Свеобухватно поређење цеви за грејање чистог титанијума класе 1, чистог титанијума и легура титанијума за грејање за индустрију ферментације

Три основна материјала се често користе у индустријским цевима за грејање од титанијума: чисти титанијум степена 1, чисти титанијум степена 2 и легура титанијума (Ти-6Ал-4В). Уочене су велике разлике у животном веку код органске киселине, ЦИП наизменичне киселине-базе и медија за ферментацију који садрже хлорид због варијација у садржају нечистоћа, механичким својствима и отпорности на корозију. Овај рад даје циљане препоруке за избор материјала за производне линије за ферментацију упоређивањем састава сировог материјала, антикорозивних перформанси, механичких перформанси, карактеристика обраде и трошкова набавке.

1. Стандард индекса језгра за хемијски састав
Чисти титанијум 1. (ТА1)
Ти већи или једнак 99,35%, Фе мањи или једнак 0,08%, Ц мањи или једнак 0,05%, Н мањи или једнак 0,02% и Х мањи или једнак 0,015%

Прехрамбени/фармацеутски високо{0}}стандардни материјал са минималним ризиком од таложења јона метала и ултра-ниским нивоом нечистоћа гвожђа.

Чисти титанијум 2. степена (ТА2, модел главне ферментације)
Ти већи или једнак 99,2%, Фе мањи или једнак 0,15%, Ц мањи или једнак 0,08%, Н мањи или једнак 0,03% и Х мањи или једнак 0,015%

Има нешто већи садржај гвожђа од ТА1, али у потпуности задовољава већину захтева за ферментацију против корозије, постижући равнотежу између цене и перформанси.

Титанијумска легура Ти-6Ал-4В
Ти матрица + 6% алуминијума + 4% ванадијума, са границом нечистоћа гвожђа од 0,25%

Елементи легуре значајно повећавају затезну чврстоћу чистог титанијума, али такође угрожавају његову потпуну хемијску инертност.

2. Поређење отпорности на корозију (индекс језгра за апарате за ферментацију)
Чисти титанијум 1. разреда ТА1
Најмање таложење јона у медијуму органске киселине, без контаминације ферментационог бујона и оптимална компактност пасивног филма ТиО₂.

Снажна отпорност на удубљење у{0}}одлагању; најспорија уједначена брзина нагризања при дуготрајном чишћењу-слабе киселине/наизменичне киселине-базе.

Ризик од кртости водоника је минималан током кисељења неорганском киселином, пошто је стопа апсорпције водоника најнижа. Ограничење: Ретко се користи за опште пројекте ферментације због изузетно високе цене основних материјала.

Граде 2 ТА2 Пуре Титаниум
У медијуму за ферментацију без флуорида{0}, отпорност на корозију је изузетна и упоредива са отпорношћу на ТА1. Међутим, брзина корозије је само незнатно бржа у условима дуготрајног-високог-салинитета.

Могућност самопоправке пасивног филма је у складу са дневном циркулацијом киселинске{1}}базе ЦИП-а када постоји адекватна количина раствореног кисеоника.

Нема ризика од растварања повезаних са елементима легуре алуминијума/ванадијума; испуњава фармацеутске ГМП и стандарде безбедности хране. Предност: Најчешће коришћен материјал за ферментационе грејне цеви, због своје уравнотежене цене и антикорозионих способности.

Титанијумска легура Ти-6Ал-4В
Неадекватна отпорност на опекотине разблажених алкалија и органске киселине: Алуминијумски елемент у легури ће се постепено растварати у киселој средини, што ће резултирати формирањем локалних удубљења на зиду цеви.

Пасивни филм је подложан корозији у пукотинама на завареним спојевима у окружењу хлоридних јона због своје лабаве и неравне природе.

Производи ферментације су контаминирани растварањем јона тешких метала алуминијума/ванадијума, који крше прехрамбене и фармацеутске хигијенске стандарде. Забрањени сценарио: Сви резервоари за ферментацију хране, пића и фармацеутских производа; само -некорозивни механички структурни елементи су дозвољени, а грејне цеви никада не смеју доћи у контакт са медијумом.

3. Прилагодљивост обраде и механичке перформансе
Затезна чврстоћа и дуктилност
Ти-6Ал-4В легура: Показује највећу затезну чврстоћу, тврдоћу, компресију и отпорност на удар; међутим, тешко се савија и формира, и има слабу дуктилност.

ТА1 / ТА2 чисти титанијум је материјал који је-погодан за сложено заваривање прирубничких грејних цеви због своје одличне дуктилности, ниске затезне чврстоће и добрих перформанси савијања и обраде.

Ефикасност заваривања
ТА1 & ТА2: Конзистентна отпорност на корозију са телом цеви, глатким завареним пасивним филмом након рафинирања, стабилним аргон-лучним заваривањем.

Ти-6Ал-4В: Зрно шава постаје грубо, што резултира значајном локалном склоношћу корозији након заваривања. Топлотно погођена зона вара постаје слаба тачка корозије.

Прилагодљивост термичког циклуса
Чисти титанијум (ТА1/ТА2) показује низак коефицијент термичке експанзије, мали топлотни напон током честих циклуса -искључивања загревања и брзину стварања микропукотина пасивног филма која је знатно нижа од брзине легуре титанијума. Под температурним флуктуацијама, цеви од легуре су подложне убрзаном љуштењу филма.

4. Диспаритет у трошковима
Цена пречишћене сировине титанијума у ​​ТА1 Граде 1 је приближно 25% до 35% виша од цене ТА2.

ТА2 Граде 2 чисти титанијум је главни материјал за масовну производњу који има умерену цену.

Цена сировине легуре Ти-6Ал-4В је упоредива са ценом ТА2. Међутим, укупна цена готовог производа није нижа од ТА2, и има подпаран поврат против корозије због високих трошкова обраде и прераде заваривања.

5. Упутство за избор класификованих материјала за пројекте ферментације
Сценарио 1: Строго ограничење за тешке метале, биолошки бујон високе{1}}вредности и високо-стандардна фармацеутска стерилна ферментација
Избор: цијев за грејање од чистог титанијума ТА1 степена 1 Разлог за ултра-дуг радни век је одсуство контаминације металним јонима, ултра-низак ниво нечистоћа гвожђа и често дубинско ЦИП чишћење.

Сценарио 2: Континуирана производња током 24 сата, обична киселинска-база ЦИП, конвенционална ферментација хране и кување органске киселине.
Избор: цијев за грејање од чистог титанијума ТА2 степена 2 (препорука индустријских стандарда) Главни разлог: У складу са ГМП, отпорност на корозију је у потпуности довољна да задовољи потражњу, а трошкови набавке и одржавања су уравнотежени.

Сценарио 3: Концентровани алкални процес, медијум са траговима флуорида, кључање
Избор: Прекините употребу свих материјала од титанијума и примените грејну цев која је у потпуности обложена ПФА. Разлог за то је тај што ће и чисти титанијум и легуре титанијума доживети озбиљан квар уједначеног јеткања.

Сценарио 4: Општа механичка структура без контакта са средином
Забрањено: Било која цев за грејање уроњена у ферментациону чорбу, растварање елемента легуре доводи до отпадања производа. Избор: Ти-6Ал-4В легура титанијума.

6. Табела упоредног резимеа
Улаз:

Процена Димензија Разред 1 ТА1 Чисти Титанијум Град 2 ТА2 Чисти Титанијум Ти-6Ал-4В Легура титанијума
Отпорност на корозију која је умерена Одлична, са минималним ризиком од ломљења Одлична, погодна за већину процеса ферментације Алуминијум је лош метал који се раствара у киселини да би створио јаме.
Ризик од контаминације повезан са производима ферментације Скоро непостојећи Изузетно низак, задовољава прехрамбене и фармацеутске стандарде Висок ниво преципитације јона алуминијума/ванадијума
Термички циклуси и перформансе заваривања Пасивни филм који је хомоген и стабилан Главни материјал за заваривање који је стабилан Заваривање зрна и брзо пуцање филма
осетљивост на водоничну кртост Ниска Средња Висока
Цена сировина Највиша Умерена, исплатива{0}}У непосредној близини ТА2, постоји значајан трошак повезан са накнадном-обрадом.
Прикладан резервоар за ферментацију Фармацеутска ферментација на највишем нивоу стерилности Сви конвенционални фармацеутски и прехрамбени уређаји за загревање са средњим{0}}контактом су забрањени.
Сажети сажетак
Ти-6Ал-4В легура титанијума је механички робусна; међутим, није погодан за ферментационе грејне цеви због своје неадекватне отпорности на киселу корозију и ризика од контаминације тешким металима. Универзални оптимални избор за већину производних линија за ферментацију је чисти титанијум 2 степена ТА2, који нуди избалансирану комбинацију перформанси и цене. Чисти титанијум 1 степена ТА1 се искључиво користи у стерилним фармацеутским процесима високе -чистоће који захтевају строгу контролу нечистоћа. У медијима који садрже флуор, ниједан материјал серије титанијума није способан да поуздано функционише; стога се морају користити цеви за грејање обложене ПФА.