Vispusīgs 1. pakāpes tīra titāna, 2. pakāpes tīra titāna un titāna sakausējuma sildīšanas cauruļu salīdzinājums fermentācijas rūpniecībai

Rūpnieciskajās titāna apkures caurulēs bieži tiek izmantoti trīs primārie materiāli: 1. pakāpes tīrs titāns, 2. pakāpes tīrs titāns un titāna sakausējums (Ti-6Al-4V). Piemaisījumu satura, mehānisko īpašību un izturības pret koroziju atšķirību dēļ tiek novērotas lielas ekspluatācijas laika atšķirības organiskās skābes, mainīgās skābes-bāzes CIP un hlorīdu saturošās fermentācijas vidēs. Šajā rakstā sniegti mērķtiecīgi materiālu atlases ieteikumi fermentācijas ražošanas līnijām, salīdzinot izejmateriālu sastāvu, pretkorozijas veiktspēju, mehānisko veiktspēju, apstrādes īpašības un iepirkuma izmaksas.

1. Ķīmiskā sastāva pamatindeksa standarts
Pure Titanium Grade 1 (TA1)
Ti lielāks vai vienāds ar 99,35%, Fe mazāks vai vienāds ar 0,08%, C mazāks vai vienāds ar 0,05%, N mazāks vai vienāds ar 0,02% un H mazāks vai vienāds ar 0,015%

Pārtikas/farmācijas augstas-tīrības standarta materiāls ar minimālu metāla jonu nogulsnēšanās risku un īpaši-zemu dzelzs piemaisījumu.

2. pakāpes tīrais titāns (TA2, parastais fermentācijas modelis)
Ti lielāks vai vienāds ar 99,2%, Fe mazāks vai vienāds ar 0,15%, C mazāks vai vienāds ar 0,08%, N mazāks vai vienāds ar 0,03% un H mazāks vai vienāds ar 0,015%

Tam ir nedaudz augstāks dzelzs saturs nekā TA1, taču tas pilnībā atbilst lielākajai daļai fermentācijas pretkorozijas prasību, tādējādi panākot līdzsvaru starp izmaksām un veiktspēju.

Titāna sakausējums Ti-6Al-4V
Ti matrica + 6% alumīnija + 4% vanādija, ar dzelzs piemaisījumu ierobežojumu 0,25%

Sakausējuma elementi ievērojami uzlabo tīra titāna stiepes izturību, taču tie arī apdraud tā pilnīgu ķīmisko inerci.

2. Korozijas izturības salīdzinājums (fermentācijas aparāta kodola indekss)
Pure Titanium Grade 1 TA1
Zemākā jonu nogulsnēšanās organiskā skābā vidē, nav fermentācijas buljona piesārņojuma un optimāls TiO₂ pasīvās plēves kompaktums.

Spēcīga izturība pret nepietiekamu{0}}noguldījumu; lēnākais vienmērīgais kodināšanas ātrums, ilgstoši tīrot-ar vāju skābi/pārmaiņu skābju{2}}bāzi.

Ūdeņraža trausluma risks ir minimāls kodināšanas laikā ar neorganisko skābi, jo ūdeņraža absorbcijas ātrums ir viszemākais. Ierobežojums: Reti tiek izmantots vispārējiem fermentācijas projektiem pamatmateriālu ārkārtīgi augsto izmaksu dēļ.

2. pakāpes TA2 tīrs titāns
Fermentācijas vidē, kas nesatur fluoru{0}}, izturība pret koroziju ir izcila un salīdzināma ar TA1. Tomēr korozijas ātrums ir tikai nedaudz ātrāks ilgstošas-augsta-sāļuma apstākļos.

Pasīvās plēves pašremontēšanās spēja{0}}atbilst ikdienas CIP skābes-bāzes cirkulācijai, ja ir pietiekams daudzums izšķīdušā skābekļa.

Nav šķīšanas riska, kas saistīts ar alumīnija/vanādija sakausējuma elementiem; atbilst farmācijas LRP un pārtikas drošības standartiem. Priekšrocība: visbiežāk izmantotais materiāls fermentācijas sildīšanas caurulēm, pateicoties tā sabalansētajām izmaksām un pretkorozijas spējām.

Titāna sakausējums Ti-6Al-4V
Nepietiekama izturība pret applaucēšanu, atšķaidītu sārmu un organisko skābi: alumīnija elements sakausējumā pakāpeniski izšķīst skābā vidē, kā rezultātā uz caurules sieniņas veidosies lokālas bedrītes.

Pasīvā plēve ir jutīga pret plaisu koroziju metinātajās šuvēs hlorīda jonu vidē, jo tā ir vaļīga un nevienmērīga.

Fermentācijas produkti ir piesārņoti, izšķīdinot alumīnija/vanādija smago metālu jonus, kas pārkāpj pārtikas un farmācijas higiēnas standartus. Aizliegts scenārijs: visas pārtikas, dzērienu un farmaceitiskās fermentācijas tvertnes; ir atļauti tikai ne-korozīvi mehāniski konstrukcijas elementi, un apkures caurules nekad nedrīkst nonākt saskarē ar vidi.

3. Apstrādes pielāgošanās spēja un mehāniskā veiktspēja
Stiepes izturība un elastība
Ti-6Al-4V sakausējums: uzrāda visaugstāko stiepes izturību, cietību, spiedes un triecienizturību; tomēr to ir grūti saliekt un veidot, un tam ir vāja elastība.

TA1 / TA2 tīrs titāns ir materiāls, kas ir labi-piemērots sarežģītu atloku apkures cauruļu integrālai metināšanai, jo tam ir lieliska elastība, zema stiepes izturība un laba lieces un apstrādes veiktspēja.

Metināšanas efektivitāte
TA1 un TA2: konsekventa izturība pret koroziju ar caurules korpusu, gluda metinājuma pasīvā plēve pēc rafinēšanas, stabila argona loka metināšana.

Ti-6Al-4V: metināšanas zonas graudi kļūst rupji, kā rezultātā pēc metināšanas rodas ievērojama vietēja korozijas tendence. Metināšanas karstuma ietekmētā zona kļūst par korozijas vājo punktu.

Termiskā riteņbraukšanas pielāgošanās spēja
Tīram titānam (TA1/TA2) ir zems termiskās izplešanās koeficients, neliels termiskais spriegums biežu karsēšanas-izslēgšanas ciklu laikā un pasīvās plēves mikroplaisu veidošanās ātrums, kas ir ievērojami mazāks nekā titāna sakausējumam. Temperatūras svārstību apstākļos sakausējuma caurules ir jutīgas pret paātrinātu plēves lobīšanos.

4. Izmaksu atšķirības
Attīrīta titāna izejmateriāla cena TA1 1. klasē ir aptuveni par 25% līdz 35% augstāka nekā TA2.

TA2 2. klases tīrs titāns ir plaši izplatīts masveida ražošanas materiāls, kura cena ir mērena.

Ti-6Al-4V sakausējuma izejvielu cena ir salīdzināma ar TA2. Tomēr kopējā gatavā produkta cena nav zemāka par TA2, un tai ir zemāka pretkorozijas atdeve augsto apstrādes un metināšanas pārstrādes izmaksu dēļ.

5. Norādījumi šķirotu materiālu izvēlei fermentācijas projektiem
1. scenārijs: stingrs smago metālu ierobežojums, augstvērtīgs bioloģiskais buljons un augsta-standarta farmaceitiskā sterilā fermentācija
Atlase: 1. klases TA1 tīra titāna sildīšanas caurule Īpaši-ilgā kalpošanas laika iemesls ir metāla jonu piesārņojuma trūkums, īpaši zems dzelzs piemaisījumu līmenis un bieža dziļa CIP tīrīšana.

2. scenārijs: nepārtraukta ražošana 24 stundas, regulāra skābes-bāzes CIP, parastā pārtikas fermentācija un organiskās skābes pagatavošana.
Izvēle: 2. klases TA2 tīra titāna apkures caurule (nozares standarta ieteikums) Galvenais iemesls: atbilst GMP, izturība pret koroziju ir pilnībā pietiekama, lai apmierinātu pieprasījumu, un iepirkuma un uzturēšanas izmaksas ir līdzsvarotas.

3. scenārijs: koncentrēts sārmu process, barotne ar fluorīda pēdām, vārīšana
Atlase: pārtrauciet izmantot visus titāna materiālus un ieviesiet apkures cauruli, kas pilnībā pārklāta ar PFA. Iemesls tam ir tāds, ka gan tīram titānam, gan titāna sakausējumiem būs nopietna viendabīga kodināšanas kļūme.

4. scenārijs: vispārēja mehāniskā struktūra bez saskares ar vidēju
Aizliegts: jebkura karsēšanas caurule, kas iegremdēta fermentācijas buljonā, sakausējuma elementa izšķīdināšanas rezultātā produkts tiek nodots metāllūžņos. Izvēle: Ti-6Al-4V titāna sakausējums.

6. Salīdzinošā kopsavilkuma tabula
Ievade:

Novērtējums Dimension Grade 1 TA1 Pure Titanium Grade 2 TA2 Pure Titanium Ti-6Al-4V Titāna sakausējums
Mērena izturība pret korozijuLieliski, ar minimālu lūzuma riskuLieliski, piemērots lielākajai daļai fermentācijas procesu Alumīnijs ir slikts metāls, kas šķīst skābē, veidojot bedres.
Piesārņojuma risks, kas saistīts ar fermentācijas produktiemGandrīz neeksistē Ārkārtīgi zems, atbilst pārtikas un farmācijas standartiemAugsts alumīnija/vanādija jonu izgulsnēšanās līmenis
Termiskā cikla un metināšanas veiktspējaPasīvā plēve, kas ir viendabīga un stabila Galvenais metināšanas materiāls, kas ir stabils Metināšanas graudu rupjība un ātra plēves plaisāšana
uzņēmība pret ūdeņraža trauslumu Zema Vidēja Augsta
Izejmateriālu izmaksasAugstākā Vidēja, rentabla{0}}Tāpat netālu no TA2 ir ievērojamas izmaksas, kas saistītas ar pēc-apstrādi.
Atbilstoša fermentācijas tvertneFarmaceitiskā fermentācija visaugstākajā sterilitātes līmenī. Visas parastās farmaceitiskās un pārtikas fermentācijas vidēja{0}kontakta sildīšanas ierīces ir aizliegtas.
Saīsināts kopsavilkums
Ti-6Al-4V titāna sakausējums ir mehāniski izturīgs; tomēr tas nav piemērots fermentācijas sildīšanas caurulēm, jo ​​tai ir nepietiekama skābes korozijas izturība un smago metālu piesārņojuma risks. Universālā optimālā izvēle lielākajai daļai fermentācijas ražošanas līniju ir 2. pakāpes TA2 tīrs titāns, kas piedāvā līdzsvarotu veiktspējas un izmaksu kombināciju. 1. pakāpes TA1 tīrs titāns tiek izmantots tikai augstas{11}}tīrības pakāpes sterilos farmaceitiskos procesos, kuros nepieciešama stingra piemaisījumu kontrole. Fluoru saturošās vidēs neviens titāna sērijas materiāls nevar droši darboties; tādēļ ir jāizmanto ar PFA pārklātas sildīšanas caurules.