对于制药行业来讲，制药用水系统工作之所以如此的重要，不仅仅是制药行业法规与产品质量的要求，更是科学和技术发展的必然，是人们对药品质量改进和风险控制规律认识的结果。

——《制药用水系统》

一、概述

在制药行业，红锈是一种常见的工程现象。企业工作人员常在泵腔、管壁、喷淋球、膜片等位置发现各种颜色的红锈。

锈迹的颜色可能是黄色、红色甚至黑色，各种颜色的锈斑统称为红锈。

目前，ISPE指南《水与蒸汽系统 (第二版)》与ASME BPE (2014版) 等行业规范中，都将红锈分为Ⅰ类红锈、Ⅱ类红锈与Ⅲ类红锈三大类。

二、分类

1. ISPE分类法

ISPE指南《水与蒸汽系统 (第二版) 》10.4对红锈的分类做了十分细致的阐述。

(1) Ⅰ类红锈 (迁移型红锈)  包含多种金属所衍生的氧化物和氢氧化物 (最多的是Fe2O3 或 FeO)。主要是橘黄色到橘红色，为颗粒型，有从源金属表面生成点迁移的趋势。

这些沉淀的颗粒可以从表面清除掉，而不会导致不锈钢的组成发生改变。Ⅰ类红锈颗粒附着于不锈钢表面 (图9.2)，并没有对不锈钢造成结构性、组分性的破坏，此类红锈工程风险较低，其生成时间很短，属于工程正常现象，从投入产出比的概念来说，不建议对Ⅰ类红锈进行频繁的去除与再钝化。

(2) Ⅱ类红锈 (非钝化表面的氧化) 局部形成的活性腐蚀 (Fe2O3 或FeO，最多的是Fe2O3)。存在多种不同颜色 (橘色、红色、蓝色、紫色、灰色和黑色)。

最常见的是因为氯化物或其他卤化物对不锈钢表面的侵蚀而造成的。它与表面结合为一体，更常见于机械抛光的表面或因金属与流体产品间相互作用而损害到了钝化层的地方。Ⅱ类红锈破坏不锈钢表面粗糙度 (图9.3)，因而会导致微生物滋生的风险。建议企业通过周期性的清洗除锈机制，降低Ⅱ类红锈的风险。

 (3) Ⅲ类红锈 (加热氧化后产生的黑色氧化物)  发生在纯蒸汽系统等高温环境中的表面氧化。随着红锈层的增厚，系统颜色会从金黄色变到蓝色，然后变成深浅不一的黑色。

这种表面氧化以一种稳定的膜的形式开始，并且几乎不成颗粒态。它是磁铁矿石 (Fe3O4)，具有极其稳定的状态。

Ⅲ类红锈的危害主要集中于微生物的滋生 (图9.4)。由于此类红锈的主要成分是俗称磁铁矿的四氧化三铁，故极难清除。企业一般采用氢氟酸或者改造的方法解决这一问题。

一般系统运行时间较长后会出现全面性的Ⅲ类红锈，此时若使用氢氟酸除锈，需要考虑到氢氟酸极强的腐蚀性，有极大的可能导致泄漏，发生严重的安全事故；另外一种解决办法，是将整个系统进行升级改造，其投资会比较高。因此，建议在第Ⅱ类红锈阶段对红锈进行去除。

2. ASME BPE分类法

ASME BPE (2014版) 在非强制性“附录D红锈与不锈钢” 中对红锈分类也作了十分详细的描述。

（1）Ⅰ类红锈主要轻微附着于材料表面，相对较易去除和溶解。此类红锈主要成分为赤铁矿( Fe2O3)，或者红色的三价铁氧化物和其他较低含量的氧化物或一定量的碳。

A. 磷酸可有效去除此类轻附着型红锈，且可与其他酸 (如柠檬酸、硝酸、 甲酸及有机酸) 及化合物 (如表面活性剂) 混合使用以增加除锈效能。

B. 柠檬酸系化学试剂加有机酸试剂也具有较高的除锈效率。

C. 次硫酸钠也是快速高效的Ⅰ类红锈清除剂。

（2）Ⅱ类红锈的去除与Ⅰ类红锈的除锈方法类似，不同的是需要使用草酸试剂才能达到较高的Ⅱ类红锈去除效率。 此类红锈主要由赤铁矿 (Fe2O3) 或者三价氧化铁同一定量的铬、镍氧化物，微量的碳组分构成。

除草酸外，上述试剂（ABC）除锈过程中对表面粗糙度无害，在一定使用环境及浓度下，草酸可能会腐蚀表面。 Ⅱ类红锈同Ⅰ类红锈相比，较难去除。去除Ⅱ类红锈往往需要更长的清洗时间，甚至需要更高的温度和试剂浓度。

（3）Ⅲ类红锈   由于化学成分的不同和物质结构的差异，Ⅲ类红锈比前述两类红锈都更难除去。

原因：铁氧化物在高温下沉积并伴随铬、镍或者硅原子在组分结构中的置换形成磁铁矿。同时，由于工艺流体中有机物的流失，大量碳元素也出现在这些氧化沉积物中，这些碳在除锈过程中会产出黑色膜。

清除此类红锈的化学试剂具有极强的化学腐蚀性，并在一定程度上会对表面粗糙度造成损伤。

磷酸类除锈剂只对微量集聚的此类红锈有效，强有机酸配合甲酸及草酸对去除某些高温Ⅲ类红锈具有显著效果，且其腐蚀性不强，大大减少损害表面粗糙度的风险。