La scelta del materiale in acciaio inossidabile per il birrificio

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 le tubazioni per la produzione della birra vengono puliti regolarmente utilizzando CIP (pulizia del sito). Per ottenere i migliori risultati di pulizia, è fondamentale un buon trattamento superficiale di contenitori e tubi. Dagli anni '1960, i processi industriali di produzione della birra utilizzati per fabbricare contenitori e serbatoi hanno spesso utilizzato acciaio inossidabile AISI 304, o AISI 316e acciaio inossidabile duplex 2205. La resistenza alla corrosione di 2205 l'acciaio inossidabile è paragonabile a quello di AISI 304 mentre la forza è maggiore e non è facile produrre fessurazioni da cloruro quando la temperatura è superiore a 60 ℃. Il purè di malto, mosto e birra non corrodono l'acciaio inossidabile, nemmeno al punto di ebollizione. Tuttavia, l'acciaio inossidabile lavorato a freddo è soggetto a fessurazioni da cloruro se utilizzato sopra i 60 ℃. In generale, anche la soluzione di infusione non corrode l'acciaio inossidabile AISI 304. Solo nella produzione di birra con acqua dolce, l'acciaio inossidabile AISI 316 può essere scelto a causa dell'alto contenuto di cloruri.

La rottura del cloruro può verificarsi in tubi e recipienti a parete sottile a causa della loro suscettibilità allo stress di trazione. Se il serbatoio perde, è spesso dovuto a una qualità di saldatura scadente o a un elevato carico di fatica. CIP (pulizia sul campo) non corrode l'acciaio inossidabile, ma in condizioni estreme può causare fessurazioni da cloruro su acciaio inossidabile con un alto grado di deformazione a freddo. I meccanismi di rottura per corrosione da fatica e tensocorrosione sono simili. Un esempio di corrosione da fatica in un serbatoio saccarificante è l'apertura di un silo per cereali. Dopo l'ammostamento e il riscaldamento, i chicchi vengono separati dal mosto e scaricati attraverso l'apertura del granaio. L'impatto e l'elevato carico del grano scaricato producono crepe per 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 da calore. Se si verifica un'elevata sollecitazione interna della saldatura durante la saldatura di tubi a spirale riscaldati a vapore, possono verificarsi fessurazioni in 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 determinato periodo di tempo, 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 scarsa quantità di cromo ai bordi dei grani, facile da causare corrosione intergranulare dell'acciaio inossidabile nel caso di pareti spesse del tubo (BBB 0 2 ~ 3 mm). Per evitare questa situazione, spesso scegli "acciaio saldabile": come l'acciaio di grado L, come such 304L, 316L, il cui contenuto di carbonio è inferiore allo 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 e la zona termicamente alterata, la rugosità superficiale e le condizioni dello strato protettivo di ossido. La condizione superficiale dell'acciaio inossidabile è particolarmente importante per l'industria alimentare e delle bevande e 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 tempera 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 le termiche o altri tipi di contaminanti sono inaccettabili, è necessario utilizzare un qualche tipo di finitura metallica per affrontarli. Il decapaggio o la passivazione possono rimuovere il vecchio strato di ossido, riscaldare il colore e altri contaminanti, consentendo così il completo recupero del film di ossido di cromo passivato. Il processo di decapaggio più comune consiste nell'immergere i tubi in acciaio inossidabile in una soluzione acida mista di acido nitrico e acido fluoridrico, che può essere eseguita anche mediante un sistema di risciacquo a spruzzo o tubazioni. Sebbene la superficie dell'acciaio inossidabile sia attiva dopo il decapaggio, entro 24 ore si può formare un film di passivazione a causa della reazione del cromo con l'ossigeno nell'aria, ma in alcuni casi la passivazione è facilitata chimicamente dall'uso di acido nitrico.

 

Saldatura

Saldature e zone termicamente alterate 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 di 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 dorso di calore; Tutti gli altri colori di ritorno del calore come il rosso e il blu sono inaccettabili. L'industria farmaceutica non consente il rinvenimento a caldo.

La geometria della saldatura deve essere il 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/alla fine di una saldatura.

In teoria, non ci sono piccoli fori, allentamenti o altri dossi all'inizio/alla 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 anticorrosive 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 all'uso di superfici elettrolucidate, tuttavia tali superfici, ottenendo così ottime condizioni igienico-sanitarie e facilità di pulizia. La maggior parte dei tubi viene ricotta 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 colore del retro del calore o sia contaminata dal ferro. La lamiera di acciaio inossidabile ha spesso una superficie 2B, ha buone prestazioni superficiali. Nei birrifici, i tubi in acciaio inossidabile a parete sottile e saldati sono più comunemente usati, con finiture 2B e talvolta un'altra finitura (spazzola o lucidatura) all'esterno. I tubi estrusi in acciaio inossidabile non sono comunemente usati nei birrifici; sono utilizzati per scopi ad alta pressione.