アーカイブ カテゴリー: ニュース

ステンレス鋼は、耐熱性、耐腐食性、衛生性などの特性から、食品・飲料業界で広く使用されています。石油・ガス生産などの他の分野と比較して、ビール醸造容器とパイプはCIP（現場洗浄）を使用して定期的に洗浄されています。最高の洗浄結果を得るには、容器とパイプの良好な表面処理が重要です。1960年代以降、容器とタンクの製造に使用される工業用ビール醸造プロセスでは、ステンレス鋼AISI 304、または 316 の、および二相ステンレス鋼2205。 2205 ステンレス鋼は、 304 の 強度が高く、温度が60℃を超えると塩化物割れが発生しにくいです。麦芽、麦汁、ビールなどは、沸点でもステンレス鋼を腐食しません。ただし、冷間加工したステンレス鋼は、60℃を超えると塩化物割れが発生しやすくなります。一般に、醸造溶液もAISI 304ステンレス鋼を腐食しません。軟水を使用するビール醸造の場合のみ、塩化物含有量が多いためAISI 316ステンレス鋼を選択できます。

薄肉のチューブや容器は引張応力を受けやすいため、塩化物割れが発生することがあります。容器が漏れる場合、多くの場合、溶接品質が標準以下であるか、疲労荷重が高いことが原因です。CIP（現場洗浄）はステンレス鋼を腐食しませんが、極端な条件下では、冷間成形度の高いステンレス鋼に塩化物割れが発生する可能性があります。疲労腐食と応力腐食割れの破損メカニズムは似ています。糖化タンクの疲労腐食の例は、穀物貯蔵庫の開口部です。マッシングと加熱の後、穀物は麦汁から分離され、穀物貯蔵庫の開口部から排出されます。排出された穀物からの衝撃と高負荷により、貯蔵庫の口の真向かいの領域で溶接端に沿って疲労腐食割れが発生します。いくつかの場所での漏れは、品質が悪いためです。麦汁容器は、塩化物割れと熱疲労により、外側から内側に割れることがあります。蒸気加熱スパイラルパイプの溶接中に高い溶接内部応力がある場合、ステンレス鋼容器の壁全体に割れが発生する可能性があります。

ステンレス鋼の感度

AISI 304または 316ステンレス 炭素含有量は0.08%未満であり、一定時間500〜800℃にさらされると鋭敏化する可能性がありますが、これは溶接中に発生する可能性があります。そのため、溶接は溶接部に沿った「熱影響部」の鋭敏化を引き起こします。

鋭敏化により粒界に炭化クロムが形成され、粒界のクロムが不足し、厚い管壁（BBB 0 2〜3mm）の場合、ステンレス鋼の粒界腐食が発生しやすくなります。この状況を回避するために、多くの場合、「溶接可能な鋼」を選択します。たとえば、Lグレードの鋼などです。 304L、316L、炭素含有量が0.03%未満。チタン安定化鋼：321、316 Ti。

表面処理

ステンレス鋼の耐食性には、溶接品質と熱影響部、表面粗さ、保護酸化層の状態が重要です。ステンレス鋼の表面状態は、食品・飲料業界や製薬業界にとって特に重要です。醸造所での腐食問題は、表面状態の不均一性によって引き起こされることがよくあります。製造中（溶接、熱処理、研削など）に、不動態化された酸化クロム層が損傷し、耐食性が低下します。ステンレス鋼の溶接に使用される保護ガスが不十分な場合、高温焼戻し色が形成されます。これらの多孔質の高温焼戻し色は、塩化物イオンなどのイオンを吸収する傾向があるさまざまな酸化物で構成されているため、耐食性が低下し、母材を保護できません。

熱やその他の種類の汚染物質が許容できない場合は、何らかの金属仕上げを使用して対処する必要があります。酸洗いまたは不動態化により、古い酸化層、熱戻り色、その他の汚染物質が除去され、不動態化された酸化クロム膜が完全に回復します。最も一般的な酸洗いプロセスは、ステンレス鋼管を硝酸とフッ化水素酸の混合酸溶液に浸すことですが、スプレーまたは配管洗浄システムでも実行できます。ステンレス鋼の表面は酸洗い後に活性ですが、クロムと空気中の酸素の反応により 24 時間以内に不動態膜が形成されますが、硝酸の使用により化学的に不動態化が促進される場合もあります。

溶接

溶接部と熱影響部は、腐食の原因となることがよくあります。醸造所やその他の食品産業では、溶け込み不足などの溶接部の欠陥は極めて重要であり、衛生や殺菌の問題を引き起こします。エンジニアやバイヤーは、不適切な溶接条件や、正しく実行できない溶接手順を特定することがよくあります。その結果、完成しなければならない構造物の溶接部と表面状態の品質が低下します。

熱再加熱は、透明な酸化層の厚さが異なるため、光が透明な酸化層に吸収されることによって発生します。色によって屈折率が異なるため、青みがかった酸化層は青色の光のみを反射し、他の光を吸収します。酸化層が厚いほど、完全に透明な薄い酸化層よりも穴が多くなります。そのため、酸化層が厚いほど、ステンレス鋼の耐食性と非接着性が低下します。ほとんどの規格では、淡い麦わら色の熱戻しは許容されますが、赤や青などの他のすべての熱戻し色は許容されません。製薬業界では、熱間焼戻しは許可されていません。

溶接の形状はできる限り規則的である必要があります。適切な溶接は、基材の金属表面を損傷しません。腐食は、溶接の最初または最後の小さなピンホールの内側で始まることがよくあります。

理論的には、開始/終了時に小さなピンホール、緩み、その他の隆起はありません。良好な溶接の溶け込みは非常に重要です。配管は対称性を保ち、溶接の幅は固定する必要があります。

表面粗さ

表面粗さはステンレス鋼の衛生性と腐食特性に影響します。耐腐食性は電解研磨面が最も優れており、次に機械研磨面が続きます。一般に、ビール業界や食品業界では電解研磨面の使用を強制していませんが、そのような表面は優れた衛生状態と簡単な清掃を実現します。ほとんどのパイプは製造中に光輝焼鈍されています。光輝焼鈍プロセスにより品質が大幅に向上するため、材料表面にひどい熱バックカラーがある場合や鉄で汚染されている場合を除いて、このようなパイプの内部の酸洗いは行われないことがよくあります。ステンレス鋼板は2B表面を持つことが多く、表面性能が良好です。醸造所では、薄肉のストレート溶接ステンレス鋼管が最も一般的に使用され、2B仕上げで、外側に別の仕上げ（ブラシまたはポリッシュ）が施されることもあります。ステンレス鋼押し出し管は醸造所では一般的に使用されていません。高圧目的で使用されます。

オーステナイト系ステンレス鋼は最も広く使用されているステンレス鋼で、ステンレス鋼の総消費量の約75%を占めています。化学産業と石油化学産業の急速な発展により、ステンレス鋼の耐食性と強度に対する要求が高まっています。たとえば、304/304Lデュアルグレードステンレス鋼は、炭素含有量が低く、0.03%未満で304Lグレードを満たしていますが、降伏強度と引張強度は304ステンレス鋼の下限よりも高く、ステンレス鋼は次のように定義できます。 304/304L デュアルグレードのステンレス鋼、つまり、その化学組成は304Lの化学組成を満たし、機械的特性は304ステンレス鋼の要件を満たしています。同様に、ステンレス鋼板は、304H（最小0.040%）の要件を満たすのに十分な炭素含有量を持ち、304Hの粒度と強度の要件も満たしているため、304 / 304Hデュアル認証を受けることができます。316 /316L およびその他の二重グレードのステンレス鋼。

最も重要なのは、炭素とその結果生じる強度の違いです。炭素は有効なオーステナイト安定化元素であり、特に高温でステンレス鋼の強度を向上させる不純物または合金元素と考えることができます。ほとんどのオーステナイトステンレス鋼の炭素含有量は0.02%〜0.04%未満です。溶接後の耐食性を良好にするために、低炭素グレードのステンレス鋼の炭素含有量は0.030%以下に制御されます。高温強度を向上させるために、高炭素または「H」グレードの炭素含有量は0.04%またはそれよりわずかに高い値に維持されます。

面心立方構造の小さな炭素原子は、より大きなCr、Ni、Mo原子間の格子隙間にあり、転位運動を制限し、延性変形を妨げ、ステンレス鋼を強化します。溶接プロセスなどの温度上昇条件下では、炭素はクロムを豊富に含む炭化物を含むステンレス鋼マトリックスにクロムを析出させる傾向が強く、第2相は粒中心よりも粒界に析出する傾向があるため、クロム炭化物は粒界に形成されやすくなります。

クロムはステンレス鋼の耐食性を高めるために必要な元素ですが、クロム炭化物はステンレス鋼マトリックスから除去されるため、ここでの耐食性はステンレス鋼マトリックスの残りの部分よりも悪くなります。炭素含有量を増やすと温度範囲を広げることができるため、鋭敏化または耐食性の低下の時間が短縮され、炭素含有量を減らすと溶接時の炭化物の形成を遅らせたり完全に回避したりできます。304Lや316Lなどの低炭素グレードの炭素含有量は0.030%未満で、6%Moステンレス鋼などの高合金オーステナイトグレードのほとんどは炭素含有量が0.020%未満です。炭素含有量の減少による強度の低下を補うために、別の格子間元素である窒素を追加してステンレス鋼を強化することがあります。

デュアルグレードステンレス鋼は、従来のステンレス鋼の高強度と超低炭素ステンレス鋼の耐腐食性の両方を備えています。ほとんどのオーステナイト系ステンレス鋼の溶接接合部の性能が弱いという問題を解決できるため、低温LNG受入ステーション設備や大口径パイプラインに広く使用されています。デュアルグレードステンレス鋼の価格は、基本的に超低炭素ステンレス鋼と同じです。現在、中国のいくつかの製鉄所が成熟市場向けにこのグレードを供給できます。ご興味のある方は、お問い合わせください。