نحوه تشخیص لوله‌های گرمایش تیتانیوم خالص TA1/TA2 از محصولات تقلبی-فولاد و آلیاژ آهن بالا-تیتانیوم تقلبی

به منظور کاهش هزینه‌ها، بسیاری از تامین‌کنندگان لوله‌های تیتانیوم خالص صنعتی را با لوله‌های کامپوزیت فولادی با روکش تیتانیوم-یا لوله‌های آلیاژی ضایعات تیتانیوم پرآهن- جایگزین می‌کنند. این محصولات تقلبی نشت مکرر در ظروف تخمیر، نازک شدن سریع دیواره، رسوب یون فلزات سنگین و مقاومت در برابر خوردگی ضعیف را نشان می دهند. این مقاله مروری کلی بر روش‌های شناسایی چند سطحی، مانند مشاهده ظاهر، آزمایش سریع میدانی ساده، تشخیص طیفی آزمایشگاهی، و تأیید مخرب ارائه می‌کند. همچنین استانداردهای تبعیض واضحی را برای بازرسی ورودی تدارکات ایجاد می کند.

1. غربالگری اولیه بصری و لمسی (در-قضاوت سریع سایت بدون ابزار)
1.1 تفاوت در درخشش فلزی روی سطح
تیتانیوم خالص TA1/TA2 اصیل سطح نرم است و درخشش فلزی پس از پرداخت به صورت یکنواخت نقره ای مات-خاکستری است. هیچ نور سفید سرد خیره کننده ای وجود ندارد. تغییر رنگ فیلم غیرفعال پس از تماس متوسط ​​طولانی مدت به طور یکنواخت خاکستری روشن بدون هیچ گونه لکه قرمز زنگ زدگی می شود.

لوله تحتانی ساخته شده از فولاد با پوشش تیتانیوم-بعد از خراشیدگی جزئی، نواحی موضعی درخشندگی فولاد سفید و درخشانی را نشان می‌دهند. با این حال، پایه فولاد کربنی داخلی به سرعت لکه‌های زنگ نارنجی-قرمز را در هوای مرطوب هنگامی که پوشش نازک تیتانیوم جدا می‌شود، ایجاد می‌کند.

آلیاژ تیتانیوم بازیافتی با محتوای آهن بالا درخشش سطح خاکستری تیره و ناهموار است و لکه‌های ناخالصی سیاه متعددی روی دیواره لوله پراکنده شده است. پس از تمیز کردن اسید CIP، لکه های خوردگی حفره تیره در مدت کوتاهی ظاهر می شوند.

1.2 روش مقایسه وزن (مقایسه بصری، لوله مشخصات مشابه)
وقتی قطر بیرونی، ضخامت دیواره و طول یکسان است:

تیتانیوم خالص سبک وزن است و چگالی آن 4.51 گرم بر سانتی متر مکعب است.

چگالی متوسط ​​فولاد کربنی 7.85 گرم بر سانتی‌متر مکعب است، در حالی که وزن کلی فولاد روکش‌شده از تیتانیوم 30 تا 40 درصد بیشتر از وزن لوله‌های تیتانیوم خالص با همان ابعاد است. روش کار: لوله گرمایش تکمیل شده با طول استاندارد DN50 1.8 متر را وزن کنید. اگر وزن بیش از 25% از وزن لوله استاندارد TA2 بیشتر باشد، مشکوک می‌شود که از جنس کامپوزیت فولادی{9}}تیتانیوم باشد.

1.3 شناسایی ظاهر جوش
جوشکاری محافظ آرگون تیتانیوم خالص: سطح جوش نقره‌ای-سفید یا طلایی روشن، با قوس انتقال بدون درز و بدون لایه سوختگی اکسید سیاه پس از تکمیل حفاظت جوش است. بدنه جوش و لوله درخشندگی ثابتی دارند.

جوشکاری فولاد با روکش تیتانیوم-: دمای بالای فرآیند جوشکاری به لایه نازک تیتانیوم نفوذ می‌کند و باعث ذوب شدن فولاد داخلی و ایجاد ضایعات سرباره سیاه می‌شود. سطح جوش با لایه‌های شکننده مشکی قابل مشاهده مشخص می‌شود که هنگام صیقل دادن به راحتی جدا می‌شوند.

جوشکاری با آلیاژ آهن بالا-: جوش دارای رنگ اکسیداسیون آبی تیره-سیاه و همچنین منافذ و شکستگی‌های کوچک متعددی است که در زیر ذره بین قابل مشاهده است.

2. قابل حمل در محل-تست سریع نقطه شیمیایی (نمونه برداری غیر مخرب، معرف ساده)
پیکربندی معرف آزمایشی: مایع آزمایشی ردیابی اسید هیدروفلوئوریک 10٪ رقیق شده (فقط میکرو-قطره، بدون خیساندن کامل)
مراحل عملیات:

برای از بین بردن لایه غیرفعال سطح، از کاغذ سنباده ریز 800 مش استفاده کنید تا یک ناحیه کوچک و تمیز روی دیواره بیرونی لوله را جلا دهید.

یک قطره میکرو{0}}از مایع آزمایش را روی محل صیقلی قرار دهید و واکنش را در عرض 10 ثانیه مشاهده کنید:

تیتانیوم خالص TA1/TA2 اصلی: مایع به تدریج و کمی حباب تولید می‌کند و در نتیجه رنگ خاکستری کم‌رنگی ایجاد می‌شود. هیچ خوردگی سریع و شدیدی وجود ندارد. واکنش TA1 به دلیل محتوای آهن کمتر از واکنش TA2 کندتر است.

فولاد با روکش تیتانیوم{0}: مایع بلافاصله پس از تماس با فولاد دچار کف شدید می‌شود که در نتیجه زنگ‌زدگی قابل مشاهده و رنگ سیاه تیره ایجاد می‌شود.

آلیاژ تیتانیوم با آهن بالا-بازیافت شده: مایع به سرعت حباب می‌زند و به رنگ خاکستری تیره-مشکی تبدیل می‌شود. باقیمانده خوردگی سیاه رنگ پس از پاک کردن به راحتی آشکار می شود.

یادآوری ایمنی: فقط از نمونه‌برداری کوچک- قطره‌ای استفاده کنید، دستکش‌های محافظ و محافظ چشم بپوشید، و مایع زباله را برای تصفیه متمرکز جمع‌آوری کنید.

3. تشخیص سریع طیفی XRF قابل حمل (متداول ترین استاندارد بازرسی ورودی برای کارخانه ها)
استاندارد نمونه برداری: نمونه برداری تصادفی از 10 درصد دسته، تشخیص جداگانه بدنه لوله و جوش و ثبت محتوای عناصر Fe، Ti، Al و V.

استاندارد قابل قبولی برای مواد معتبر
تیتانیوم خالص درجه 1 TA1: Ti بیشتر یا مساوی 99.35٪، Fe کمتر یا مساوی 0.08٪، و هیچ عنصر آلیاژی Al/V شناسایی نشده است.

تیتانیوم خالص TA2 درجه 2: Ti بیشتر یا مساوی 99.20٪، Fe کمتر یا مساوی 0.15٪، و بدون Al/V.

آستانه قضاوت تقلبی
فولاد با روکش تیتانیوم{0}: XRF کسر جرمی آهن بیش از 1.0% را در موقعیت نفوذ سنگ زنی تشخیص می‌دهد. محتوای Ti به طور ناگهانی کاهش می یابد، که نشان می دهد عنصر آهن عنصر غالب است.

آلیاژ تیتانیوم ضایعات آهن بالا- دارای محتوای آهن 0.20٪ است که از حد استاندارد TA2 فراتر می رود. محصولات جزئی حاوی ناخالصی های Al/V از ضایعات آلیاژ مخلوط هستند.

آلیاژ Ti-6Al-4V تقلبی: Al قابل تشخیص تقریباً 6٪ و V قابل تشخیص تقریباً 4٪. لوله های گرمایش تخمیر ممنوع است.

4. تجزیه و تحلیل ترکیب کامل مخرب آزمایشگاهی (شناسایی داوری نهایی برای اختلافات کیفی)
نمونه های لوله کوچک را برای آنالیز کامل عنصری با استفاده از طیف سنجی انتشار نوری (OES) برش دهید. محتوای ناخالصی C، N، H، Fe، Al و V را یکی یکی آزمایش کنید و آن را با شاخص طبقه بندی تیتانیوم خالص استاندارد ملی GB/T 3620.1 مقایسه کنید.

معیارهای رد صلاحیت: وجود عناصر آلیاژ آلومینیوم و وانادیوم. هر ناخالصی از حد استاندارد TA1/TA2 فراتر می رود.

سطح مقطع-یک نمونه فولادی با پوشش تیتانیوم{1} در زیر میکروسکوپ متالوگرافی مشاهده شد. این ساختار یک کامپوزیت دو لایه است که از یک لایه تیتانیوم نازک بیرونی و یک بستر فولاد کربنی داخلی تشکیل شده است. خط جداسازی رابط به وضوح قابل مشاهده است.

5. آزمایش تسریع شبیه سازی خوردگی (برای تکرار محیط CIP تخمیر)
نمونه های آزمایشی را در یک آزمایش شتاب پیوسته در دمای 50 درجه به مدت 72 ساعت در محیط گردش متناوب 4 درصد اسید سیتریک و 5 درصد هیدروکسید سدیم قرار دهید.

TA1/TA2 اصلی: بدون ایجاد حفره، بدون کاهش وزن ظاهری پس از تمیز کردن، و فقط یک فیلم غیرفعال خاکستری روشن یکنواخت تغییر می کند.

فولاد با روکش تیتانیوم{0}: روکش تا حدی کنده می‌شود و باعث زنگ‌زدگی شدید فولاد داخلی می‌شود. این منجر به کاهش وزن ظاهری می شود و رسوبات زنگ محلول را آلوده می کند.

خوردگی حفره ای متراکم بر روی سطح آلیاژ تیتانیوم پایین{0} با آهن بالا پخش می شود و در نتیجه محلولی کدر حاوی رسوب فلز خاکستری است.

6. مخاطرات پنهان لوله های گرمایش تقلبی در تولید تخمیر
فولاد با روکش تیتانیوم{0}} دارای روکش تیتانیوم نازکی است که در معرض آسیب ناشی از برخورد نصب و ساییدگی ذرات است. زنگ‌زدگی سریع فولاد داخلی باعث می‌شود که یون‌های آهن متوسط ​​از حد استاندارد فراتر رفته و نیاز به حذف آبگوشت تخمیر شود. نشت نفوذ موضعی در عرض 6 تا 12 ماه پس از عملیات رخ می دهد.

آلیاژ تیتانیوم بازیافتی با محتوای آهن بالا، فشردگی فیلم غیرفعال به دلیل وجود ناخالصی های آهن بیش از حد به خطر می افتد. طول عمر لوله TA2 به دلیل خوردگی حفره ای شدید در طول CIP متناوب اسید- تنها یک -یک سوم لوله استاندارد TA2 است. بازرسی GMP دارویی به دلیل انحلال مداوم یون آهن شکست خورده است.

آلیاژ تقلبی Ti-6Al-4V حاوی عناصر آلومینیوم و وانادیوم است که در یک محیط اسید آلی حل می شوند. بقایای فلزات سنگین در آلیاژ از محدودیت های ایمنی مواد غذایی و دارویی فراتر می رود که خطر رد محصول دسته ای را به همراه دارد.

7. جریان عملیات استاندارد برای بازرسی ورودی تدارکات
مقایسه وزن، درخشندگی سطح و بازرسی بصری جوش همه اجزای نمونه برداری دسته ای هستند.

محصولات مشکوک: تشخیص سریع طیفی XRF قابل حمل، ضبط داده های تشکیل دهنده.

آزمایشگاه OES ترکیب کامل آزمون داوری مخرب متالوگرافی: نمونه های اختلاف کیفیت.

آزمایش شبیه‌سازی خوردگی اسید{0}}تسریع‌شده برای تأیید ثانویه: نمونه‌برداری تصادفی دسته‌ای.

ورودی:

روش شناسایی: تیتانیوم خالص TA1/TA2 واقعی، تیتانیوم تقلبی-روکش فولادی بالا-آلیاژ تیتانیوم بازیافتی آهن
درخشش سطحی: یک رنگ خاکستری نقره ای یکنواخت و نرم و بدون لکه های زنگ. با این حال، به زنگ نارنجی متعاقب نقاط ناخالصی سیاه پراکنده، خاکستری ناهموار تیره حساس است.
معیار وزن سبک و استاندارد همان-وزن ویژه 30–40% سنگین‌تر از تیتانیوم خالص TA1 Fe کمتر یا مساوی 0.08%؛ TA2 Fe کمتر یا مساوی 0.15٪ Fe - 1.0٪ در ناحیه آسیب دیده Fe - 0.20٪ کمی سنگین تر از محتوای آهن استاندارد TA2 XRF
آزمایش اسید با ریز قطرات یک مایع خاکستری روشن که به آرامی حباب می کند و در طبیعت ملایم است.
تست خوردگی تسریع شده در محل (CIP) بدون سوراخ شدن، کاهش وزن ناچیز لایه برداری پوشش، کاهش قابل توجه زنگ زدگی بارش فلز و حفره های سطحی گسترده
خلاصه فشرده
ایمنی تولید تخمیر و سرعت صلاحیت محصول به طور قابل‌توجهی تحت تأثیر خطرات مخفی کشنده لوله‌های گرمایشی با تیتانیوم تقلبی -فولاد روکش‌شده و ضایعات آهنی بالا-، از جمله آلودگی متوسط ​​فلزات سنگین و عمر مفید کوتاه است. شرکت‌ها باید روش‌های بازرسی چندلایه‌ای را اجرا کنند که غربالگری ظاهری، تشخیص سریع طیفی قابل حمل و داوری مخرب آزمایشگاهی را ادغام می‌کند. آنها همچنین باید به شدت استانداردهای کمی را برای عنصر تیتانیوم و محتوای ناخالصی آهن رعایت کنند و از ورود محصولات تقلبی پایین به مخازن تولید از طریق لینک تهیه کاملاً جلوگیری کنند.