Výběr materiálu z nerezové oceli pro potravinářský a nápojový průmysl
Většina problémů, kterým čelí použití nerezové oceli v mlékárenském a jiném potravinářském průmyslu, souvisí s výměníky tepla a přírodní povrchovou vodou, jako je studniční voda. Stejně jako pivovary, většina potravinářských odvětví často používá horká média, která jsou ohřívána párou nebo chlazena vodou, což je spojeno s pasterizací a sterilizací, a proto se často potýkají s problémy, jako jsou praskliny způsobené korozí pod napětím. Obecně při zpracování potravin nedochází ke korozi standardní nerezové oceli jako např AISI304 nebo 316. Široká škála zpracovatelských metod v tomto odvětví však vede k mnoha různým korozním poruchám. Jako:
- Eroze/koroze ve výměnících tepla z nerezové oceli.
- Rovnoměrná koroze způsobená kyselinou mléčnou a jinými organickými kyselinami při vysoké teplotě.
- Mikrobiální koroze způsobená povrchovou vodou nebo studniční vodou.
- Napěťové korozní praskliny, hlavně „chloridové trhliny“.
- Korozní únava způsobená vibracemi.
U deskových výměníků tepla v mlékárenském průmyslu se syrovátka, mléko a procesní voda zpracovávají prostřednictvím deskových výměníků tepla vyrobených z nerezové oceli 1.4401, jak je uvedeno v tabulce níže.
| produkty | Vstupní teplota, ℃ | Výstupní teplota, ℃ | Tlak |
| Syrovátka | 30 | 10 | Střední |
| Mléko | 7 | 30 | Vysoký |
| Procesní voda | 57 | 14 | Nízký |
Aby se zabránilo úniku kontaminovaných potravin, je tlak procesní vody udržován na co nejnižší úrovni. K netěsnosti dochází při vzájemné kolizi tenkých desek v místě tlaku, což je způsobeno únavovými trhlinami v tenkém průřezu po erozi a korozi tlakového bodu. Metalografické mikroskopické studium řezu ukazuje, že nedošlo k žádné korozní trhlině pod napětím. Vzhledem k tomu, že nízký tlak je na straně procesní vody, spojený s kolísáním tlaku a vibracemi proudění tekutiny, dochází na této straně k erozi/korozi. Způsob, jak zabránit fyzické kolizi desek, je změnit tlak a kolísání tlaku nebo zvětšit rozestupy mezi deskami.
Mikrobiální koroze způsobená studniční vodou
Potravinářský průmysl obvykle využívá studniční vodu. Obsah železa ve studniční vodě je poměrně vysoký, což může aktivovat bakterie příbuzné železu a způsobit silnou korozi. Jednou z běžně používaných metod úpravy vody je odstranění železa ze studniční vody, aby jídlo lépe chutnalo a aby se zabránilo korozi obalů a zpracovatelských zařízení po čištění a oplachování. Povrchová a studniční voda také obsahuje řadu typů mikroorganismů, které jsou aktivní v aerobních i anaerobních podmínkách. Aerobní bakterie příbuzné železu oxidují ionty železa, zatímco anaerobní bakterie příbuzné železu ionty železa redukují. Tyto dvě reakce jsou nakonec klasifikovány jako mikrobiální koroze (MIC). Jiné mikroorganismy mohou být také aktivní ve vodě, jako jsou bakterie redukující kyselinu sírovou, bakterie produkující kyselinu. Ve stejném biofilmu mohou být aktivní aerobní bakterie a (níže) anaerobní bakterie.
Při použití studniční vody k ošetření konzervované zeleniny (po pasterizaci propláchnout a vychladit). Tam, kde voda neteče delší dobu, 316L vyrobené trubky protečou do šesti měsíců kvůli vysoké teplotě vody. Samotná studniční voda je studená (pod 10 °C), ale v létě může snadno stoupnout na 30 °C, pokud zůstane v potrubí po dlouhou dobu stát. Ve srovnání s Legionellou se korozní biofilmy tvořily při vyšších rychlostech aktivity při vyšších teplotách.
Důlková koroze způsobená dezinfekcí a sterilizací chlórem
Chlornan sodný se běžně používá při čištění a dezinfekci zařízení z nerezové oceli. Pokud je koncentrace chlornanu sodného příliš vysoká nebo doba čištění a dezinfekce je příliš dlouhá, chlornan sodný způsobí vážnou korozi nerezové oceli, zvláště když je teplota vyšší než 25 °C.
Napěťový korozní lom
Existuje riziko chloridového korozního lomu při teplotách nad 60 °C. S rostoucí deformací za studena, tahovým napětím a obsahem chloridů se riziko zvyšuje. V porovnání s trubkou deformovanou za studena bez žíhání je žíhaná trubka necitlivá na chloridové korozní lomy. Vnější strana ocelových trubek s přímým svarem používaných v mlékárenském průmyslu je mnohem citlivější na chloridy v důsledku tahového napětí v průřezu způsobeného ohybem během výrobního procesu. V jiných aplikacích mohou být trubkové výměníky tepla zodpovědné za chloridové korozní praskání. Chloridové trhliny pod napětím se pravděpodobněji vyvinou na jedné straně pláště, pokud teplota překročí 60 °C. AISI 304 a 316 jsou na tento problém citlivé a při použití v cukerných odparkách, kde mohou být feritické nerezové oceli, existuje riziko korozního lomu pod napětím. místo toho použít. Feritická nerezová ocel AISI 441 je široce používána v cukrovarnickém průmyslu, zejména AISI 439. V praktickém použití je výběr potrubí vyvinut z nerezové oceli 304 a nerezové oceli 439. 304 nerezová ocel pro kratší trubky a 439 pro delší trubky.
Nerezová ocel 304: Ocel lze vybrat, pokud je délka trubky menší než 3 metry. Koeficient tepelné roztažnosti 304 nerezová ocel je 1,8 × 10-2 mm/m℃, což je mnohem větší než u uhlíkové oceli. Když má nádoba vysokou teplotu, tepelné namáhání trubky je vysoké. Trubky z nerezové oceli AISI 304 byly žíhány po přímém švovém svařování v továrně.
439 Nerezová ocel: ASTM439 je titanem stabilizovaná feritická nerezová ocel (17% ~ 19%Cr) používaná pro výparníky nebo spirály až do délky 5 m. Riziko korozního lomu pod napětím je větší, když je délka trubky větší než 7 m, koncentrace chloridů je vysoká a stupeň deformace za studena je vysoký. U feritických korozivzdorných ocelí, jako je AISI 439, nedochází k žádnému koroznímu lomu pod napětím. Aby se zabránilo štěrbinové korozi, pokud to odolnost proti korozi a hygienické podmínky dovolí, lidé obvykle používají výměník tepla s pláštěm z tlusté uhlíkové oceli a vnitřní stěnou je tenká tloušťka Ocelová trubka AISI439. Tímto způsobem může uhlíková ocel poskytnout katodickou ochranu tenkostěnné trubky z nerezové oceli a může snížit konstrukční a výrobní náklady a prodloužit životnost.
