钢材缓冲秤

近日，美国媒体曝出，美国一名冶金师托马斯篡改了多达240批次的美国核潜艇钢材的检测数据，占了美国海军订单总数的一半。这意味着美国海军的全部72艘核潜艇可能全部都装上了不合格的钢材，有可能被迫退役，即使是非常理想的情况下，美国海军也有至少一半的核潜艇正在使用不合格的钢材。无独有偶，实际上日本也频现钢材造假事故，其中18年更是爆出日本神户制钢所（神钢）数据造假。西日本铁路公司（JR西日本）在记者会上称，公司2007至2010年从川崎重工业公司购买的共303个“希望”号新干线列车底盘中，还另有100个的钢材厚度未达到设计时的标准。这不是神户制钢所第一次被曝数据造假。此前，该公司旗下一家生产钢丝的子公司被发现在9年里持续伪造弹簧不锈钢丝拉伸强度试验数据，以次充好，影响热水器等家电及汽车等下游产品。2008年，神户制钢所另一家子公司也曝出违规丑闻，直接将未经过日本工业规格规定测试的钢材发货。此外，该公司旗下炼钢厂伪造烟尘排放数据长达五年之久。神户制钢所承认，从十年前就已经开始伪造数据，包括管理层在内的数十名雇员参与其中。美日钢材数据造假潜藏巨大安全隐患，甚至酿成沉船巨祸不同于低端钢材造假，美日在高端钢材上也数据造假，而这些钢材往往应用于一些重要乃至性命攸关的领域中，其持续数十年的造假行为为这些行业带来了巨大隐患，甚至酿成巨祸。本次造假波及了美国厂商通用电船和纽波特纽斯，而这两家企业是美国现役的弗吉尼亚级核潜艇的主要制造方。如果这批材料是提供给潜艇的话，大概率供给弗吉尼亚级潜艇。虽然目前尚未表现出对潜艇安全性的影响，但背后却潜藏着巨大的安全隐患。而日本神户钢材数据造假甚至酿成巨祸。2017年，西日本铁路公司东海道山阳新干线“希望34号”由博多出发开往东京，列车员在13号车附近闻到异味并听到地板下面有奇怪声响。经查后发现13号车齿轮箱附近漏油，车体部件出现裂缝，咬合部分发生变色。据了解，新干线底部车架为中空钢材，裂缝由下至上长达14厘米，只有3厘米保持连接，几乎处于彻底断裂的边缘。当天，日本东海铁路公司也发布消息称，所拥有的川崎重工制造的130个底盘中，有46个钢材厚度未达标，到今年12月底前将完成更换作业。同年3月，韩国北极星航运公司从日本购买的一艘三菱重工生产的大型矿砂船大西洋航行时折成两段并沉至海底，该公司旗下的另一艘载重量30万吨的大型矿砂船也被曝出船体中部有两道裂口，行驶时船体内会喷水。钢材检测至关重要美日曝出的钢材数据造假，不符合标准要求，但却通过了客户认证，其背后折射出了美日钢材检测体制漏洞，也凸显了钢材检测的重要性和钢材数据造假的隐蔽性。钢材的检测对象涉及物理性能、化学性能、电学性能、工艺性能、拉伸性能、硬度、化学成分、宏观检验、金相检验、无损检测和冲击实验等。检测对象检测项目物理性能磁性能、密度、弹性模量、热膨胀系数、电阻值等化学性能晶间腐蚀实验、抗氧化性能实验、大气腐蚀实验、全浸、间浸腐蚀实验等电学性能磁性能测量、密度测量、弹性模量测量、膨胀系数测量、电阻率的测量等工艺性能淬透性实验、焊接性能实验、切削性能实验、磨损试验、金属弯曲实验、金属反复弯曲实验、金属线材反复弯曲实验、金属线材扭转实验、金属线材缠绕实验、金属项断实验、金属杯突试验等拉伸性能硬度指标（规定非比例伸长应力、规定总伸长应力、规定残余伸长应力、屈服点、抗拉强度）、塑性指标（伸长率；断面伸缩率）、高温蠕变实验（蠕变速度、持久强度极限、持久断后伸长率、持久断面收缩率）等硬度布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度、显微硬度、肖氏硬度等化学成分C、S、P、Mn、Si、Cr、Ni元素含量的分析宏观检验镇静钢，连铸钢，沸腾钢的组织及宏观缺陷的断定、酸浸试验、塔形发纹酸浸实验、硫印实验、断口检验等金相检验金相显微镜检测脱碳层深度（GB/T224-1987）、晶粒度检测、钢中非金属夹杂物的检测、钢中化学成分偏析检测等无损检测超声波探伤、磁力探伤射线探伤、规格尺寸检测、表面缺陷检测等冲击实验高低温冲击实验、多次冲击实验等钢材造假难以发现主要有以下原因。一是钢材长期性能数据测试成本高，使用单位难验证。长期性能测试都是测试时间长、成本高、测试设备昂贵等特点，因此验证难度很高；二是使用工况不同，寿命不同。一般使用工况比测试工况柔和很多；三是信息不对称，出现事故难找原因。事故发生之后，由于有些人对专业领域不熟悉或者不精通，往往认为是自己使用不当或者认为是生产厂商产品不合格，难以找到诱因可能就在上游材料不合格。正是由于钢材数据造假的隐蔽性，对检测标准和手段提出了很高的要求。这次美国造假的数据主要是-100华氏度（约-73.3℃）下钢材的强度和韧性测试结果。据了解，钢材都有一个韧脆转变温度，当温度低于某一界限时，钢的冲击吸收功大幅度下降，从韧性状态变为脆性状态。这一温度常被称为韧脆性转变温度或脆性转变温度。所以为保证潜艇的安全可靠性，潜艇用钢的韧脆转变温度还要有55℃以上的韧性储备。以美国潜艇用钢为例， 在-84℃的低温下，潜艇用钢的冲击韧性应高于8lJ。而这些隐藏数十年的造假将为美国核潜艇带来巨大隐患，也凸显出美国钢材质控能力出现巨大漏洞。中国钢材检测和高端钢材制造水平正逐步赶超，亟需提高标准话语权美国日本这种持续十几年甚至几十年的钢材数据造假行为简直令国内同行难以想象。一直以来，国外披露的特种钢材数据令中国从业人员望洋兴叹，甚至被认为中国是钢铁大国，但不是钢铁强国。以航母特种钢材为例，在过去很长的一段时间内，制造航母所需的高质量特种钢技术全球仅美俄掌握，甚至还曾有专家称中国20年都搞不定。出现这种现象的很大一部分原因在于，制造航母所需的特种钢材对性能要求十分苛刻，不仅强度要足够高，抗氧化能力要强，而且还得耐高温和反复冲击，以及具备防磁效果，还要在保证工艺质量的同时尽可能控制重量，相比之下，对于制造其他大型船舶所需的材料远远没有这么复杂的要求，只有核潜艇钢材能在开发及生产难度上与航母特种钢相媲美，这也就是一些造船强国能轻松造出数十万吨级油轮，却造不出数万吨级中型航母，甚至无法自力更生维护引进航母的问题根源所在。如今来看，美国核潜艇钢材数据造假，其披露的钢材数据也夸大严重，而我国却在紧跟美国钢材披露数据进行产业升级。在这种激励下，中国钢材制造和检测水平不断提高甚至赶超。凭借在重工业上深厚的实力积累，中国在开发航母特种钢方面的进步堪称神速，不但从毫无经验到造出可用的修补航母用钢只花了1年，之后更是迅速掌握了批量生产这类特种钢材的技术，用其打造了山东舰。如今我国成功研制了1100屈服强度的超级钢，为中国航母增添光彩一笔。与此同时，我国钢材检测技术也突飞猛进，这主要得益于涌现出了一批优秀的国产钢材检测平台和仪器厂商。我国摸着美国过河，一直以高标准、严要求不断突破，造假抽让一直以来紧跟美国标准的中国同行有点懵。几十年来，中国制造从默默无闻到享誉全球，在钢材制造和出口方面不断突破，却没有传出钢材数据造假丑闻。这正是得益于不断完善监管体制和提高钢材检测能力，没有选择数据造假的捷径，而是通过不断的材料技术研发在高端钢材制造中逐渐占有一席之地，为航空航天、交通运输等产业发展保驾护航。不过也有一些专家透露，欧洲一些企业凭借先发优势制定的部分行业标准实际上是伪造报告，提高行业壁垒，阻止竞争对手进入，其本身也无法达到相关标准，而我国企业由于没有话语权一直被蒙在鼓里措施市场竞争机遇。这样一想，美国是不是在很多行业也估计虚高设置行业标准，实际上就是为了提高竞争对手的参与成本？面对欧美国家通过标准对中国制造进行打压，我国也急需制定和完善中国标准。让中国标准成为世界标准，提高中国标准的话语权才能提高中国产品的国际竞争力。

在色谱分析过程中常常需要使用缓冲盐来调节流动相的pH值，缓冲盐的不当使用对色谱柱可能造成柱压升高、柱效下降以及使化合物的保留时间发生变化等影响。“柱压升高原因：缓冲盐使用不当导致缓冲盐析出，堵塞塞板和键合相颗粒之间的孔隙，阻碍流动相传质，引起柱压升高；“相同化合物的保留时间发生变化原因：如果没有冲洗干净就进行进样，色谱柱内含有的盐会使化合物的保留时间发生变化；“柱效下降原因：1）有些缓冲盐会渗入到键合相的深处，损害硅胶基体，导致色谱柱键合相流失，柱床变松，柱效下降；2）凝结在键合相表面，使C18碳链难以舒展，对物质的保留能力下降，导致柱效下降。因此用过缓冲盐后需要对色谱柱进行冲洗，水中缓冲盐浓度较大时应特别引起注意。那么如何正确使用缓冲盐呢？使用前的处理：在使用缓冲盐作流动相之前需要用不含缓冲盐的流动相冲洗色谱柱，直至基线平稳。原则上，用于冲洗的流动相与分析时所用的流动相含水的比例相同（或含水更多），不同的只是用于冲洗用的流动相中不含缓冲盐。缓冲盐通常易溶于水，难溶于有机溶剂。用含缓冲盐的(特别是做流动相的水为饱和的缓冲盐溶液时)流动相进行分析时，如果分析前色谱柱中用于保存色谱柱的流动相中含水的比例相对较小，不先冲洗掉，接下来做样品的时候所用的流动相中如果有机溶剂含量大，而其比例中所含的水又不足以溶解该缓冲盐时，缓冲盐将会在色谱柱柱体上析出，沉积下来，这将可能导致上述对色谱柱的损害。使用后的处理：用与分析时含水比例相同的流动相（与分析用流动相唯一的区别是，用于冲洗的流动相不含缓冲盐）进行冲洗约30min，直至基线平稳。如果该色谱柱在接下来很长的一段时间内不使用，要长期保存，则需再加上一步，即用纯的有机溶剂冲洗一遍，直至基线平稳。使用缓冲液要注意几点01避免使用盐酸盐，盐酸盐对钢质有腐蚀作用。02缓冲液是良好的菌类培养液，缓冲液最好要现配现用。03实验后不可用有机溶剂直接过度，有机溶剂会处使盐类析出，造成液路或色谱柱堵塞。04使用缓冲液要及时掌握pH范围，做到胸中有数。05清洗液路和柱子时，有温控可加热到30摄氏度易于冲洗。06长时间用缓冲溶液要注意观察接头处有无析出，若有白色盐类析出，可考虑一定周期用10%硝酸冲洗一下液路（拆下柱子，走30mL，再用5倍水冲洗）可以避免液路的堵塞。07选择缓冲液要用可靠的试剂，避免不纯的盐类造成不必要的麻烦。如果流动相中有机溶剂的比例很高是不能用来冲洗缓冲盐的，是洗不出来的。通常C18柱先用5%~10%的甲醇冲洗，是可以把缓冲盐冲洗出来的，然后用纯的有机溶剂来保护柱子。最好的方法是使用与流动相相同浓度不含盐的流动相进行清洗。但就是速度慢一些。用水是为了快速替换，一般在15分钟以内最好，且用0.8的流速较好。如果用纯水冲，容易造成键合的碳链的流失，最好用5%~10%甲醇水溶液冲。可以用纯水代替流动相中的缓冲液，有机相不变。这样冲洗柱子比较稳妥。小结正确使用缓冲盐很有必要，既可以防止缓冲盐析出，也可以达到提高色谱柱使用寿命的目的。我们不妨用一句话来总结它的使用方法：用前要过滤，用后需冲洗。

在离子交换过程中保持pH的恒定是十分重要的，正如前面讨论过的，pH的改变会造成蛋白质带电荷数量和分布状况发生变化，从而直接影响到蛋白质是否能结合在交换剂上以及结合力的强弱。因此，在离子交换色谱中流动相必须使用缓冲液。缓冲液的种类很多，能够起缓冲作用的物质可分为两类：第yi类是由弱酸（或弱碱）及相应的盐构成的系统；第二类是兼性离子化合物。对于第yi类缓冲物质，在进行离子交换时，如果缓冲离子所带的电荷与离子交换剂上的功能基团相反，将参与离子交换过程，并可能对局部pH产生影响，因此应尽可能采用与功能基团带同种电荷的缓冲离子，即：使用阴离子交换剂时选择带正电荷的缓冲离子；使用阳离子交换剂时选择带负电荷的缓冲离子。当然这也并不是jue对的，比如磷酸盐缓冲液也经常在阴离子交换过程中被采用，但在这种情况下应特别注意在上样前充分平衡，确保色谱系统的pH和离子强度与起始缓冲液一致。第二类缓冲物质在阴、阳离子交换中均能采用。表1和表2分别列出了阳离子交换色谱和阴离子交换色谱时常用的缓冲液。在离子交换过程中虽然可以除去很多杂蛋白，起到纯化效果，但目的蛋白的洗脱峰中必然含有大量缓冲物质和盐的成分，这些成分的引入对于目的蛋白来说本身也是一种杂质。特别在色谱后需对洗脱峰进行冷冻干燥，以得到纯蛋白样品时，在冻干后的粉末中往往绝大部分是缓冲物质和盐。如果在冻干前进行脱盐或透析操作，虽然可以基本除去这些杂质，但也有可能造成蛋白活性的回收率下降。此时应优先考虑采用挥发性的缓冲物质，这样在冻干阶段可以将这部分杂质除去，常见的挥发性缓冲物质列于表3。◌ Q /SP/DEAE/CM Tanrose FF快流速琼脂糖基架离子交换介质◌ Q/SP Tanrose HP 高分辨率琼脂糖基架离子交换介质◌ Q/SP Tanrose XL 高载量琼脂糖基架离子交换介质◌ Q/SP Tanrose BB 大颗粒琼脂糖基架离子交换介质◌ DEAE/CM Tandex 葡聚糖基架离子交换介质