Tabella dei valori di pressione dei tubi in acciaio inossidabile 304L

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I tubi in acciaio inossidabile sono ideali in molte applicazioni perché hanno una bassa resistenza alla corrosione e un'elevata resistenza che ne consente l'utilizzo in presenza di quantità variabili di gas e olio disciolti. I tubi e le tubazioni in acciaio inossidabile 304 e 304L sono utilizzati in quasi tutti i campi del mondo. Costituendo 50% dell'utilizzo globale di acciaio inossidabile, Acciaio inossidabile 304L è attualmente il secondo grado di acciaio inossidabile più utilizzato fino all'acciaio 304. È un grado a basso contenuto di carbonio che lo rende resistente alla corrosione e ideale per la spedizione e l'uso industriale.

Esistono molte caratteristiche diverse che derivano dall'utilizzo di tubi in acciaio inossidabile 304L. Una delle caratteristiche chiave è l'eccellente resistenza alla corrosione. Ciò significa che è in grado di resistere alla ruggine, essenziale per la spedizione dei tubi. Questi tubi sono inoltre in grado di resistere alla corrosione dopo essere stati esposti all'umidità e all'acqua, il che li rende ideali per l'uso in applicazioni in cui si prevede che i tubi resistano a condizioni meteorologiche avverse. Dovresti anche notare che questi tubi non si corroderanno una volta esposti all'aria, il che significa che possono essere utilizzati efficacemente in luoghi in cui l'aria normalmente presenterebbe un problema. Con tutte le diverse pressioni che puoi ottenere con l'acciaio inossidabile 304L, che dipende dallo spessore della parete e dalla lavorazione senza saldature o saldata, troverai sicuramente qualcosa che soddisferà le tue esigenze. Questi tipi di tubi in acciaio possono essere utilizzati anche nell'ambiente perché conducono bene il calore e sono molto resistenti all'abrasione e agli urti. Ecco la seguente tabella di valutazione della pressione per il tubo in acciaio inossidabile 304L.

TP304L
TEMPERATURA F 100 200 300 400 500 600 650 700 750 800 850 900 950 1000 1050 1100 1150 1200 1250 1300 1350 1400 1450 1500
TEMPERATURA C 38 93 149 204 260 316 343 371 399 427 454 482 510 538 566 593 621 649 677 704 732 760 788 816
D mm

PRESSIONE DI PROGETTO (PSI)
6 1 6423 6423 6423 6077 5692 5385 5269 5192 5115 5000 4923 4577 3808 3000 2423 2040 1739 1391 1130 913 739 478 435 391
6.35 1.24 7730 7730 7730 7313 6850 6480 6341 6249 6156 6017 5925 5508 4582 3610 2916 2475 2150 1720 1397 1129 914 591 537 484
8 1 4639 4639 4639 4389 4111 3889 3806 3750 3694 3611 3556 3306 2750 2167 1750 1457 1212 970 788 636 515 333 303 273
10 1 3630 3630 3630 3435 3217 3043 2978 2935 2891 2826 2783 2587 2152 1696 1370 1133 930 744 605 488 395 256 233 209
12 1 2982 2982 2982 2821 2643 2500 2446 2411 2375 2321 2286 2125 1768 1393 1125 927 755 604 491 396 321 208 189 170
12 2 6423 6423 6423 6077 5692 5385 5269 5192 5115 5000 4923 4577 3808 3000 2423 2040 1739 1391 1130 913 739 478 435 391
15.88 1 2215 2215 2215 2095 1963 1857 1817 1790 1764 1724 1698 1578 1313 1034 836 685 552 442 359 290 235 152 138 124
14 2 5387 5387 5387 5097 4774 4516 4419 4355 4290 4194 4129 3839 3194 2516 2032 1700 1429 1143 929 750 607 393 357 321
15 1.5 3630 3630 3630 3435 3217 3043 2978 2935 2891 2826 2783 2587 2152 1696 1370 1133 930 744 605 488 395 256 233 209
15 2 4985 4985 4985 4716 4418 4179 4090 4030 3970 3881 3821 3552 2955 2328 1881 1569 1311 1049 852 689 557 361 328 295
16 2 4639 4639 4639 4389 4111 3889 3806 3750 3694 3611 3556 3306 2750 2167 1750 1457 1212 970 788 636 515 333 303 273
20 2 3630 3630 3630 3435 3217 3043 2978 2935 2891 2826 2783 2587 2152 1696 1370 1133 930 744 605 488 395 256 233 209
22 2 3275 3275 3275 3098 2902 2745 2686 2647 2608 2549 2510 2333 1941 1529 1235 1020 833 667 542 438 354 229 208 188
25 2 2855 2855 2855 2701 2530 2393 2342 2308 2274 2222 2188 2034 1692 1333 1077 887 721 577 468 378 306 198 180 162
25 2.5 3630 3630 3630 3435 3217 3043 2978 2935 2891 2826 2783 2587 2152 1696 1370 1133 930 744 605 488 395 256 233 209
38 2 1835 1835 1835 1736 1626 1538 1505 1484 1462 1429 1407 1308 1088 857 692 567 455 364 295 239 193 125 114 102
50 2.5 1740 1740 1740 1646 1542 1458 1427 1406 1385 1354 1333 1240 1031 813 656 537 430 344 280 226 183 118 108 97
60 2.5 1440 1440 1440 1362 1276 1207 1181 1164 1147 1121 1103 1026 853 672 543 443 354 283 230 186 150 97 88 80
6 1.50 10438 10438 10438 9875 9250 8750 8563 8438 8313 8125 8000 7438 6188 4875 3938 3400 3077 2462 2000 1615 1308 846 769 692
8 1.50 7368 7368 7368 6971 6529 6176 6044 5956 5868 5735 5647 5250 4368 3441 2779 2354 2034 1627 1322 1068 864 559 508 458
10 1.50 5693 5693 5693 5386 5045 4773 4670 4602 4534 4432 4364 4057 3375 2659 2148 1800 1519 1215 987 797 646 418 380 342
10 2.00 7952 7952 7952 7524 7048 6667 6524 6429 6333 6190 6095 5667 4714 3714 3000 2550 2222 1778 1444 1167 944 611 556 500
12 1.50 4639 4639 4639 4389 4111 3889 3806 3750 3694 3611 3556 3306 2750 2167 1750 1457 1212 970 788 636 515 333 303 273
18 1.50 2982 2982 2982 2821 2643 2500 2446 2411 2375 2321 2286 2125 1768 1393 1125 927 755 604 491 396 321 208 189 170
18 2.00 4073 4073 4073 3854 3610 3415 3341 3293 3244 3171 3122 2902 2415 1902 1537 1275 1053 842 684 553 447 289 263 237
14 1.50 3914 3914 3914 3703 3469 3281 3211 3164 3117 3047 3000 2789 2320 1828 1477 1224 1008 807 655 529 429 277 252 227
6.35 1.24 7730 7730 7730 7313 6850 6480 6341 6249 6156 6017 5925 5508 4582 3610 2916 2475 2150 1720 1397 1129 914 591 537 484
12.70 1.20 3414 3414 3414 3230 3026 2862 2801 2760 2719 2658 2617 2433 2024 1595 1288 1064 871 697 566 457 370 240 218 196
12.70 1.63 4777 4777 4777 4520 4234 4005 3919 3862 3805 3719 3662 3404 2832 2231 1802 1502 1252 1001 814 657 532 344 313 282
12.70 2.11 6400 6400 6400 6055 5672 5365 5250 5173 5097 4982 4905 4560 3794 2989 2414 2032 1732 1386 1126 909 736 476 433 390
12.70 2.41 7473 7473 7473 7070 6622 6264 6130 6041 5951 5817 5727 5325 4430 3490 2819 2389 2067 1654 1344 1085 879 569 517 465
15.90 1.00 2212 2212 2212 2093 1960 1854 1815 1788 1762 1722 1695 1576 1311 1033 834 685 552 441 359 290 234 152 138 124

Gradi di acciaio inossidabile austenitico al nichel

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Il nichel è noto per essere un elemento di lega costoso ed è essenziale in alcune applicazioni in cui sono richieste sia la resistenza alla tensocorrosione che la struttura dell'austenite. Ad esempio, la resistenza al creep è importante negli ambienti ad alta temperatura, dove è austenitico acciai inossidabili sono necessari. Similmente ai tradizionali acciai inossidabili austenitici, il doppio confine è una caratteristica significativa degli acciai inossidabili austenitici ricchi di nichel a causa della minore energia di guasto di impilamento. Gli acciai inossidabili austenitici sono soggetti a tensocorrosione (SCC). Tuttavia, la resistenza alla tensocorrosione migliora notevolmente quando il contenuto di nichel supera 20%. Viene studiato l'effetto del nichel sull'intensità dello stress della soglia di tensocorrosione (105 ℃, soluzione acquosa di NaCl 22%) nelle leghe Fe-Ni-Cr contenenti cromo 16%~21%. L'acciaio inossidabile austenitico ricco di nichel (NiASS) può essere considerato una classe separata di acciaio inossidabile. Infatti, la resistenza alla tensocorrosione degli acciai inossidabili bifasici e ferritici è paragonabile a quella degli acciai inossidabili bifasici e ferritici quando il contenuto di nichel supera 30%. Diversi gradi limitati di austenitici ricchi di nichel acciai inossidabili sono elencati nella tabella seguente. Gli acciai inossidabili super austenitici 254SMO e 654SMO sono progettati specificamente per l'industria petrolifera e del gas. Le applicazioni tipiche sono il raffreddamento dell'acqua di mare, lo sbiancamento della pasta e le apparecchiature per tubazioni idrauliche e per strumenti.

 

Gradi di acciai inossidabili ni-austenitici

Lega C Sì Mn Cr Ni Mo W Co Cu N.B N
254SMo 0.01 0.8 1.0 20 18 6.1 0.7 0.2
654SMo 0.01 3.5 24 22 7.3 0.5 0.5
Sanicro 25 0.1 0.2 0.5 22.5 25 3.6 3.5 3.0 0.5 0.23
Sanicro 28 0.02 0.6 2.0 27 31 3.5 1.0
Lega 800 0.07 0.6 0.6 20.5 30.5
353MA 0.05 1.6 1.5 25 35 0.16
Lega 825 0.03 0.5 0.8 20 38.5 2.6
Lega 625 0.03 0.5 0.5 21 Bal 8.5
Lega 690 0.02 0.5 0.5 30 60
Lega 600 0.05 0.4 0.8 16.5 Bal 0.5

SANICRO 25, lega 22Cr-25Ni, è progettata per l'uso in caldaie fino a 700 °C. È un materiale adatto per surriscaldatori e riscaldatori grazie alla sua buona resistenza alla frattura da scorrimento viscoso e alla resistenza alla corrosione ad alta temperatura. Infatti, la resistenza alla frattura per scorrimento viscoso di SANICRO 25 è superiore a quella della maggior parte degli acciai inossidabili austenitici nell'intervallo 600~750℃. In un ambiente acido altamente corrosivo, Sanicro 28 è solitamente la scelta migliore. Viene utilizzato nei pozzi di perforazione ad alta intensità con tubi, involucri e rivestimento di gas acido e altre applicazioni includono riscaldatori, sistemi di pompaggio e pompe e contenitori in impianti di acido fosforico umido e impianti di acido super fosforico.

La lega 800 viene spesso utilizzata nell'intervallo ambientale compreso tra 550 e 1100 ℃, che richiede un'eccellente resistenza allo scorrimento viscoso, una buona resistenza alla corrosione ad alta temperatura e resistenza dei materiali alle alte temperature. Queste leghe vengono utilizzate anche nelle porte di ingresso e uscita della produzione di ammoniaca, metanolo e gas civile, nonché nei tubi dei forni utilizzati nella produzione di cloruro di vinile ed etilene. Altre applicazioni includono tubi per scambiatori di calore e tubi radianti per letti di combustione fluidizzati e parti di forni per trattamenti termici, come tubi silenziatori e manicotti protettivi per termocoppie.

La lega 25Cr-35Ni 353Ma è progettata per l'uso in forni di cracking e tubi di reforming in cui i gas sintetici vengono trattati in ambienti in cui la cementazione e l'assorbimento di azoto sono potenzialmente problematici. Sebbene esistano altre alternative che contengono più cromo, 353 MA è la scelta migliore. Uno dei motivi è che contiene l'elemento Ce, che aiuta a formare uno strato di ossido superficiale molto stabile.

La lega 690 contiene il 60% di nichel e viene utilizzata principalmente nelle tubazioni dei generatori di vapore nelle centrali nucleari. La temperatura operativa è di 365 ℃, alla quale la tensocorrosione tra i grani rappresenta un potenziale problema. In determinate condizioni di servizio, la lega 690 è quasi esente da corrosione, rendendola la lega preferita.

È interessante notare che per l'art. La scultura “God, Over the Rainbow” di Carl Milles è stata installata nel 1995 sulla costa meridionale del Nak Strand a Stoccolma. La scultura è alta circa 23 metri ed è un famoso punto panoramico dove ogni giorno transitano un gran numero di marinai. L'acqua di mare circostante contiene sale, il cloruro è molto facile da provocare corrosione superficiale, l'acciaio inossidabile super austenitico ad alta resistenza 254SMO è molto adatto a questo ambiente.

Come scegliere le giuste qualità di acciaio inossidabile?

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L'acciaio inossidabile è il metallo più utilizzato negli utensili da cucina e in altre applicazioni commerciali per la sua durata e resistenza alla corrosione. Tuttavia, gli acciai inossidabili sono vulnerabili alla corrosione se esposti all’acqua salata e ad alcuni prodotti chimici. Quando si acquistano i giusti gradi di acciaio inossidabile, è necessario assicurarsi che i seguenti quattro termini: resistenza alla corrosione, proprietà meccaniche, lavorabilità, saldabilità, trattamenti superficiali, che dipendono dal grado di resistenza all'usura e alle soluzioni corrosive incontrate durante la finitura o la stagionatura. processi. Inoltre, il tipo di finitura utilizzata e il grado di lega nella costruzione determinano la composizione del grado finale.

 

Resistente alla corrosione

La resistenza alla corrosione comprende prestazioni antiruggine e acide, alcaline, saline e altri mezzi corrosivi, nonché resistenza all'ossidazione ad alta temperatura, resistenza alla corrosione e altre proprietà. Selezionare il progetto in acciaio inossidabile significa risolvere vari problemi di corrosione incontrati in ingegneria, quindi la resistenza alla corrosione dell'acciaio inossidabile in un ambiente corrosivo può garantire che l'apparecchiatura durante la vita utile abbia una capacità sufficiente di resistere alla corrosione, per garantire il funzionamento sicuro dell'apparecchiatura , è una priorità quando si seleziona il materiale, si dovrebbe prestare attenzione ai seguenti termini: lo standard di resistenza alla corrosione è determinato dalle persone, non può essere limitato da esso e non è possibile ignorarlo, è necessario utilizzare i requisiti delle condizioni d'uso per determinare l'appropriato grado.

Finora non esiste un acciaio inossidabile che abbia una buona resistenza alla ruggine in qualsiasi ambiente o resistenza alla corrosione, ma un grado è più adatto per un ambiente specifico. Vale la pena notare che la scelta dell’acciaio inossidabile non dovrebbe considerare solo la sua resistenza alla corrosione generale ma anche la sua resistenza alla corrosione locale. Soprattutto nel mezzo acquoso e nel mezzo chimico, quest'ultimo è particolarmente importante. L'esperienza ha dimostrato che la distruzione improvvisa di apparecchiature e componenti in acciaio inossidabile e la corrosione locale sono più dannose della corrosione generale. Quando si citano i dati sulla resistenza alla corrosione dell'acciaio inossidabile in vari manuali e letteratura, si dovrebbe prestare attenzione al fatto che molti di essi sono dati di test e spesso ci sono grandi differenze con l'ambiente reale dei fluidi.

 

Proprietà meccaniche

Le proprietà meccaniche includono resistenza, durezza, plasticità, tenacità, fatica e altre proprietà. Si noti che la maggior parte di queste proprietà sono state misurate in ambienti atmosferici senza mezzi fortemente corrosivi. Quando si trovano in mezzi corrosivi, queste proprietà meccaniche, come la resistenza alla fatica, sono significativamente ridotte e talvolta si rompono molto al di sotto dei limiti di resistenza sotto sollecitazione di trazione statica e mezzi. Per le apparecchiature sottoposte a carichi frequenti, oltre alla progettazione della resistenza, richiesta anche per la progettazione della fatica, per il lavoro a basse temperature e per sopportare il carico d'urto dei componenti in acciaio inossidabile, è necessario considerare la sua tenacità a bassa temperatura, fragilità, temperatura di transizione, tenacità alla frattura a bassa temperatura; A volte è necessario considerare il coefficiente di dilatazione lineare.

 

Lavorabilità, saldabilità, trattamento superficiale

Si tratta della cosiddetta tecnologia, ovvero della capacità dell'acciaio inossidabile di adattarsi al processo di produzione delle apparecchiature, ad esempio: forma, dimensione, precisione, levigatezza, ecc. dopo la lavorazione; Metodo di saldatura.

Per determinare la buona resistenza agli acidi e all'ossidazione è importante notare la composizione dell'acciaio inossidabile. Una buona combinazione di questa lega con materiale a basso contenuto di carbonio si tradurrà in una combinazione di eccellente resistenza alla corrosione ed eccellente capacità di resistere alle impurità. La combinazione risultante è stata giustamente denominata 904L, che sta per austenitico di alta lega. Con questa lega ti garantisci non solo una macchina robusta ma anche la capacità di tagliare qualsiasi tipo di superficie.

Grado 904L Gli acciai inossidabili sono un metallo inossidabile austenitico a basso contenuto di carbonio con un alto contenuto di cromo. Questo alto contenuto di cromo ne migliora la resistenza agli acidi, compreso l'acido solforico, riducendo il rischio di corrosione. Inoltre, migliora la resistenza della struttura aumentandone la tenacità e prevenendo le fessurazioni da fatica. Siamo un fornitore professionale e un centro di lavorazione di lamiere e tubi in acciaio inossidabile 904L di alta qualità, chiunque sia interessato a noi, chiamaci.

La scelta del materiale in acciaio inossidabile per l'industria alimentare e delle bevande

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La maggior parte delle sfide che l’utilizzo dell’acciaio inossidabile deve affrontare nell’industria lattiero-casearia e in altre industrie di trasformazione alimentare sono legate agli scambiatori di calore e all’acqua di superficie naturale, come l’acqua di pozzo. Come i birrifici, la maggior parte delle industrie alimentari utilizzano spesso mezzi caldi riscaldati dal vapore o raffreddati dall'acqua, che sono associati alla pastorizzazione e alla sterilizzazione, e quindi spesso incontrano problemi come cricche da tensocorrosione. In generale, la lavorazione degli alimenti non corrode l'acciaio inossidabile standard come AISI304 o 316. Tuttavia, l'ampia gamma di metodi di lavorazione in questo settore porta a molti diversi guasti dovuti alla corrosione. Ad esempio:

  • Erosione/corrosione negli scambiatori di calore del latte in acciaio inossidabile.
  • Corrosione uniforme causata dall'acido lattico e da altri acidi organici ad alta temperatura.
  • Corrosione microbica causata da acque superficiali o di pozzo.
  • Cricche da tensocorrosione, principalmente “crepe da cloruro”.
  • Fatica da corrosione causata dalle vibrazioni.

 

Per gli scambiatori di calore a piastre dell'industria lattiero-casearia, il siero, il latte e l'acqua di processo vengono trattati tramite scambiatori di calore a piastre realizzati in acciaio inossidabile 1.4401, come mostrato nella tabella seguente.

Prodotti Temperatura di ingresso, ℃  Temperatura di uscita, ℃ Pressione
Siero 30 10 medio
Latte 7 30 Alto
Acqua di processo 57 14 Basso

 

Per evitare perdite di cibo contaminato, la pressione dell'acqua di processo viene mantenuta la più bassa possibile. La perdita si verifica quando le piastre sottili entrano in collisione tra loro nel punto di pressione, causata da crepe da fatica nella sezione trasversale sottile dopo che il punto di pressione è stato eroso e corroso. Lo studio microscopico metallografico della sezione mostra che non si è verificata alcuna cricca da tensocorrosione. Poiché la bassa pressione si trova sul lato dell'acqua del processo, unita alle fluttuazioni di pressione e alle vibrazioni del flusso del fluido, l'erosione/corrosione si verifica su questo lato. Il modo per evitare la collisione fisica delle piastre è modificare la pressione e la fluttuazione della pressione o aumentare la distanza tra le piastre.

 

Corrosione microbica causata dall'acqua di pozzo

L'industria alimentare utilizza solitamente l'acqua di pozzo. Il contenuto di ferro nell’acqua del pozzo è piuttosto elevato, il che può attivare i batteri legati al ferro e causare grave corrosione. Uno dei metodi di trattamento dell'acqua comunemente utilizzati consiste nel rimuovere il ferro dall'acqua di pozzo per migliorare il sapore del cibo ed evitare la corrosione degli imballaggi e delle apparecchiature di lavorazione dopo la pulizia e il risciacquo. L'acqua di superficie e di pozzo contiene anche una serie di tipi di microrganismi attivi sia in condizioni aerobiche che anaerobiche. I batteri aerobici legati al ferro ossidano gli ioni ferro, mentre i batteri anaerobici legati al ferro riducono gli ioni ferro. Queste due reazioni sono in definitiva classificate come corrosione microbica (MIC). Nell’acqua possono essere attivi anche altri microrganismi, come i batteri che riducono l’acido solforico e i batteri che producono acido. Nello stesso biofilm possono essere attivi batteri aerobici e (sotto) batteri anaerobici.

Quando si utilizza acqua di pozzo per trattare le verdure in scatola (sciacquare e raffreddare dopo la pastorizzazione). Laddove l'acqua non scorre per un lungo periodo, i tubi realizzati in 316L perderanno entro sei mesi a causa dell'elevata temperatura dell'acqua. L'acqua del pozzo stessa è fredda (sotto i 10°C), ma può facilmente salire fino a 30°C in estate se rimane ferma nel tubo per un lungo periodo di tempo. Rispetto alla Legionella, i biofilm corrosivi si formano a tassi di attività più elevati a temperature più elevate.

 

Corrosione per vaiolatura causata dalla disinfezione e sterilizzazione con cloro

L'ipoclorito di sodio è comunemente usato per pulire e disinfettare le apparecchiature in acciaio inossidabile. Se la concentrazione di ipoclorito di sodio è troppo elevata o il tempo di pulizia e disinfezione è troppo lungo, l'ipoclorito di sodio causerà una grave corrosione dell'acciaio inossidabile, soprattutto quando la temperatura è superiore a 25 ℃.

 

Frattura da tensocorrosione

Esiste il rischio di frattura da tensocorrosione da cloruro a temperature superiori a 60 ° C. Con l'aumento della deformazione a freddo, della tensione di trazione e del contenuto di cloruro, il rischio aumenta. Rispetto al tubo deformato a freddo senza ricottura, il tubo ricotto è insensibile alla frattura da tensocorrosione da cloruro. L'esterno dei tubi d'acciaio saldati con cordoni diritti utilizzati nell'industria lattiero-casearia è molto più sensibile al cloruro, a causa delle sollecitazioni di trazione nella sezione causate dalla flessione durante il processo di produzione. In altre applicazioni, gli scambiatori di calore tubolari possono essere responsabili della tensocorrosione da cloruri. È più probabile che si sviluppino cricche da stress da cloruro su un lato del guscio se la temperatura supera i 60 ° C. Gli AISI 304 e 316 sono sensibili a questo problema e esiste il rischio di frattura da tensocorrosione quando utilizzati negli evaporatori di zucchero dove gli acciai inossidabili ferritici possono essere utilizzato invece. L'acciaio inossidabile ferritico AISI 441 è stato ampiamente utilizzato nell'industria dello zucchero, in particolare l'AISI 439. Nell'uso pratico, la scelta delle tubazioni è sviluppata in acciaio inossidabile 304 e acciaio inossidabile 439. Acciaio inossidabile 304 per tubi più corti e 439 per tubi più lunghi.

Acciaio inossidabile 304: l'acciaio può essere selezionato quando la lunghezza del tubo è inferiore a 3 metri. Il coefficiente di dilatazione termica di 304 l'acciaio inossidabile è 1,8×10-2 mm/m℃, che è molto più grande di quello dell'acciaio al carbonio. Quando la temperatura del recipiente è elevata, lo stress termico del tubo è elevato. I tubi in acciaio inossidabile AISI 304 sono stati ricotti dopo la saldatura continua in fabbrica.

Acciaio inossidabile 439: ASTM439 è un acciaio inossidabile ferritico stabilizzato al titanio (17% ~ 19%Cr) utilizzato per evaporatori o serpentine fino a 5 m di lunghezza. Il rischio di frattura da tensocorrosione è maggiore quando la lunghezza del tubo è superiore a 7 m, la concentrazione di cloruro è elevata e il grado di deformazione a freddo è elevato. Negli acciai inossidabili ferritici come AISI 439 non si verifica alcuna frattura da tensocorrosione. Per evitare la corrosione interstiziale, se la resistenza alla corrosione e le condizioni igieniche lo consentono, le persone solitamente utilizzano lo scambiatore di calore con l'involucro in lamiera di acciaio al carbonio spessa e la parete interna di spessore sottile Tubo in acciaio AISI439. In questo modo, l'acciaio al carbonio può fornire protezione catodica al tubo in acciaio inossidabile a parete sottile e può ridurre i costi di progettazione e produzione e prolungare la durata.

 

 

La scelta del materiale in acciaio inossidabile per il birrificio

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L'acciaio inossidabile è ampiamente utilizzato nell'industria alimentare e delle bevande grazie alla sua resistenza alle alte temperature, alla corrosione e alle proprietà igieniche. Rispetto ad altri settori come la produzione di petrolio e gas, i recipienti e i tubi per la produzione della birra vengono puliti regolarmente utilizzando il CIP (pulizia del sito). Per ottenere i migliori risultati di pulizia è fondamentale un buon trattamento superficiale dei contenitori e dei tubi. Dagli anni '60, i processi industriali di produzione della birra utilizzati per produrre contenitori e serbatoi hanno spesso utilizzato l'acciaio inossidabile AISI 304, o AISI316e acciaio inossidabile duplex 2205. La resistenza alla corrosione di 2205 l'acciaio inossidabile è paragonabile a quello di AISI304 mentre la resistenza è maggiore e non è facile produrre cracking da cloruro quando la temperatura è superiore a 60 ℃. Il malto, il mosto e la birra schiacciati non corrodono l'acciaio inossidabile, nemmeno al punto di ebollizione. Tuttavia, l'acciaio inossidabile lavorato a freddo è soggetto a fessurazioni da cloruri se utilizzato a temperature superiori a 60 ℃. In generale, anche la soluzione di infusione non corrode l'acciaio inossidabile AISI 304. Solo nella produzione della birra con acqua dolce è possibile scegliere l'acciaio inossidabile AISI 316 a causa dell'elevato contenuto di cloruro.

La rottura del cloruro può verificarsi nei tubi e nei contenitori a pareti sottili a causa della loro suscettibilità allo stress da trazione. Se il recipiente perde, è spesso dovuto a una qualità di saldatura inferiore agli standard o a un carico di fatica elevato. Il CIP (pulizia sul campo) non corrode l'acciaio inossidabile, ma in condizioni estreme può causare fessurazioni da cloruri sull'acciaio inossidabile con un elevato grado di formatura a freddo. I meccanismi di rottura per corrosione da fatica e tensocorrosione sono simili. Un esempio di corrosione per fatica in un serbatoio di saccarificazione è l'apertura di un contenitore per cereali. Dopo la macinazione e il riscaldamento, i chicchi vengono separati dal mosto e scaricati attraverso l'apertura del granaio. L'impatto e il carico elevato del grano scaricato producono crepe da corrosione da fatica lungo il bordo di saldatura nell'area direttamente opposta all'imboccatura del magazzino. La perdita in alcuni punti è dovuta alla scarsa qualità. Il contenitore del mosto potrebbe rompersi dall'esterno verso l'interno a causa della rottura del cloruro e dell'affaticamento termico. Se si verifica un'elevata sollecitazione interna della saldatura durante la saldatura del tubo a spirale riscaldato a vapore, potrebbero verificarsi fessurazioni lungo tutta la parete del serbatoio in acciaio inossidabile.

Sensibilità dell'acciaio inossidabile

AISI 304 o Acciaio inossidabile 316 ha un contenuto di carbonio < 0,08% e può essere sensibilizzato se esposto a 500 ~ 800 ℃ per un dato periodo di tempo, cosa che può verificarsi durante la saldatura. Pertanto la saldatura provoca la sensibilizzazione della “zona termicamente alterata” lungo la saldatura.

La sensibilizzazione porterà alla formazione di carburo di cromo ai bordi dei grani, con conseguente scarso cromo ai bordi dei grani, facile causa di corrosione intergranulare dell'acciaio inossidabile nel caso di pareti spesse del tubo (BBB 0,2 ~ 3 mm). Per evitare questa situazione, spesso si sceglie “acciaio saldabile”: come l’acciaio di qualità L, come 304L, 316L, il cui contenuto di carbonio è inferiore a 0,03%; Acciaio stabilizzato al titanio: 321.316 Ti.

 

Trattamento della superficie

Per la resistenza alla corrosione dell'acciaio inossidabile sono importanti la qualità della saldatura, la zona interessata dal calore, la rugosità superficiale e lo stato dello strato protettivo di ossido. Lo stato superficiale dell'acciaio inossidabile è particolarmente importante per l'industria alimentare e delle bevande e per l'industria farmaceutica. I problemi di corrosione nei birrifici sono spesso causati da condizioni superficiali irregolari. Durante la fabbricazione (saldatura, trattamento termico, rettifica, ecc.), lo strato di ossido di cromo passivato viene danneggiato, riducendo così la resistenza alla corrosione. Un gas protettivo insufficiente utilizzato nella saldatura dell'acciaio inossidabile porterà alla formazione di un colore di rinvenimento a caldo. Questi colori porosi a tempra termica sono composti da vari ossidi che tendono ad assorbire ioni come gli ioni cloruro, riducendo la resistenza alla corrosione e non riuscendo a proteggere il metallo di base.

Se i fattori termici o altri tipi di contaminanti sono inaccettabili, è necessario utilizzare qualche tipo di finitura metallica per risolverli. Il decapaggio o la passivazione possono rimuovere il vecchio strato di ossido, il colore di ritorno del calore e altri contaminanti, consentendo così il completo recupero della pellicola di ossido di cromo passivato. Il processo di decapaggio più comune consiste nell'immergere i tubi di acciaio inossidabile in una soluzione acida mista di acido nitrico e acido fluoridrico, che può essere effettuato anche mediante un sistema a spruzzo o di risciacquo delle tubazioni. Sebbene la superficie dell'acciaio inossidabile sia attiva dopo il decapaggio, entro 24 ore può formarsi un film di passivazione a causa della reazione del cromo con l'ossigeno presente nell'aria, ma in alcuni casi la passivazione è facilitata chimicamente dall'uso di acido nitrico.

 

Saldatura

Le saldature e le zone alterate dal calore sono spesso causa di corrosione. Per i birrifici e altre industrie alimentari, i difetti nelle saldature, come la mancanza di penetrazione, sono di fondamentale importanza, causando problemi di igiene e sterilizzazione. Ingegneri e acquirenti spesso identificano condizioni di saldatura inadeguate e procedure di saldatura che non possono essere eseguite correttamente. Il risultato sono saldature di scarsa qualità e condizioni superficiali nella costruzione che deve essere completata.

Il riscaldamento termico è causato dall'assorbimento della luce in uno strato di ossido trasparente, a causa dei diversi spessori dello strato di ossido. Poiché i colori hanno coefficienti di rifrazione diversi, lo strato di ossido dall’aspetto blu può riflettere solo la luce blu e assorbire altra luce. Gli strati di ossido più spessi hanno più fori rispetto agli strati di ossido sottili completamente trasparenti, pertanto, strati di ossido più spessi ridurranno la resistenza alla corrosione e la non adesione dell'acciaio inossidabile. Per la maggior parte degli standard è accettabile un colore paglierino chiaro del ritorno di calore; Tutti gli altri colori di ritorno termico come il rosso e il blu non sono accettabili. L'industria farmaceutica non consente il rinvenimento a caldo.

La geometria della saldatura dovrà essere quanto più regolare possibile. Le saldature qualificate non danneggeranno la superficie metallica del substrato. La corrosione spesso inizia all'interno di un minuscolo foro stenopeico all'inizio/fine di una saldatura.

In teoria, non ci sono piccoli fori di spillo, allentamenti o altri dossi all'inizio/fine. Una buona penetrazione della saldatura è molto importante. Le tubazioni devono essere ben simmetriche e la larghezza della saldatura deve essere fissa.

 

Ruvidezza della superficie

La rugosità superficiale influisce sulle proprietà igieniche e di corrosione dell'acciaio inossidabile. La resistenza alla corrosione della superficie elettrolucidata è la migliore, seguita dalla superficie lucidata meccanicamente. In generale l'industria della birra e l'industria alimentare non obbligano comunque all'utilizzo di superfici elettrolucidate, ottenendo così ottime condizioni igieniche e di facile pulizia. La maggior parte dei tubi vengono ricotti in bianco durante la produzione. Poiché il processo di ricottura in bianco migliora notevolmente la qualità, il decapaggio all'interno di tali tubi spesso non viene eseguito a meno che la superficie del materiale non abbia un forte ritorno di calore o sia contaminata da ferro. La lamiera di acciaio inossidabile ha spesso una superficie 2B, ha buone prestazioni superficiali. Nei birrifici vengono comunemente utilizzati tubi in acciaio inossidabile a parete sottile e saldati diritta, con finiture 2B e talvolta un'altra finitura (spazzolata o lucidata) all'esterno. I tubi estrusi in acciaio inossidabile non sono comunemente utilizzati nei birrifici; sono utilizzati per scopi ad alta pressione.

Confronto tra lamiera d'acciaio 301, 301L, 301LN

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L'acciaio inossidabile 301 è un tipo di acciaio inossidabile austenitico con un elevato tasso di incrudimento. La sua resistenza alla trazione può arrivare fino a 1300 MPa o più. Sono disponibili piastre 301 laminate a freddo con indurimento da duro a completo da 1/16 e mantengono una duttilità sufficiente in condizioni di indurimento di 1/2. Può essere utilizzato per componenti di aeromobili, componenti strutturali di edifici, in particolare componenti di carrozze ferroviarie dopo la laminazione o piegatura. Le lamiere laminate a freddo con indurimento da 3/4 a indurimento completo devono essere utilizzate per la progettazione di componenti semplici che richiedono elevata resistenza all'usura ed elasticità. IL 301L e 301LN sono versioni a basso contenuto di carbonio e versioni ad alto contenuto di azoto del 301. Se è richiesta una migliore duttilità o si devono saldare profili a sezione spessa, è preferibile il 301L a basso contenuto di carbonio. Il contenuto di azoto più elevato del 301Ln può compensare il contenuto di carbonio inferiore. Sono specificati in ASTM A666, JIS G4305 e EN 10088-2.

 

Composizione chimica di 301, 301L, 301LN

Grado C Mn Sì P S Cr Ni N
301 ≤0,15 2.0 1.0 0.045 0.03 16.0-18.0 6.0-8.0 0.1
301L ≤0,03 2.0 1.0 0.045 0.03 16.0-18.0 6.0-8.0 0.2
201LN ≤0,03 2.0 1.0 0.045 0.03 16.5-18.5 6.0-8.0 0.07-0.2

 

Proprietà meccaniche di 301, 301L, 301LN

301 Tempra

ASTM A666

 Resistenza alla trazione, Mpa Limite di snervamento 0,2%, Mpa Allungamento (in 50mm)spessore>0,76mm Durezza, Rockwell
Ricotto 515 205 40 /
1/16 duro 620 310 40 /
1/8 duro 690 380 40 /
1/4 duro 860 515 25 25-32
1/2 duro 1035 760 18 32-37
3/4 duro 1205 930 12 37-41
Pieno duro 1275 965 9 41+

 

Specifica di 301, 301L, 301LN

Grado UNS n Euronorma JIS
NO Nome
301 S30100 1.4319 X5CrNi17-7 SUS 301
301L S30103 / / SUS 301L
201LN S30153 1.4318 X2CrNiN18-7 /

Resistenza alla corrosione

Simile a Acciaio inossidabile 304, ha una buona resistenza alla corrosione a temperature normali e in applicazioni con corrosione lieve.

Resistenza al calore

Buona resistenza all'ossidazione a temperature fino a 840°C (uso intermittente) e 900°C (uso continuo). L'esposizione superiore a 400°C provoca una graduale perdita dell'effetto di incrudimento e la resistenza a 800°C equivale a 301 di ricottura. In condizioni di scorrimento viscoso, la resistenza del 301 incrudito diminuisce addirittura fino a diventare inferiore a quella del 301 ricotto.

Trattamento di soluzione (ricottura).

Riscaldato a 1010-1120°C e rapidamente raffreddato e ricotto a circa 1020°C. Il trattamento termico non lo indurirà.

Lavoro a freddo

acciaio inossidabile 301 e la sua versione a basso tenore di carbonio 301L per le esigenze di occasioni ad alta resistenza. Ha un tasso di incrudimento molto elevato di circa 14MPa/%Ra (per ogni 1% di riduzione della superficie di lavoro a freddo, la resistenza alla trazione aumenta di 14MPa), la laminazione a freddo e la formatura a freddo possono raggiungere una resistenza molto elevata, una parte dell'austenite da incrudimento convertita in martensite. Il 301 non è magnetico in condizioni di ricottura, ma è fortemente magnetico dopo la lavorazione a freddo.

Saldatura

Il 301 può essere utilizzato per tutti i metodi di saldatura standard e per le saldature 301 è possibile utilizzare soprattutto il metallo d'apporto 308L. Le saldature in acciaio inossidabile 301 devono essere ricotte per una resistenza alla corrosione ottimale, mentre le saldature 301L o 301Ln non richiedono ricottura. Sia la saldatura che la ricottura post-saldatura riducono l'elevata resistenza causata dalla laminazione a freddo, quindi la saldatura a punti viene spesso utilizzata per assemblare parti 301 laminate a freddo che presentano una piccola zona influenzata dal calore e la resistenza dell'intera parte non viene quasi ridotta.

Applicazioni tipiche

Parti strutturali di veicoli ferroviari: profilatura, piegatura o stiramento in profili, anche in lamiera. Fusoliera dell'aereo, rimorchio stradale, coprimozzo dell'auto, supporto del tergicristallo, molla del tostapane, dispositivo della stufa, telaio dello schermo, facciata continua, ecc.