Wybór materiału ze stali nierdzewnej dla browaru

Stal nierdzewna jest szeroko stosowana w przemyśle spożywczym i napojów ze względu na jej odporność na wysoką temperaturę, odporność na korozję i właściwości higieniczne. W porównaniu z innymi obszarami, takimi jak produkcja ropy i gazu, zbiorniki i rury do warzenia piwa są regularnie czyszczone za pomocą CIP (czyszczenie miejsca). Aby uzyskać najlepsze rezultaty czyszczenia, kluczowe znaczenie ma dobre przygotowanie powierzchni zbiorników i rur. Od lat sześćdziesiątych XX wieku w przemysłowych procesach warzenia piwa stosowanych do produkcji pojemników i zbiorników często wykorzystuje się stal nierdzewną AISI 304 lub AISI 316i stal nierdzewna duplex 2205. Odporność na korozję 2205 stal nierdzewna jest porównywalna z stalą nierdzewną AISI 304 podczas gdy wytrzymałość jest wyższa i nie jest łatwo wywołać pękanie chlorkowe, gdy temperatura jest wyższa niż 60 ℃. Puree ze słodu, brzeczki i piwa nie powodują korozji stali nierdzewnej, nawet w temperaturze wrzenia. Jednakże stal nierdzewna hartowana na zimno jest podatna na pękanie chlorkowe, gdy jest używana w temperaturze powyżej 60 ℃. Ogólnie rzecz biorąc, roztwór do parzenia nie powoduje korozji stali nierdzewnej AISI 304. Tylko do warzenia piwa przy użyciu miękkiej wody można wybrać stal nierdzewną AISI 316 ze względu na wysoką zawartość chlorków.

Pękanie chlorków może wystąpić w cienkościennych rurach i naczyniach ze względu na ich podatność na naprężenia rozciągające. Jeśli zbiornik przecieka, jest to często spowodowane niską jakością spawania lub dużym obciążeniem zmęczeniowym. CIP (czyszczenie terenowe) nie powoduje korozji stali nierdzewnej, ale w ekstremalnych warunkach może powodować pękanie chlorkowe na stali nierdzewnej o wysokim stopniu formowania na zimno. Mechanizmy korozji zmęczeniowej i korozji naprężeniowej są podobne. Przykładem korozji zmęczeniowej w zbiorniku scukrzającym jest otwarcie zasobnika na ziarno. Po zacieraniu i podgrzewaniu ziarna oddziela się od brzeczki i wyładowuje przez otwór w stodole. Uderzenie i duże obciążenie wyładowywanego ziarna powodują pęknięcia korozyjne zmęczeniowe wzdłuż krawędzi spoiny w obszarze bezpośrednio naprzeciw wylotu magazynu. Wycieki w niektórych miejscach wynikają ze złej jakości. Pojemnik na brzeczkę może pękać od zewnątrz do wewnątrz z powodu pękania chlorkowego i zmęczenia cieplnego. Jeżeli podczas spawania rur spiralnych podgrzewanych parą wystąpią duże naprężenia wewnętrzne, może dojść do pęknięć na całej ścianie zbiornika ze stali nierdzewnej.

Wrażliwość stali nierdzewnej

AISI 304 lub Stal nierdzewna 316 ma zawartość węgla < 0,08% i może być uczulony pod wpływem ekspozycji na temperaturę 500 ~ 800 ℃ przez dany okres czasu, co może wystąpić podczas spawania. Dlatego spawanie powoduje uczulenie „strefy wpływu ciepła” wzdłuż spoiny.

Uczulenie doprowadzi do powstania węglika chromu na granicach ziaren, czego skutkiem będzie słaba zawartość chromu na granicach ziaren, łatwa do spowodowania korozja międzykrystaliczna stali nierdzewnej w przypadku grubej ścianki rury (BBB 0 2 ~ 3 mm). Aby uniknąć takiej sytuacji często wybieramy „stal spawalną”: np. stal gatunku L, np 304L, 316L, w którym zawartość węgla jest mniejsza niż 0,03%; Stal stabilizowana tytanem: 321 316 Ti.

 

Obróbka powierzchniowa

Dla odporności stali nierdzewnej na korozję ważna jest jakość spoiny, strefa wpływu ciepła, chropowatość powierzchni oraz stan ochronnej warstwy tlenku. Stan powierzchni stali nierdzewnej jest szczególnie ważny w przemyśle spożywczym i farmaceutycznym. Problemy z korozją w browarach są często spowodowane nierównymi warunkami powierzchniowymi. Podczas produkcji (spawanie, obróbka cieplna, szlifowanie itp.) pasywowana warstwa tlenku chromu ulega uszkodzeniu, zmniejszając w ten sposób odporność na korozję. Niewystarczająca ilość gazu ochronnego stosowanego podczas spawania stali nierdzewnej doprowadzi do powstania koloru odpuszczanego na gorąco. Te porowate barwniki do odpuszczania termicznego składają się z różnych tlenków, które mają tendencję do pochłaniania jonów, takich jak jony chlorkowe, zmniejszając odporność na korozję i nie chroniąc metalu nieszlachetnego.

Jeśli nie można zaakceptować zanieczyszczeń termicznych lub innego rodzaju, należy zastosować metalowe wykończenie, aby je usunąć. Trawienie lub pasywacja może usunąć starą warstwę tlenku, podgrzać kolor i inne zanieczyszczenia, umożliwiając w ten sposób całkowitą regenerację pasywowanej warstwy tlenku chromu. Najpopularniejszym procesem trawienia jest zanurzenie rur ze stali nierdzewnej w mieszanym kwaśnym roztworze kwasu azotowego i kwasu fluorowodorowego, co można również przeprowadzić za pomocą natrysku lub systemu płukania rurociągów. Chociaż powierzchnia stali nierdzewnej jest aktywna po wytrawieniu, w ciągu 24 godzin może powstać film pasywacyjny w wyniku reakcji chromu z tlenem z powietrza, ale w niektórych przypadkach pasywacja jest wspomagana chemicznie przez użycie kwasu azotowego.

 

Spawalniczy

Spoiny i strefy wpływu ciepła są często przyczyną korozji. W browarach i innych gałęziach przemysłu spożywczego wady spoin, takie jak brak penetracji, mają ogromne znaczenie i powodują problemy z higieną i sterylizacją. Inżynierowie i nabywcy często identyfikują niewłaściwe warunki spawania i procedury spawania, których nie można wykonać prawidłowo. Rezultatem jest niska jakość spoin i stan powierzchni konstrukcji, którą należy wykonać.

Ponowne nagrzewanie termiczne jest spowodowane absorpcją światła przez przezroczystą warstwę tlenku, co wynika z różnej grubości warstwy tlenku. Ponieważ kolory mają różne współczynniki załamania światła, wyglądająca na niebiesko warstwa tlenku może odbijać tylko światło niebieskie i pochłaniać inne światło. Grubsze warstwy tlenku mają więcej otworów niż w pełni przezroczyste cienkie warstwy tlenku, dlatego grubsze warstwy tlenku zmniejszą odporność na korozję i nieprzylepność stali nierdzewnej. W przypadku większości standardów dopuszczalny jest jasnosłomkowy kolor wymiennika ciepła; Wszystkie inne kolory odbijające ciepło, takie jak czerwony i niebieski, są niedopuszczalne. Przemysł farmaceutyczny nie pozwala na hartowanie na gorąco.

Geometria spoiny powinna być możliwie regularna. Kwalifikowane spoiny nie uszkodzą metalowej powierzchni podłoża. Korozja często zaczyna się w maleńkim otworze na początku/końcu spoiny.

Teoretycznie nie ma żadnych drobnych dziurek, luzów ani innych nierówności na początku/końcu. Dobra penetracja spoiny jest bardzo ważna. Rurociągi muszą być dobrze symetryczne, a szerokość spoiny powinna być stała.

 

Chropowatość powierzchni

Chropowatość powierzchni wpływa na właściwości higieniczne i korozyjne stali nierdzewnej. Najlepsza jest odporność na korozję powierzchni elektropolerowanej, a następnie powierzchni polerowanej mechanicznie. Ogólnie rzecz biorąc, przemysł piwny i spożywczy nie wymuszają stosowania powierzchni elektropolerowanych, jednakże takich powierzchni, uzyskując w ten sposób doskonałe warunki sanitarne i łatwość czyszczenia. Większość rur jest wyżarzana w trakcie produkcji. Ponieważ proces wyżarzania jasnego znacznie poprawia jakość, wytrawianie wewnątrz takich rur często nie jest przeprowadzane, chyba że powierzchnia materiału ma silne odbarwienie spowodowane ciepłem lub jest zanieczyszczona żelazem. Blacha ze stali nierdzewnej często ma powierzchnię 2B, mają dobre właściwości powierzchniowe. W browarach najczęściej stosuje się cienkościenne, spawane prosto rury ze stali nierdzewnej, z wykończeniem 2B, a czasami innym wykończeniem (szczotkowaniem lub polerowaniem) na zewnątrz. Rury wytłaczane ze stali nierdzewnej nie są powszechnie stosowane w browarach; są one wykorzystywane do celów wysokociśnieniowych.