1. 奥氏体不锈钢交付前处理
奥氏体不锈钢食品设备在交付前和使用过程中,为保持良好的耐蚀性,应予以钝化处理,钝化处理可以防止管道无机油、铁屑、氧化皮、灰尘等对生产产品造成污染,同时也可以延长不锈钢管设备的寿命。钝化处理过程包括预处理和钝化程序,预处理是先对设备进行检测,如管道、罐体无泄漏等,同时要确认清洗条件是否满足304不锈钢的要求,如氯离子清洗后能否被清洗干净等。钝化过程为:水冲洗→除油→水冲洗→酸洗钝化→水洗→钝化膜检验→干燥,具体要求可参考表B.8参数。酸洗钝化剂有硝酸型(单一硝酸型、硝酸/铬酸盐型、硝酸/氢氟酸型、王水型),非硝酸型(铬酸或重铬酸盐型、硫酸型、双氧水型、碱液型)。国内食品设备制造企业多采用单一硝酸法进行钝化。
2. 奥氏体不锈钢的消毒
304、316不锈钢典型的消毒方法:通常先是清洁,再是消毒杀菌。尽管有许多相似的顺序,典型的消毒杀菌顺序如下:(1)彻底冲洗全部的洗涤液;(2)将所有表面在温度不低于80℃的干净热水中至少浸泡1min;(3)全部在温度不低于25℃,含有至少0.005%的可用氯的次氯酸盐溶液中至少浸泡1min;(4)在干净的热水中冲洗;(5)在最低温度为25℃,pH值在5.0或以下,至少含有0.00125%的可用碘的溶液中至少浸泡1min;(6)按上述步骤(4)中所述进行冲洗;(7)在有与步骤(3)中所用消毒液同等强度的第三种消毒杀菌溶液中浸泡;(8)再次用干净的热水(温度高于80℃)或干净的蒸汽中冲洗;(9)冲干。
通常的消毒杀菌剂分为4大类:
a. 无机氯产品通常是钙次氯酸盐或钠次氯酸盐。
①. 如果使用足够高的浓度,就有效;
②. 有机物可能导致杀灭细菌的作用降低;
③. 温度和pH值可能影响杀菌效果;
④. 相对不受水硬度的影响;
⑤. 表面上无薄膜层,但如果不彻底冲洗可能会留下异味或气味;
⑥. 对许多微生物的杀菌作用有良好效果;
⑦. 如果不彻底冲洗,可导致腐蚀不锈钢;
⑧.要求最低浓度0.005%。
b. 有机氯产品,如氯胺T、二或三氯氰尿酸。
①. 杀菌作用比次氯酸盐慢;
②. 有和次氯酸盐相似的局限性和特征;
③. 相对对皮肤无刺激;④. 相对不会腐蚀不锈钢;
⑤. 要求的最低浓度0.02%。
c. 碘伏有元素碘、钠或碘化钾及不同有机物的水溶液。
①. 冷水或硬水中的酸性pH范围中的快速杀毒作用;
②. 比次氯酸盐更少地受到有机物的影响;
③. 普通浓度中无有毒气体;
④. 对皮肤无刺激;
⑤. 溶液中的黄色或琥珀色的颜色深度与浓度成正比;
⑥. 无着色;
⑦. 最小的气味和异味;
⑧.对不锈钢相对无腐蚀;
⑨. 要求的最低浓度0.00125%。
d. 四价铵基化合物-含有氯化铵的复杂二或三甲基或丁基有机化合物。
①. 稀释度经常决定杀菌作用;
②. 对不同组织具有很强的选择特异破坏性;
③. 接触后能够在表面上形成多余的细菌抑制薄层;
④. 对皮肤无刺激;
⑤. 在通常的稀释中无气味或异味;
⑥. 与肥皂和一些洗涤剂有配伍禁忌;
⑦. 残余的数量经常无法确定;
⑧.对不锈钢无腐蚀;
⑨. 要求的最低浓度0.02%。
3. 食品工业中不锈钢的腐蚀
不锈钢管在食品加工、储运等生产中最常见的腐蚀是氯化物应力腐蚀断裂。这种腐蚀通常发生在60~80℃的环境下,特别是在有蒸汽存在时,因此需要加强防护。防护,不仅包括对腐蚀物的及时清理,也包括对不锈钢表面的维护,正如日常我们会发现经镜面抛光并保持表面清洁,304不锈钢会表现出比表面粗糙且被污物沾染的316不锈钢具有更好的耐蚀性。
对于输水用不锈钢管线而言,主水管中的额定氯含量不影响使用性能。如果主水管中较高的氯含量水平维护相当长的周期,会加大不锈钢输水管缝隙腐蚀的风险。316不锈钢具有较好的耐蚀性,即使这样,氯含量也要保持尽可能低的水平,或尽快恢复输水管中氯含量保持正常水平。不过,只要系统用消毒水消毒后得到彻底冲洗,游离氯达0.0025%~0.005%的消毒水可在管道中最多滞留24h。
4. 食品加工不锈钢设备的设计
食品加工不锈钢设备的设计,要考虑利于液体排放的倾斜设计;采用圆角设计,则能进一步避免出现液体沉积物。
5. 食品加工不锈钢设备的焊接
304L、316L等食品加工不锈钢设备的焊接采用钨板氩弧焊(TIG焊),其是非熔化极惰性气体保护焊。
TIG焊的主要特点是保护效果好、焊接无熔渣、表面成型好、易于控制。由于焊缝背面熔透良好,且液态金属不易流失,所以可以达到单面焊双面成型。这种焊接工艺的特性是:
①. 焊接变形大,由于奥氏体组织材料热导率小,线膨胀系数大,为防止过热及得到合格焊缝,焊接电流不能大。
②. 焊接时熔深大,为防止过热及得到合格焊缝,焊接电流不能大。
③. 宜短弧,速度快,尽可能使焊缝冷却速度加快。
④. 为获得极稳定的焊缝熔池,应保持稳定的工艺参数。
⑤. 焊接时在450~850℃加热情况下,过饱和碳就会以铬的碳化物形式在晶界上析出造成晶间腐蚀,在焊缝热影响区中,必然存在着处于该温度范围的部分,引起焊缝腐蚀,这是奥氏体不锈钢焊接工艺上极为重要的问题。
焊接参数及焊接质量:不锈钢薄板产品焊接质量关键是焊缝质量,之所以采用奥氏体不锈钢,是因为它具有优良的焊接性能,一般含碳量要求控制在0.5%以下为宜。对于常用的0.5mm厚薄板,焊接电流应控制在85~90A,焊接速度7.5m/min左右,电弧高度1~1.5mm,电极直径1.6mm,产生的焊缝均匀但有轻微氧化。304不锈钢退火后强度和硬度较低,韧性和塑性好,无磁性,耐蚀性和焊接性能好,适宜冷加工变形,为保证焊后得到理想焊缝,应合理选择不锈钢中元素含量。
(附录B内容由中国宝武太钢集团总工程师李建民组织,中国宝武太钢集团技术中心孙铭山副主任、技术中心张威博士负责组织撰写,参编人员包括技术中心莫金强、张晶晶、白晋钢、杨永超、李国平、张剑桥、王贵平、张彦睿、武强等)