Perbandingan menyeluruh titanium tulen Gred 1, titanium tulen Gred 2 dan tiub pemanasan aloi titanium untuk industri penapaian

Tiga bahan utama sering digunakan dalam tiub pemanasan titanium industri: Titanium tulen Gred 1, titanium tulen Gred 2 dan aloi titanium (Ti-6Al-4V). Jurang besar dalam hayat perkhidmatan diperhatikan dalam asid organik, asid seli-bes CIP dan media penapaian yang mengandungi klorida disebabkan oleh variasi dalam kandungan kekotoran, sifat mekanikal dan rintangan kakisan. Kertas kerja ini menyediakan cadangan pemilihan bahan yang disasarkan untuk barisan pengeluaran penapaian dengan membandingkan komposisi bahan mentah, prestasi anti-karat, prestasi mekanikal, ciri pemprosesan dan kos perolehan.

1. Piawaian indeks teras untuk komposisi kimia
Titanium Tulen Gred 1 (TA1)
Ti Lebih besar daripada atau sama dengan 99.35%, Fe Kurang daripada atau sama dengan 0.08%, C Kurang daripada atau sama dengan 0.05%, N Kurang daripada atau sama dengan 0.02%, dan H Kurang daripada atau sama dengan 0.015%

Bahan standard-ketulenan tinggi makanan/farmaseutikal dengan risiko pemendakan ion logam minimum dan kekotoran besi ultra-rendah.

Titanium Tulen Gred 2 (TA2, model penapaian arus perdana)
Ti Lebih besar daripada atau sama dengan 99.2%, Fe Kurang daripada atau sama dengan 0.15%, C Kurang daripada atau sama dengan 0.08%, N Kurang daripada atau sama dengan 0.03%, dan H Kurang daripada atau sama dengan 0.015%

Mempunyai kandungan besi yang lebih tinggi sedikit daripada TA1, tetapi ia memenuhi sepenuhnya sebahagian besar keperluan penapaian-anti kakisan, mencapai keseimbangan antara kos dan prestasi.

Aloi Titanium Ti-6Al-4V
Ti matriks + 6% aluminium + 4% vanadium, dengan had kekotoran besi sebanyak 0.25%

Elemen aloi dengan ketara meningkatkan kekuatan tegangan titanium tulen, tetapi ia juga menjejaskan lengai kimianya yang lengkap.

2. Perbandingan rintangan kakisan (indeks teras untuk radas penapaian)
Titanium Tulen Gred 1 TA1
Kerpasan ion terendah dalam medium asid organik, tiada pencemaran sup penapaian, dan kekompakan filem pasif TiO₂ yang optimum.

Rintangan yang kuat terhadap-perubahan deposit; kadar goresan seragam paling perlahan di bawah-pembersihan asid lemah/asid berselang-seli-panjang.

Risiko kerosakan hidrogen adalah minimum semasa penjerukan asid tak organik, kerana kadar penyerapan hidrogen adalah yang paling rendah. Had: Jarang digunakan untuk projek penapaian am kerana kos bahan asas yang sangat tinggi.

Gred 2 TA2 Titanium Tulen
Dalam medium penapaian bebas-fluorida, rintangan kakisan adalah luar biasa dan setanding dengan TA1. Walau bagaimanapun, kadar kakisan hanya lebih pantas sedikit dalam keadaan kemasinan-jangka panjang-tinggi.

Keupayaan membaiki sendiri filem pasif-selaras dengan peredaran asas asid CIP-apabila terdapat jumlah oksigen terlarut yang mencukupi.

Tiada risiko pembubaran yang berkaitan dengan unsur aloi aluminium/vanadium; memenuhi GMP farmaseutikal dan piawaian keselamatan makanan. Kelebihan: Bahan yang paling kerap digunakan untuk tiub pemanasan penapaian, disebabkan oleh kos yang seimbang dan keupayaan anti-karat.

Aloi Titanium Ti-6Al-4V
Rintangan yang tidak mencukupi terhadap alkali cair dan asid organik yang melecur: Unsur aluminium dalam aloi akan secara beransur-ansur larut dalam medium berasid, mengakibatkan pembentukan lubang lubang tempatan pada dinding tiub.

Filem pasif terdedah kepada kakisan celah pada kimpalan dalam persekitaran ion klorida kerana sifatnya yang longgar dan tidak sekata.

Produk penapaian tercemar dengan melarutkan ion logam berat aluminium/vanadium, yang melanggar piawaian kebersihan makanan dan farmaseutikal. Senario terlarang: Semua tangki penapaian makanan, minuman dan farmaseutikal; hanya-elemen struktur mekanikal yang tidak menghakis dibenarkan dan tiub pemanasan tidak boleh bersentuhan dengan medium.

3. Kebolehsuaian pemprosesan dan prestasi mekanikal
Kekuatan tegangan dan kemuluran
Aloi Ti-6Al-4V: Mempamerkan kekuatan tegangan, kekerasan, mampatan dan rintangan hentaman tertinggi; bagaimanapun, ia sukar untuk dibengkokkan dan dibentuk, dan ia mempunyai kemuluran yang lemah.

Titanium tulen TA1 / TA2 ialah bahan yang sangat-sesuai untuk kimpalan kamiran tiub pemanasan bebibir kompleks kerana kemuluran yang sangat baik, kekuatan tegangan rendah dan prestasi lenturan dan pemprosesan yang baik.

Kecekapan kimpalan
TA1 & TA2: Rintangan kakisan yang konsisten dengan badan tiub, filem pasif kimpalan licin selepas ditapis, kimpalan argon argon yang stabil.

Ti-6Al-4V: Bijian zon kimpalan menjadi kasar, mengakibatkan kecenderungan kakisan tempatan yang ketara selepas dikimpal. Zon yang terkena haba kimpalan menjadi titik lemah kakisan.

Kebolehsuaian berbasikal terma
Titanium tulen (TA1/TA2) mempamerkan pekali pengembangan terma yang rendah, tegasan haba yang kecil semasa kitaran penutupan-pemanasan yang kerap dan kelajuan penjanaan mikrocrack filem pasif yang jauh lebih rendah daripada aloi titanium. Di bawah turun naik suhu, tiub aloi terdedah kepada pengelupasan filem yang dipercepatkan.

4. Jurang kos
Harga bahan mentah titanium tulen dalam TA1 Gred 1 adalah lebih kurang 25% hingga 35% lebih tinggi daripada TA2.

Titanium tulen Gred 2 TA2 ialah bahan pengeluaran besar-besaran arus perdana yang berharga sederhana.

Harga bahan mentah aloi Ti-6Al-4V adalah setanding dengan TA2. Walau bagaimanapun, harga produk siap keseluruhan tidak lebih rendah daripada TA2, dan ia mempunyai pulangan anti-karat yang rendah disebabkan oleh kos pemprosesan dan kerja semula kimpalan yang tinggi.

5. Panduan pemilihan bahan gred untuk projek penapaian
Senario 1: Had logam berat yang ketat,-sup biologi bernilai tinggi dan-penapaian steril farmaseutikal standard tinggi
Pemilihan: Tiub pemanasan titanium tulen TA1 Gred 1 Sebab jangka hayat ultra-panjang ialah ketiadaan pencemaran ion logam, kekotoran besi ultra-rendah dan pembersihan CIP dalam yang kerap.

Senario 2: Pengeluaran berterusan selama 24 jam, asid biasa-CIP bes, penapaian makanan konvensional dan pembancuhan asid organik.
Pemilihan: Tiub pemanasan titanium tulen Gred 2 TA2 (cadangan standard industri) Sebab Utama: mematuhi GMP, rintangan kakisan mencukupi sepenuhnya untuk memenuhi permintaan, dan kos perolehan dan penyelenggaraan adalah seimbang.

Senario 3: Proses alkali pekat, medium dengan surih fluorida, mereneh
Pemilihan: Hentikan penggunaan semua bahan titanium dan laksanakan tiub pemanasan yang bersalut sepenuhnya dalam PFA. Sebabnya ialah kedua-dua aloi titanium dan titanium tulen akan mengalami kegagalan goresan seragam yang teruk.

Senario 4: Struktur mekanikal am tanpa sentuhan sederhana
Dilarang: Mana-mana tiub pemanasan yang direndam dalam sup penapaian, pelarutan unsur aloi mengakibatkan produk terbuang. Pemilihan: Aloi titanium Ti-6Al-4V.

6. Jadual ringkasan perbandingan
Input:

Dimensi Penilaian Gred 1 TA1 Titanium Tulen Gred 2 TA2 Titanium Tulen Ti-6Al-4V Aloi Titanium
Rintangan kakisan yang sederhanaCemerlang, dengan risiko keretakan yang minimumCemerlang, sesuai untuk kebanyakan proses penapaianAluminium ialah logam lemah yang larut dalam asid untuk mencipta lubang.
Risiko pencemaran yang berkaitan dengan produk penapaian Hampir tidak wujud Sangat rendah, memenuhi piawaian makanan dan farmaseutikal Tahap kerpasan ion aluminium/vanadium yang tinggi
Kitaran haba dan prestasi kimpalan Filem pasif yang homogen dan stabilBahan kimpalan arus perdana yang stabil Pengasar bijirin kimpalan dan rekahan filem yang cepat
mudah terdedah kepada kerosakan hidrogenRendah Sederhana Tinggi
Kos bahan mentahTertinggi Sederhana, kos-berkesanBerhampiran dengan TA2, terdapat kos ketara yang dikaitkan dengan-pemprosesan.
Tangki penapaian yang sesuai Penapaian farmaseutikal pada tahap kemandulan tertinggiSemua farmaseutikal konvensional dan penapaian makanan Sederhana-peranti pemanas sentuhan adalah dilarang.
Ringkasan padat
Aloi titanium Ti-6Al-4V adalah teguh secara mekanikal; bagaimanapun, ia tidak sesuai untuk tiub pemanasan penapaian kerana rintangan kakisan asid yang tidak mencukupi dan risiko pencemaran logam berat. Pilihan optimum sejagat untuk majoriti barisan pengeluaran penapaian ialah titanium tulen Gred 2 TA2, yang menawarkan gabungan prestasi dan kos yang seimbang. Titanium tulen TA1 Gred 1 digunakan secara eksklusif dalam-proses farmaseutikal steril ketulenan tinggi yang memerlukan kawalan kekotoran yang ketat. Dalam media yang mengandungi fluorida, tiada bahan siri titanium mampu berfungsi dengan pasti; oleh itu, tiub pemanas bersalut PFA mesti digunakan.