基本知识

纯水设备中不锈钢材料二三事

不锈钢材料在纯水系统中因为具有抗腐蚀性好、卫生性能高、耐高温性等特点，所以不管是在应对内部水质还是外部运行环境方面都比较有优势，应用广泛。在食品、医药等领域中，常采用食品级、卫生级、医药级的304、316、316L、316LN等不锈钢材料描述，材料之间除了成本及价格的差距以外，其本质区别又有哪些呢？我们首先从最基本的不锈钢概念开始了解。

一、不锈钢的定义及分类

①不锈钢的定义

不锈钢（Stainless Steel）根据GB/T20878-2007中定义是以不锈、耐蚀性为主要特性，且铬含量至少为10.5%，碳含量最大不超过1.2%的钢。

②不锈钢的抗锈蚀性

不锈钢的抗锈蚀性能主要来源于其成分中的铬元素。在不锈钢与氧气接触的过程中，铬会与氧形成一层极薄的铬氧化膜，这一层膜具有防止进一步氧化的作用，从而使得内部的铁元素不再与氧接触，防止了锈蚀的发生。

从上图中我们可以清晰的看到，当钢铁中的铬含量大于10.5%时，其抗锈蚀性能力急剧升高，这也就是上述标准制定的基础原理。但是这层保护膜并非绝对稳定，当不锈钢表面有污垢或者划痕等破坏性因素时，铬氧化膜可能会被破坏，暴露出内部的铁元素。此时，如果再遇到氧气，铁就会生成铁氧化物，也就是我们常说的“锈”。

③不锈钢的分类

不锈钢常按组织状态分为：马氏体钢、铁素体钢、奥氏体钢、奥氏体-铁素体（双相）不锈钢及沉淀硬化不锈钢等。日常生活和纯水系统中常用的304/316不锈钢都属于奥氏体不锈钢。

二、奥氏双雄304VS316

在纯水系统的不锈钢管路中最常见的材质为304和316（316L和316LN）不锈钢。304跟316L不锈钢在外形方面并没有太大的差异，两者均不导磁，耐热性佳，安全系数高。

304跟316L不锈钢的主要区别如下：

①在牌号方面：304不锈钢牌号为0Cr18Ni9，而316L不锈钢的牌号为022Cr17Ni12Mo2。

②在成分方面：与304不锈钢相比，316L不锈钢所含有的元素更丰富一些。316L不锈钢降低了铬(Cr)、碳(C)的成分而增加镍(Ni)、钼(Mo)的成分，使得其抗腐蚀性及耐高温性得到增强。

③在性能方面：304不锈钢具有优良的耐腐蚀及耐高温性能；加工性能较好，韧性佳，在使用温度-196℃～800℃条件下不会产生热处理硬化现象；具有良好的加工性能和可焊性；在大气中耐腐蚀，但如果是工业性气氛或重污染地区，则需要及时清洁以避免腐蚀，适用于食品和医疗行业。与304不锈钢相比，316L不锈钢防锈性能更优秀，尤其可在苛刻条件下使用比如海水或化工环境。

④在成本方面：316L不锈钢比304不锈钢的成本较高（约1.5-2倍）。

在纯化水设备中，一般二级RO产水前的装置可采用304不锈钢材质，二级RO产水后的装置可采用304或316L不锈钢材质。而注射用水设备在高温系统中管道内容易产生红锈，为提高系统抗腐蚀能力，设备一般采用316L材质而不是304材质。企业可综合考虑用水要求、法律法规要求、成本预算等多方面因素，合理选择304或316L不锈钢材质，确保纯水系统产水稳定可靠。

三、卫生级管道的定义及要求

在纯水系统中，对于不锈钢管路材质常有食品级、卫生级、医药级等描述性品质要求，其本质是对相应材质不锈钢管路在生产、施工等方面有相较于工业级不锈钢管路更高的要求。

卫生级（Hygienic、Sanitary）本质上就是食品级、医药级等要求描述的统称。在食品领域，国内多参照《QB/T2467-2017食品工业用不锈钢管》，但是医药领域，参考的就是3A、DIN、ISO、BPE等国外的卫生标准。

3A（美国3-A SSI，3A卫生标准公司，非营利性机构）

DIN（德国标准化协会）

ISO（国际标准化组织）

BPE（ASME BPE美国生物加工设备）

卫生级管道需要满足以下几个方面的要求：

①材质要求：通常选用不锈钢等耐腐蚀、无毒、不含溶解物等材料制成，以确保产品的纯度和卫生性。

②加工工艺要求：对于卫生级管道的加工工艺，需要采用特殊的机器设备和工艺流程，以确保管道内部表面的光洁度符合要求。

③接口连接要求：通常采用卫生级法兰连接、卫生级夹紧连接、卫生级螺纹连接等方式，以确保连接处的密封性和卫生性。

④清洁度要求：卫生级管道的清洁度要求非常高，需要采用特殊的清洗方法和设备，以确保管道内部污染物的完全清除。

备注：卫生级管道洁净度及相关生产加工工艺（焊接、抛光等）以相关标准要求为准。

写在最后：近期主要在完善设备成本计算公式，本文主要涉及到材料对比，东拼西凑之作，权当简单科普。