De keuze van roestvrij staalmateriaal voor de industriële voedingsmiddelen- en drankenindustrie

De meeste uitdagingen waarmee het gebruik van roestvrij staal in de zuivel- en andere voedselverwerkende industrieën te maken krijgt, houden verband met warmtewisselaars en natuurlijk oppervlaktewater zoals bronwater. Net als brouwerijen maken de meeste voedselgerelateerde industrieën vaak gebruik van hete media die worden verwarmd door stoom of gekoeld door water, wat gepaard gaat met pasteurisatie en sterilisatie, en stuiten daarom vaak op problemen zoals spanningscorrosiescheuren. Over het algemeen corrodeert voedselverwerking standaard roestvrij staal zoals AISI304 of 316. Het brede scala aan verwerkingsmethoden in deze industrie leidt echter tot veel verschillende corrosiefouten. Zoals:

• Erosie/corrosie in roestvrijstalen melkwarmtewisselaars.
• Uniforme corrosie veroorzaakt door melkzuur en andere organische zuren bij hoge temperaturen.
• Microbiële corrosie veroorzaakt door oppervlaktewater of bronwater.
• Spanningscorrosiescheuren, voornamelijk “chloridescheuren”.
• Corrosiemoeheid veroorzaakt door trillingen.

 

Bij platenwarmtewisselaars in de zuivelindustrie worden wei, melk en proceswater verwerkt via platenwarmtewisselaars van roestvrij staal 1.4401, zoals weergegeven in onderstaande tabel.

Producten	Inlaattemperatuur, ℃	Uitlaattemperatuur，℃	Druk
Wei	30	10	Medium
Melk	7	30	Hoog
Water verwerken	57	14	Laag

 

Om het lekken van besmet voedsel te voorkomen, wordt de druk van het proceswater zo laag mogelijk gehouden. Lekkage treedt op wanneer de dunne platen op het drukpunt met elkaar botsen, wat wordt veroorzaakt door vermoeiingsscheuren in de dunne dwarsdoorsnede nadat het drukpunt is geërodeerd en gecorrodeerd. Metallografisch microscopisch onderzoek van de doorsnede toont aan dat er geen spanningscorrosiescheuren zijn opgetreden. Omdat de lage druk zich aan de proceswaterzijde bevindt, gekoppeld aan drukschommelingen en vloeistofstroomtrillingen, treedt er aan deze zijde erosie/corrosie op. De manier om de fysieke botsing van de platen te voorkomen is door de druk en drukschommelingen te veranderen of de afstand tussen de platen te vergroten.

 

Microbiële corrosie veroorzaakt door bronwater

De voedingsindustrie maakt doorgaans gebruik van bronwater. Het ijzergehalte in bronwater is vrij hoog, wat ijzergerelateerde bacteriën kan activeren en ernstige corrosie kan veroorzaken. Een van de meest gebruikte waterbehandelingsmethoden is het verwijderen van ijzer uit bronwater om het voedsel beter te laten smaken en om corrosie van verpakkings- en verwerkingsapparatuur na het reinigen en spoelen te voorkomen. Oppervlakte- en bronwater bevatten ook een aantal soorten micro-organismen die zowel onder aerobe als anaerobe omstandigheden actief zijn. Aërobe ijzergerelateerde bacteriën oxideren ijzerionen, terwijl anaërobe ijzergerelateerde bacteriën ijzerionen verminderen. Deze twee reacties worden uiteindelijk geclassificeerd als microbiële corrosie (MIC). Andere micro-organismen kunnen ook actief zijn in het water, zoals zwavelzuurreducerende bacteriën en zuurproducerende bacteriën. In dezelfde biofilm kunnen aerobe bacteriën en (onder) anaerobe bacteriën actief zijn.

Bij gebruik van bronwater om ingeblikte groenten te behandelen (spoelen en afkoelen na pasteurisatie). Waar water lange tijd niet stroomt, zullen 316L gefabriceerde leidingen binnen zes maanden gaan lekken vanwege de hoge temperatuur van het water. Het bronwater zelf is koud (onder de 10°C), maar kan in de zomer gemakkelijk oplopen tot 30°C als het langere tijd in de leiding stilstaat. Vergeleken met Legionella vormden corrosieve biofilms zich met hogere activiteitssnelheden bij hogere temperaturen.

 

Putcorrosie veroorzaakt door chloordesinfectie en sterilisatie

Natriumhypochloriet wordt vaak gebruikt bij het reinigen en desinfecteren van roestvrijstalen apparatuur. Als de concentratie natriumhypochloriet te hoog is of de reinigings- en desinfectietijd te lang is, zal natriumhypochloriet ernstige corrosie van roestvrij staal veroorzaken, vooral als de temperatuur boven de 25℃ komt.

 

Spanningscorrosie breuk

Er bestaat een risico op breuk door chloride-spanningscorrosie bij temperaturen boven 60 ° C. Naarmate koude vervorming, trekspanning en chloridegehalte toenemen, neemt het risico toe. Vergeleken met de koudvervormde buis zonder uitgloeien, is de gegloeide buis ongevoelig voor breuk door chloridespanningscorrosie. De buitenkant van gelaste stalen buizen met rechte naad die in de zuivelindustrie worden gebruikt, is veel gevoeliger voor chloride vanwege trekspanningen in het profiel die worden veroorzaakt door buiging tijdens het productieproces. In andere toepassingen kunnen buisvormige warmtewisselaars verantwoordelijk zijn voor scheurvorming door spanningscorrosie door chloride. Het is waarschijnlijker dat chloridespanningsscheuren ontstaan aan één zijde van de schaal als de temperatuur hoger wordt dan 60 ° C. AISI 304 en 316 zijn gevoelig voor dit probleem en er bestaat een risico op breuk door spanningscorrosie bij gebruik in suikerverdampers waar ferritisch roestvrij staal kan worden gebruikt. in plaats daarvan worden gebruikt. Ferritisch roestvast staal AISI 441 wordt veel gebruikt in de suikerindustrie, vooral AISI 439. In de praktijk wordt de keuze voor leidingwerk ontwikkeld in roestvast staal 304 en roestvast staal 439. 304 roestvrij staal voor kortere pijpen en 439 voor langere pijpen.

304 roestvrij staal: Het staal kan worden geselecteerd als de lengte van de buis minder dan 3 meter bedraagt. De thermische uitzettingscoëfficiënt van 304 roestvrij staal is 1,8×10-2 mm/m℃, wat veel groter is dan dat van koolstofstaal. Wanneer het vat een hoge temperatuur heeft, is de thermische spanning van de buis hoog. AISI 304 roestvrijstalen buizen werden in de fabriek gegloeid na rechte naadlassen.

439 roestvrij staal: ASTM439 is een titaniumgestabiliseerd ferritisch roestvrij staal (17% ~ 19%Cr) dat wordt gebruikt voor verdampers of spiralen met een lengte tot 5 m. Het risico op breuk door spanningscorrosie is groter wanneer de lengte van de buis meer dan 7 m bedraagt, de chlorideconcentratie hoog is en de mate van koude vervorming hoog is. Er treedt geen spanningscorrosiefractuur op in ferritisch roestvrij staal zoals AISI 439. Om spleetcorrosie te voorkomen, gebruiken mensen, als de corrosieweerstand en de hygiënische omstandigheden dit toelaten, meestal de warmtewisselaar met een dikke koolstofstalen schaal en een dunne binnenwand. AISI439 stalen buis. Op deze manier kan koolstofstaal kathodische bescherming bieden voor de dunwandige roestvrijstalen buis, de ontwerp- en productiekosten verlagen en de levensduur verlengen.