Нержавеющая сталь является наиболее широко используемым материалом, из которого изготавливается оборудование для производства, хранения и транспортировки пищевых продуктов. Это обусловлено высокими требованиями, которым оно должно соответствовать в плане гигиеничности, токсичности и др.
Технологические среды винодельческого производства весьма агрессивны к углеродистым сталям. Агрессивность различных сортов вин определяется содержанием в них сахаров, органических кислот, сернистого ангидрида и спирта. Эти показатели значительно изменяются в зависимости от сорта вина. Так, столовые (сухие) вина не содержат Сахаров, а только 9 -14 % об. спирта, крепленые вина содержат 8 - 10 % об. Сахаров и 16 - 20 % об. спирта, сладкие десертные вина-8-20 % об. Сахаров и более 13 % об. спирта, столовые полусладкие вина - 3 - 7 % об. Сахаров и 7 - 12 % об. спирта. Массовая концентрация титруемых кислот находится в требуемом ГОСТом интервале (3-8 г/дм3). При осветлении сусла традиционно используется сернистый ангидрид. Допустимые концентрации (ПДК) сернистого ангидрида в винах, как правило, не более 150 - 400 мг/л.
В спиртовом и ликероводочном производствах технологические среды являются коррозионно-активными. В них могут содержаться несброженный сахар, органические кислоты, сложные эфиры, сивушные масла, альдегиды и др. К этим средам можно отнести бражку (зерновая, мелассная, тростниковая), спирт-ректификат, спирт-сырец, барду, а также водку, различные ликеры, настойки и слабоалкогольные напитки.
ХАРАКТЕРИСТИКИ СПЛАВОВ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ
Характеристики различных сплавов из нержавеющей стали приведены в табл. 1 и 2.
Некоторые российские поставщики настойчиво убеждают потребителей в том, что трубная продукция из стали AISI 430 (12X17) также может быть использована в трубопроводах для пищевой промышленности. Это неверно, так как п. 4 DIN 11850 («Материалы») однозначно указывает, что в пищевой промышленности стандартно допускается применение только следующих сталей: AISI 304 (1.4301), AISI 304L (1.4307), AISI 316L (1.4404).
Аустенитные нержавеющие стали (немагнитные стали с основными составляющими: 15-20 % хрома и 5 - 15 % никеля, который увеличивает сопротивление коррозии; хорошо подвергаются тепловой обработке и сварке, обозначаются начальной буквой А).
Данная группа нержавеющих сталей используется наиболее широко и включает сорта 304 и 316. Данные материалы являются идеальными для применения при переработке пищевых продуктов, молока, в виноделии и ликероводочной промышленности, в пивоварении, в фармацевтической, химической и нефтехимической отраслях. Нержавеющие стали сорта 304 содержат около 18 % хрома и 10 % никеля и демонстрируют великолепную сопротивляемость коррозии. Там, требуется особо высокая сопротивляемость коррозии в экстремальных условиях, особенно там, где имеются хлориды, используются стали сорта 316, содержащие около 17 % хрома, 12 % никеля и 2,2 % молибдена. Сталь 12Х18Н10Т кислотостойка, не подвержена интеркристаллитной коррозии, жаропрочна до 600 °С. Из нее изготавливают аппаратуру для переработки молока, бидоны, фляги, бродильные чаны, бочки, емкостное оборудование для винодельческих и ликероводочных предприятий, а также посуду для приготовления пищи и оборудование для кухонь и консервных заводов.
В отличие от других сортов нержавеющих сталей аустенитные сорта немагнитные, и, как следствие, магнитные частицы не прилипают к стенкам системы, что могло бы в ином случае вызвать засорение.
Ферритные нержавеющие стали (значительно более мягкие, чем мартенситные, по причине малого содержания углерода; также обладают магнитными свойствами, обо¬значаются начальной буквой F).
Ферритные нержавеющие стали имеют меньшую коррозионную стойкость по сравнению с аустенитными сортами 304 и 316 и используются там, где требования не столь высоки. Ферритные стали содержат 11,5-16,5 % хрома и менее 0,5 % никеля. Стали данной группы являются магнитными и будут вызывать прилипание магнитных частиц, что может привести к проблемам, связанным с загрязнением. Ферритные стали непригодны для изготовления дренажных изделий.
Мартенситные нержавеющие стали (значительно более твердые, чем аустенитные стали, и могут быть магнитными; больше подвержены коррозии, обозначаются начальной буквой С).
Мартенситные стали магнитные и характеризуются наибольшей прочностью в группе нержавеющих сталей, одновременно они имеют наименьшую сопротивляемость коррозии. Они могут проходить термическую закалку и в основном применяются для изготовления ножевого ин¬струмента.
Виды сталей наиболее распространенной - аустенитной - группы обозначаются дополнительным номером, который указывает на химический состав и применяемость в пределах этой группы:
• А1 - используются, как правило, в механических и подвижных узлах. Из-за высокого содержания серы стали этого типа менее, чем другие типы, способны сопротивляться коррозии;
• А2 - нетоксичные, немагнитные, незакаливаемые, устойчивые к коррозии стали. Легко поддаются сварке и нестановятся при этом хрупкими. Могут проявлять магнитные свойства в результате механической обработки (шайбы и некоторые виды шурупов). Это наиболее распространенная группа нержавеющих сталей. Крепеж и изделия из сталей А2 не подходят для использования в кислотах и средах, со¬держащих хлор (например, в бассейнах и соленой воде). Они пригодны для температур вплоть до -200 °С. Ближайшие аналоги - AISI 304 и AISI 304L с еще более низким содержанием углерода;
• A3 - по свойствам аналогичны сталям А2 и дополнительно стабилизированы титаном, ниобием или танталом. Это повышает их сопротивление коррозии при высоких температурах;
• А4 - похожи на стали А2, но с добавлением 2 - 3 % молибдена. Это делает их в значительной степени более способными сопротивляться коррозии и воздействию кислоты. Крепеж и такелажные изделия из А4 рекомендуются для использования в судостроении. Пригодны для температур вплоть до -60 °С. Ближайшие аналоги - AISI 316 и AISI 316L с низким содержанием углерода;
• А5 - имеет свойства сталей А4 и дополнительно стаби¬лизированы титаном, ниобием или танталом, как и A3, но с различным содержанием легирующих добавок. Это также повышает ее сопротивляемость высоким температурам.
В табл. 3 приведены рекомендации по использованию нержавеющей стали.
Выбор марки нержавеющей стали для каждого вида применения является весьма важным фактором. Необходимо помнить, что даже нержавеющие стали сортов 316 не имеют защиты от всех видов химического воздействия, на¬пример от использования с восстанавливающими растворами, такими как соляная и щавелевая кислоты, особенно в концентрированном и (или) нагретом состоянии.
«Ликероводочное производство и виноделие» №10(106), октябрь 2008
А. С. Богуславский