероховатости (например, Mitutoyo SJ - 210). Измерять 3 - 5 точек вдоль оси трубы, и среднее значение должно соответствовать отраслевым стандартам (например, требованиям FDA для трубопроводов, непосредственно контактирующих с лекарствами, Ra ≤ 0,5 мкм).

2. Тест на коррозионную стойкость

Соляной распылительный тест: 5%-ный раствор NaCl, распыление при постоянной температуре 35 °С в течение 240 часов, отсутствие ржавчины на поверхности (стандарт ISO 9227).

Тест на межкристаллитную коррозию: выдерживать в кипящем растворе сернокислого меди в течение 16 часов в соответствии со стандартом ASTM A262, сгибать на 180 ° без трещин.

3. Проверка чистоты

Обнаружение ТОК (Общий органический углерод): содержание остаточной полировочной пасты ≤ 0,5ppm (стандарт фармацевтической промышленности).

Микробиологические тесты: протрите поверхность тампоном, и количество бактерий после культивирования должно быть ≤ 10 КОЕ/100 см².

4. Комбинированное применение различных процессов и логика выбора отрасли

1. Базовая комбинация: механическое полирование + пассивация

Пригодные сценарии: пищевая и напиточная промышленность, общие медицинские расходные материалы (например, внешние трубки для инфузионных систем).

Стоимостные преимущества: на 30 - 50% дешевле, чем электролитическое полирование, но необходимо учитывать, что царапины от механического полирования могут стать «слепым пятном» при очистке.

2. Стандартная комбинация: электролитическое полирование + пассивация

Типичные отрасли: системы очищенной воды в фармацевтических фабриках, газовые трубопроводы в операционных палатах больниц.

Баланс между стоимостью и качеством: пассивация после ЭП-обработки может повысить стабильность пленочного слоя и соответствовать требованиям GMP к «чистке без мертвых зон».

3. Высококачественная комбинация: электрохимическое полирование + пассивация + нанесение покрытия

Специальные сценарии: биореакторы, линии производства генно-терапевтических препаратов.

Дополнительная технология: в некоторых сценариях после электрохимического полирования (ECP) наносится пленка из ПТФЭ, чтобы дополнительно снизить поверхностную энергию (угол контакта > 110 °) и предотвратить адсорбцию белков.

5. Современные тенденции в технологии обработки поверхности

Теги: Труба из нержавеющей стали 347H, Труба из нержавеющей стали 316L, Труба из нержавеющей стали