Из-за перечисленных основных плюсов (полный список намного длиннее), такая сталь оптимальна для пищевой промышленности. Посуду не придется через несколько лет менять, потому что она разбилась, как керамическая или треснула, как пластмассовая, проржавела или на ней облетела эмаль. Она работает в любых условиях и годится почти для всего. Производственные емкости прочные, служат долго, подходят по всем стандартам, не требуют обременительного ухода. Такая универсальность удобна и экономит средства.
Применение нержавейки в пищевой промышленности
В связи со сложившимися на сегодняшний день строгими санитарно-гигиеническими требованиями, нержавеющая сталь является одним из немногих металлов, которые допускаются к контакту с продуктами.
По европейским нормам, количество хрома и никеля, растворенных в ходе теста ISO 6486/1, не должно превышать 2 мг / кв. дм. В нержавейке содержание указанных элементов находятся на уровне менее чем 0,02 мг / кв. дм., то есть, в 100 раз ниже значения, прописанного в стандартах.
В технологических линиях пищепрома важно, чтобы рабочие поверхности меньше загрязнялись и легко чистились. Поэтому нержавеющая сталь применяется очень широко. Из нее делают емкости для транспортировки и хранения, насосы, трубопроводы и арматуру, а также узлы и детали агрегатов, работающих на всех этапах производства – подготовки сырья, смешивания или сепарации, тепловой обработки и других. Из этого же материала производят вспомогательное оборудование: столы, шкафы, стеллажи, моечные ванны.
Факты о нержавеющей стали
История появления
Работы по созданию сплава, не подверженного коррозии, велись еще в 1-й половине XIX века. В 1821 году горный инженер Пьер Бертье (Франция) обнаружил, что железо с примесью хрома хорошо сопротивляется действию кислоты. Но сделанные им столовые приборы оказались хрупкими. В 1904 году Леон Джиллет (Франция) определил и документально зафиксировал компоненты, необходимые для получения нержавейки, а также ее химические свойства. Также исследования проводили Гулле (1902, Франция), Гисен (1907, Англия) и Портевен (1909, Франция).
Первооткрывателем нержавеющей стали считается Гарри Брирли (Harry Brearly), металлург-самоучка и признанный практик из Шеффилда (Великобритания). В 1913 году он проводил эксперименты со сплавами различных металлов, с целью усовершенствования орудийных стволов, добавляя в углеродистую сталь от 6 до 15% хрома. Открытие сделал случайно. Оказалось, что один из выброшенных образцов даже через месяц продолжал блестеть, не хуже нового. Вспомнить состав по записям в дневнике было не сложно. Для пушек это не пригодилось, но Брирли понял, какое значение имеет данный факт в промышленности.
Не все ученые согласны с первенством Брирли. Приблизительно в то же время Элвуд Хейнс (Elwood Haynes, США) получил нержавейку с более высоким содержанием углерода. Двумя годами ранее, в 1911-м, ученый Ф. Моннартц (Германия) опубликовал исследования по коррозионной стойкости нержавеющих сталей. А в 1912-м Б. Штраус и Э. Маурер (Krupp Iron Works, Германия) подали заявку на материал с 21% хрома и 7% никеля. В 1924 году Хартфилд, преемник Брирли, запатентовал хромоникелевую сталь марки 18-8.
На сегодняшний день точного определения, что такое нержавеющая сталь, не существует. К этой категории принадлежат сплавы, состоящие, в основном, из железа и минимум 12% хрома, плюс никель и другие легирующие добавки. Они устойчивы от солевой, кислотной, щелочной, почвенной, атмосферной, электрохимической и других видов коррозии за счет того, что хром образует на поверхности металла защитную пленку. Притом, чем больше содержание данного минерала, тем выше сопротивляемость сплава. Присадки выбираются, в зависимости от того, какие надо получить дополнительные параметры.
В настоящее время ведутся исследования по созданию сплавов с хромом на уровне 5%, и антикоррозионной устойчивостью такой же, как при его содержании в количестве 16%. Это связано с тем, что окисление, являющееся одной из главных причин разрушения конструкций, возникает из-за неоднородности сварочных зон основного металла и шва (в металлургии «правильный» сварной шов должен состоять на 30% из металла детали и на 70% - электрода). Есть мнение, что, чем меньше добавить хрома, который создает защитную пленку, тем ниже получится неоднородность сплава.
Классы нержавеющих сталей
Аустенитная. Не магнитная. Кроме хрома, содержит никель, который повышает сопротивляемость коррозии. В данную группу входят обычные и жаропрочные стали, с увеличенным содержанием хрома (от 17 до 25%) и никеля (от 10 до 20%). При высоких температурах они не боятся окисления. Структура таких материалов обеспечивает превосходные механические свойства, что является их главным преимуществом. В производстве пищевого оборудования данный класс применяется чаще других.
Ферритная. Магнитная. Содержание хрома низкое (от 13 до 17%), углерода немного, 0,08%. Сопротивляемость коррозии лучше, чем у третьей группы. Однако, ферритная структура усложняет обрабатываемость и ухудшает механические свойства.
Мартенситная. Магнитная. Хром на уровне около 13%, углерод – умеренно, от 0,12 до 0,20%. Для повышения прочности, такие стали закаливают, с последующим отпуском. При повышении содержания углерода, усиливается сопротивляемость коррозии, поэтому из таких материалов, в частности, делают кромки режущих инструментов, работающих в условиях интенсивного окисления.
Около 95% сталей, предназначенных для производства, относятся к 1 и 2 группам. Для деталей и узлов пищевой промышленности рекомендуется тип 18 – 8 по хрому и никелю, с пониженным количеством углерода.
Градация по сопротивляемости
- Коррозионностойкая. Хорошо сопротивляется окислению в обычных и слабоагрессивных условиях.
- Жаростойкая. Устойчива против коррозии при высокой температуре в химически активной среде.
- Жаропрочная. Сохраняет свою прочность и другие механические характеристики при нагреве.
В специальной литературе (Н. И. Макиенко «Слесарное дело» и другие) может встретиться обобщение двух последних терминов. В таком случае жаростойкой (жаропрочной) сталью считают материал, который сохраняет прочность и устойчивость против коррозии при механической нагрузке, высокой температуре и химически активной окружающей среде.
Свойства марок AISI
Ниже приведены марки сталей AISI, наиболее популярные в пищевой промышленности. После индекса указан отечественный аналог.
«304» (08Х18Н10). Хорошо сопротивляется коррозии, жаропрочная. По сварке ограничений нет, легко подвергается глубокой вытяжке. Устойчива в химически агрессивных средах средней активности. Диапазон рабочих температур: от -196оС до +600оС.
«304L» (03Х18Н11). Содержание углерода снижено, из-за чего характеризуется улучшенным сопротивлением межкристаллитной коррозии в зонах медленного охлаждения и сварных швах. Предназначена для работы в условиях, требующих сварки особой прочности. Устойчива к умеренно агрессивным органическим кислотам, разбавленным щелочным растворам.
«316» (03Х17Н14М3). Это 304-я с добавкой молибдена 2,5-3%. За счет него она лучше противостоит окислению, агрессивной среде и высокой температуре. Применяется для сварных конструкций, а также производства емкостей, узлов и деталей, работающих в сложных условиях.
«316Ti» (10Х17Н13М2Т). Стабилизирована титаном. Отличается повышенной устойчивостью против воздействия агрессивной среды. Сопротивляемость коррозии – одна из лучших. Превосходные характеристики по сварке и формовке. Успешно работает в течение долгого времени при температурах до +800оС.
«321» (08Х18Н10Т). Также с добавкой титана. Устойчивая от коррозии, желательна при температурах от +400 до + 800оС. Не подходит для работы в интенсивно окисляющейся среде. Часто применяется для изготовления сварного оборудования и всевозможных резервуаров.
«430» (12Х17). Стабильная, отлично проводит тепло, не разрушается в разбавленных растворах лимонной, уксусной и азотной кислоты, а также солевых растворах с окислительными свойствами. Слаболегированная, без никеля, за счет чего – заметно дешевле марок серии «300». Тяжело сваривается, склонна к отпускной хрупкости. Применяется в производстве теплообменных агрегатов, оборудования винодельческой и молочной промышленности.
Разновидности изделий
Емкости из нержавейки выпускаются в большом ассортименте. По ориентации в пространстве они бывают горизонтальные и вертикальные. Первые - это круглые цистерны и молочные танки. Последние также могут быть овальными либо эллиптическими. Разные формы делаются с целью ускорить охлаждение продукта, за счет установки испарителя большей площади, а также – чтобы оптимизировать габариты, при монтаже в помещении. Сюда же относятся ванны, полукруглые и в виде параллелепипеда. Вторые – чаще всего цилиндрические баки, с округлыми дном и крышкой или с коническим дном, либо прямоугольные.
Кроме того, емкости бывают для установки в зале и вне помещения, а также подземные, герметичные либо рассчитанные на высокое внутреннее давление. По материалу изготовления – стандартные и для особых режимов, таких как воздействие высоких и низких температур, химически агрессивных веществ и прочее. По количеству оболочек: одно-, двух- и трехкорпусные. Первые – простые. У вторых между кожухами располагается рубашка для нагрева-охлаждения, либо теплоизоляция. Третьи имеют и то, и другое.
Также емкости делаются открытые и закрытые, стационарные на опорах и передвижные на тележках либо колесиках. Они могут быть с дополнительным оборудованием и без него.
Дополнительное оборудование
К этой категории относятся следующие узлы и системы. Водяные рубашки для нагрева с помощью пара, горячей жидкости или электричества, а также охлаждения ледяной проточной водой. Перемешивающие устройства с мотор-редуктором, быстро- или тихоходные, турбинного, лопастного, пропеллерного, якорного, магнитного либо иного типа. Насосы: центробежные, роторные и прочие. Лазы, люки и крышки. Впускные и выпускные краны, предохранительные клапаны вакуумные или паровоздушные, утепление из минеральной ваты, моющие головки активные и реактивные, датчики, мерные трубки и линейки и прочее.
Для управления аппаратами, монтируются автоматические электронные системы с контроллерами, звуковая и световая сигнализация, защита от холостого хода, реле времени, тензометрические датчики. Устройства, которые подключаются к системе трубопроводов, имеют впускные и выпускные патрубки.
Конструктивные особенности
Для соединения тонких листов применяется точечная сварка. Если толщина стенки более 1,5 мм. - дуговая. Швы обязательно шлифуют, стараются сгладить до такой степени, чтобы они были почти не заметными. Для повышения устойчивости против окисления, их обрабатывают специальными составами.
По заказу, емкости из нержавеющей стали, для улучшения параметров, могут подвергаться дополнительной обработке: проводится электрохимическая пассивизация или невидимая зачистка, делается зеркальная проточная часть и прочее.
Обычно, толщина стенки конкретной модели зависит от условий эксплуатации (прежде всего, периодического нагрева), формы и объема. Емкости до 100 л. делаются со стенками 0,8 мм. При большей вместимости берутся листы от 1,0 до 1,5 мм. За редким исключением, предельное значение не превышает 4,0 мм.
Форма может быть разной. Цилиндр лучше сопротивляется внутреннему давлению, чем параллелепипед. Его можно делать из более тонких листов, конструкция получится легче и дешевле. Зато, если емкость располагается внутри помещения или агрегата, может потребоваться максимальное использование объема. В таких условиях в цилиндр, не имеющий углов, поместится меньше жидкости, чем в параллелепипед.
В зависимости от нагрузок, дно может быть плоским, сферическим, эллиптическим, коническим, наклонным. Подходящий вариант выбирается так, чтобы силовые линии распределялись равномерно и поверхности не деформировались. А также – для лучшего опорожнения.
Закрытые вместилища делаются с крышкой. Она бывает круглой, овальной или в виде сегмента, с отбортовкой либо без нее, с механизмом, который предотвращает самопроизвольное открытие, с уплотнением для герметизации внутреннего пространства. Кроме того, на емкости из нержавеющей стали для брожения крышка делается плавающей. Такая модель закрывает бочку без доступа воздуха даже при наливе не доверху. По ее краю расположена камера, есть пневмонасос с манометром. После того, как такая крышка кладется на зеркало жидкости, в камеру нагнетается воздух и внутреннее пространство бака герметизируется. Для отвода избыточного давления, возникающего при брожении, предусмотрен дыхательный клапан. Сверху на емкость кладется еще и обычная крышка, чтобы внутрь не попадали пыль и насекомые.
Как выбрать подходящий материал?
Какая нержавейка считается пищевой? В ГОСТах об этом ничего не сказано, данный термин относительно стали является просто бытовым названием. Незнание породило множество домыслов. Одни говорят, что пищевая не должна магнититься, или не содержать добавок титана, кобальта, магния, молибдена. Другие утверждают, что она обязана быть с зеркальной поверхностью, в отличие от технической, у которой - матовая.
В действительности, все немного иначе. Сталь не ржавеет в обычной или слабоагрессивной среде за счет того, что в сплав добавляют 13 - 17% хрома. Если данного элемента больше 18%, плюс вносятся добавки никеля и молибдена, то материал надежно работает в химически агрессивной среде, включая хлоридсодержащие (соляные) растворы. Прочие легирующие компоненты нужны для того, чтобы повысить устойчивость против коррозии и улучшить физико-механические характеристики.
Таким образом, определение «пищевая» зависит от условий эксплуатации нержавеющей стали. В быту вполне подходит самая популярная AISI 304 или вариант подешевле - AISI 430. На производстве, кроме них, часто применяется более стойкая AISI 316 и другие.
Степень устойчивости нержавеющей стали против коррозии указана в справочнике марок (марочнике). Когда марка неизвестна, надо поместить образец на пару дней в рабочую среду. Если не потемнел – значит, подходит. Также можно использовать раствор уксуса (2%).
В бытовых условиях рекомендуется зачистить наждачной бумагой поверхность металла и смочить ее несколькими каплями медного купороса (концентрированный раствор). Если вскоре появится красная пленка, то эта сталь не является не только пищевой, но даже нержавеющей.
Цена емкостей из нержавейки
Продажную стоимость любой модели определяют по вместимости резервуара, толщине листа, марке стали, сложности конструкции и оснащению. Ванна длительной пастеризации с рубашкой нагрева, блоком управления, датчиками и кранами всегда будет дороже, чем емкость такой же величины без дополнительного оборудования. А танк для охлаждения молока на 10 тыс. л. не получится купить дешевле, чем аналогичный на 3 тыс. л.
Емкости из нержавеющей стали – это красивые, удобные и полезные вещи. Нет сомнений, что в ближайшем будущем их популярность будет только расти.
8:00‑18:00
Выходные
Вопросов: 1