Νεύτων Τεχνολογίες ΑΒΕΕ - Ολοκληρωμένες Λύσεις για τη Βιομηχανία

Ο ανοξείδωτος χάλυβας στα μηχανήματα παραγωγής

Ό,τι πρέπει να ξέρετε για τις διαφορετικές ποιότητες ανοξείδωτου χάλυβα

«Ένα μηχάνημα από ανοξείδωτο χάλυβα δε σκουριάζει». Αυτή είναι μία ευρέως διαδεδομένη αντίληψη στη βιομηχανία. Ωστόσο, κάτω από ορισμένες συνθήκες όπως για παράδειγμα αν γίνεται χρήση συγκεκριμένων δραστικών καθαριστικών μέσων, ακόμη και οι ανοξείδωτοι χάλυβες διαβρώνονται.

Σκοπός αυτού του άρθρου είναι να παρουσιάσει τα χαρακτηριστικά των διαφορετικών ποιοτήτων ανοξείδωτου χάλυβα όσον αφορά ειδικά τον εξοπλισμό ζύγισης, με στόχο να βοηθήσει τα στελέχη της βιομηχανικής παραγωγής:

Προϊόν: Ζυγός METTLER TOLEDO DN..s Έτος κατασκευής: 1998 Περιβάλλον χρήσης: υγρό Καθαρισμός: καθημερινός Τωρινή κατάσταση: όχι σκουριά	Προϊόν: Βιομηχανικός ζυγός Έτος κατασκευής: 2008 Περιβάλλον χρήσης: υγρό Καθαρισμός: καθημερινός Σημερινή κατάσταση: σκουριά στην επιφάνεια λόγω επιμόλυνσης (χειροκίνητο ανυψωτικό όχημα από μαλακό χάλυβα).

1. Τι κάνει τον ανοξείδωτο χάλυβα «ανοξείδωτο»;

Η επικαλυμμένη με ανοξείδωτο χάλυβα Τοξοειδής Πύλη ύψους 192μ στο St.Louis

Τι εννοούμε λέγοντας «ανοξείδωτος» χάλυβας; Σε σύγκριση με τους κοινούς χάλυβες, οι ανοξείδωτοι χάλυβες παρουσιάζουν πολύ υψηλότερη αντοχή στην διάβρωση (σκούριασμα) καθώς και υψηλότερη μηχανική αντοχή. Χάρη σε αυτή την ιδιότητα, οι ανοξείδωτοι χάλυβες χρησιμοποιούνται σε εφαρμογές όπου απαιτείται αντοχή στη διάβρωση για λόγους υγιεινής (π.χ. παραγωγή τροφίμων) και μηχανική αντοχή για λόγους χρήσης (π.χ. βιομηχανικά περιβάλλοντα).

Ο ανοξείδωτος χάλυβας αποτελεί κράμα σιδήρου – άνθρακα – χρωμίου με ελάχιστη περιεκτικότητα σε χρώμιο 10,5%. Το χρώμιο δημιουργεί ένα μικροσκοπικό στρώμα τριοξειδίου του χρωμίου (Cr2O3), το οποίο προστατεύει το μεταλλικό υπόστρωμα από την οξείδωση και τη διάβρωση.

Προστατευτικό στρώμα

Το χρώμιο σε συνδυασμό με το οξυγόνο δημιουργεί ένα λεπτό στρώμα από οξείδιο του χρωμίου. Το στρώμα αυτό έχει πάχος μόνο μερικών ατόμων λόγω της ιδιότητας των ατόμων χρωμίου και οξειδίου να «δένουν» μαζί σφιχτά. Επίσης προστατεύει το χάλυβα που βρίσκεται από κάτω και έχει εξαιρετική ικανότητα αυτό-ίασης. Συγκεκριμένα, ακόμη κι αν το στρώμα αυτό σχιστεί ή κοπεί, ο εκτεθειμένος χάλυβας θα έρθει ξανά σε επαφή με το οξυγόνο του αέρα και θα δημιουργήσει νέο προστατευτικό στρώμα. Είναι για αυτόν ακριβώς το λόγο που οι ανοξείδωτοι χάλυβες χρειάζονται περιβάλλον πλούσιο σε οξυγόνο.

Σημαντικό χαρακτηριστικό του ανοξείδωτου χάλυβα είναι η αυτό-ίαση. Λόγω των στοιχείων του κράματος, δημιουργείται στην επιφάνεια ένα λεπτό, διαφανές ‘παθητικό στρώμα’. Ακόμη κι αν η επιφάνεια του ανοξείδωτου χάλυβα γρατσουνιστεί ή καταστραφεί με άλλο τρόπο, το παθητικό στρώμα, που έχει πάχος μόνο μερικών ατόμων, αμέσως θα επανα-δημιουργηθεί χάρη στο οξυγόνο από τον αέρα ή το νερό. Αυτό εξηγεί γιατί για τον ανοξείδωτο χάλυβα δεν απαιτείται κάποιο υλικό επικάλυψης ή άλλου είδους προστασία από τη διάβρωση κατά τη συντήρηση.

Είναι όμως σημαντικό να γνωρίζετε ότι ο ανοξείδωτος χάλυβας δεν εγγυάται τη μη σκουριά ή διάβρωσή του (proof), αλλά το μεγάλο βαθμό αντοχής (resistance) σε αυτές. Αυτό σημαίνει ότι  ο ανοξείδωτος χάλυβας μπορεί να σκουριάσει ή να  διαβρωθεί. Αν μάλιστα για ορισμένη εφαρμογή χρησιμοποιηθεί λανθασμένος τύπος ανοξείδωτου χάλυβα, τότε θα λειτουργήσει σαν οποιοδήποτε άλλο μέταλλο που αποτελείται κατά βάση από σίδηρο και άρα θα διαβρωθεί μόλις εκτεθεί σε οξυγόνο.

Τι σημαίνει αυτό για μια ζυγιστική πλατφόρμα από ανοξείδωτο χάλυβα;

• Ότι η πλατφόρμα θα πρέπει να είναι κατασκευασμένη από βέλτιστης ποιότητας υλικό για τη διασφάλιση της δομικής ακεραιότητας.
• Ότι ανάλογα με την εφαρμογή θα πρέπει να επιλέγεται και ο κατάλληλος χάλυβας.
• Ότι ανάλογα με την εφαρμογή (ανάγκες υγιεινής, διαδικασία καθαρισμού, κ.ά.) θα πρέπει να επιλέγεται το κατάληλλο φινίρισμα της επιφάνειας.

2. Τύποι ανοξείδωτου χάλυβα

Οι ανοξείδωτοι χάλυβες χωρίζονται σε 5 διαφορετικές ομάδες (δείτε τον Πίνακα). Οι ομάδες αυτές διαφέρουν τόσο στα κράματα όσο και στη συγκέντρωση κραματικών ενώσεων όπως το νικέλιο, το χρώμιο, το μολυβδαίνιο, ο χαλκός, το τιτάνιο, το θείο, το άζωτο ή το βανάδιο. Όλα αυτά προσδίδουν στον ανοξείδωτο χάλυβα ιδιαίτερα ποιοτικά χαρακτηριστικά, όπως για παράδειγμα υψηλή αντοχή στη διάβρωση (corrosion resistance), καλά μηχανικά χαρακτηριστικά όπως η σκλήρυνση (hardening) ή η σβέση, καλή ικανότητα σφυρηλάτησης (forging), συγκόλλησης (welding), ή κοπής (machining).

Πριν κατασκευαστεί μια ζυγιστική πλατφόρμα από ανοξείδωτο χάλυβα, πρέπει να προσδιοριστούν οι διαφορετικές απαιτήσεις για κάθε συστατικό μέρος και στη συνέχεια να επιλεχθεί το αντίστοιχο υλικό. Είναι συχνή πρακτική για την ίδια πλατφόρμα ζύγισης να χρησιμοποιούνται διαφορετικά είδη χάλυβα με διαφορετικά χαρακτηριστικά ο καθένας.

Η επιλογή του κατάλληλου χάλυβα αποτελεί πάντα ένα συμβιβασμό (trade-off) υπέρ της περισσότερο επιθυμητής συμπεριφοράς και των άλλων χαρακτηριστικών που μπορούν και να αγνοούνται. Για παράδειγμα αν απαιτείται για την εφαρμογή μας αυξημένη αντοχή στο οξύ, τότε πρέπει να επιλέξουμε κάποιο υλικό των ομάδων 4 και 5 με αυξημένη περιεκτικότητα σε χρώμιο και/ή μολυβδαίνιο. Η επιλογή μας αυτή βέβαια θα επηρεάσει αρνητικά την ικανότητα κοπής. Εάν η καλή ικανότητα κοπής είναι σημαντική για συγκεκριμένο σημείο της πλατφόρμας, όπως για παράδειγμα το μεντεσέ ενός αναδιπλώσιμου φορτίου, τότε πρέπει να επιλεχθεί χάλυβας με θειούχο κραματικό στοιχείο. Η παραπάνω επιλογή βέβαια θα επηρεάσει αρνητικά την αντοχή του στη διάβρωση.

3. Χημική αντίσταση

Η σκουριά στην επιφάνεια μιας ζυγιστικής πλατφόρμας όπως φαίνεται από το μικροσκόπιο.

H χημική αντοχή των διάφορων ομάδων ανοξείδωτου χάλυβα εξαρτάται από τα στοιχεία του κράματος και τη διαφορετική περιεκτικότητά τους σε άνθρακα.

Μεγάλο κίνδυνο για τις πλατφόρμες ζύγισης από ανοξείδωτο χάλυβα αποτελεί, εκτός από τις περιβαλλοντικές συνθήκες που επικρατούν στο χώρο εγκατάστασης, ο τακτικός καθαρισμός με δραστικά καθαριστικά μέσα. Ο σκοπός του καθαριστικού είναι η αφαίρεση όλων των ειδών μολύνσεων από το προϊόν καθώς και η πρόληψη πιθανής βακτηριδιακής επιμόλυνσης. Η προσθήκη χλωρίου ή άλλου πολύ όξινου ή αλκαλικού υλικού, αν και μπορεί να έχει το επιθυμητό αποτέλεσμα από άποψη καθαρισμού, ωστόσο μπορεί να προκαλέσει διάβρωση.

Όπως έχει ήδη αναφερθεί, οι επικρατούσες συνθήκες στο χώρο της εγκατάστασης μπορούν επίσης να μειώσουν την ικανότητα αντοχής στη διάβρωση. Για παράδειγμα, χρησιμοποιείται η ζυγιστική πλατφόρμα σε περιβάλλον με μεγάλη υγρασία; Ζυγίζονται προϊόντα που περιέχουν αλάτι; Συγκεντρώνεται λιμνάζον νερό στην πλατφόρμα;     Έρχεται η πλατφόρμα σε επαφή με χημικές ουσίες που μπορούν να καταστρέψουν το προστατευτικό στρώμα; Όλα τα παραπάνω πρέπει να απαντηθούν πριν από την επιλογή της ζυγιστικής πλατφόρμας.

Ο πίνακας που ακολουθεί θα σας βοηθήσει να αντιληφθείτε το διαφορετικό βαθμό αντοχής των διάφορων ομάδων χάλυβα στη διάβρωση. Στην 1η στήλη παρατίθενται δραστικά καθαριστικά συστατικά ενώ στις επόμενες στήλες παρουσιάζεται με τη βοήθεια 4 βαθμών αντοχής ο τρόπος που αυτά επιδρούν στις διάφορες ομάδες χάλυβα.

Επισκόπηση της χημικής αντίστασης του ανοξείδωτου χάλυβα

4. Διάβρωση

4.1 Τι είναι η διάβρωση;

Βίδα που έχει υποστεί διάβρωση

Γνωρίζουμε ότι ο ανοξείδωτος χάλυβας παρουσιάζει μεγάλη αντοχή σε ατμοσφαιρικούς και περιβαλλοντικούς παράγοντες. Ωστόσο, δεν εγγυάται την πλήρη προστασία από τη διάβρωση. Τι είναι όμως πραγματικά η διάβρωση;

Με άλλα λόγια: αν το προστατευτικό στρώμα του ανοξείδωτου χάλυβα καταστραφεί με φυσικό, μηχανικό ή χημικό τρόπο και εμποδίζεται η επαναδημιουργία του, ο ανοξείδωτος χάλυβας θα σκουριάσει.

Παράδειγμα:
Αν τοποθετήσουμε ένα κομμάτι ανοξείδωτου χάλυβα σε αλατισμένο νερό, το αλάτι θα καταστρέψει το προστατευτικό στρώμα πολύ πιο γρήγορα από το χρόνο που απαιτείται για την πλήρη αποκατάστασή του και συνεπώς για την ανάπτυξη της ικανότητας αντοχής στη διάβρωση.

4.2 Διαφορετικά είδη διάβρωσης

4.2.1 Γενική διάβρωση.

Η ομοιόμορφη διάβρωση εμφανίζεται σε όλη την επιφάνεια ή σε μεγάλο ποσοστό της.

Γενική διάβρωση

4.2.2 Σημειακή διάβρωση

Η σημειακή διάβρωση έχει τοπικό χαρακτήρα και προκαλεί κοιλότητες ή τρύπες στο υλικό. Θεωρείται περισσότερο επικίνδυνη από την ομοιόμορφη καθώς είναι πιο δύσκολο να εντοπιστεί, να προβλεφθεί και να σχεδιαστεί η αντιμετώπισή της.

Σημειακή διάβρωση

4.2.3 Διάβρωση ρωγμής

Αποτελεί τοπική μορφή διάβρωσης η οποία συνδυάζεται με επίσης τοπική λύση σε επίπεδο μικρο-περιβάλλοντος. Συνήθως παρατηρείται σε ρωγμές (καλυμμένες περιοχές) όπως εκείνες που σχηματίζονται κάτω από τις φλάντζες, τις ροδέλες, τις συνδετικές κεφαλές, τις διαλυμένες επιστρώσεις, κ.ά.

Διάβρωση ρωγμής

5. Πρόληψη της διάβρωσης

5.1 Ανάπτυξη, παραγωγή και χειρισμός

5.1.1 Εξοπλισμός παραγωγής

Για την παραγωγή των πλατφορμών ζύγισης, ο διαχωρισμός των γραμμών επεξεργασίας χάλυβα με κράμα ή χωρίς κράμα παίζει αποφασιστικό ρόλο στην πρόληψη της διάβρωσης. Η χρήση λειαντικών μέσων, βουρτσών και εργαλείων που χρησιμοποιούνται για τον καθαρισμό του κανονικού χάλυβα παρουσιάζουν και το μεγαλύτερο κίνδυνο επιμόλυνσης. Η METTLER TOLEDO, ως κατασκευαστής ζυγιστικών μηχανημάτων, διαχωρίζει πολύ αυστηρά στην παραγωγική διαδικασία την επεξεργασία των χαλύβων με κράμα και χωρίς κράμα. Με αυτό τον τρόπο, εμποδίζεται η εξωτερική διάβρωση λόγω τυχαίας ένωσης ροκανιδιών σιδήρου.

5.1.2 Συγκολλήσεις

Οι συγκολλήσεις αφήνουν ανοπτησμένα χρώματα τα οποία μπορεί να επηρεάσουν αρνητικά την ικανότητα αντοχής στη διάβρωση. Ακόμη και τα ελάχιστα υπολείμματα της ταινίας από οξείδιο μπορεί να προκαλέσουν μείωση της αντοχής στη διάβρωση. Κατά την κατασκευή των ζυγών της METTLER TOLEDO, η αποσκωρίωση γίνεται μέσω αμμοβολισμού, με γυαλί και ανοξείδωτο χάλυβα αντίστοιχα, ή λείανσης ή βουρτσίσματος. Πλατφόρμες ζύγισης όπως η PBA430 λειαίνονται επιπλέον για να διασφαλιστεί η μέγιστη δυνατή αντοχή στη διάβρωση.

5.1.3. Δομική ακεραιότητα

Είναι σημαντικό ο ανοξείδωτος χάλυβας να έχει ομοιογενή δομή. Μία μη ομοιογενής κατανομή χρωμίου < 10,5% δεν είναι σε θέση να σχηματίσει προστατευτικό στρώμα. Για αυτό το λόγο, είναι σημαντικό οι προμηθευτές ζυγιστικών μηχανών να διαθέτουν μία καλά ελεγχόμενη διαδικασία παραγωγής χάλυβα.

5.1.4 Τραχύτητα επιφάνειας

Η τραχύτητα της επιφάνειας όχι μόνο ‘μαζεύει’ βακτήρια αλλά επηρεάζει και την ικανότητα αντοχής στη διάβρωση. Το πλατό ζύγισης των ζυγών πάγκου ή δαπέδου κατασκευάζονται από βουρτσισμένο ανοξείδωτο χάλυβα AISI304 και η τραχύτητα της επιφάνειας τους είναι <1μm. Ζυγοί δαπέδου της METTLER TOLEDO όπως οι DN, PTA, DRF/DFS ή K -αντίστοιχα Μ- γραμμή έχουν τραχύτητα επιφάνειας < 10μm, ενώ οι PUA < 5 μm. Ως επιλογή ειδικής παραγγελίας, όλες οι γραμμές παραγωγής με επιφάνεια εδάφους μπορούν να παραγγελθούν με τιμή τραχύτητας <1 μm. To μέσο που χρησιμοποιείται για την αμμοβολή της επιφάνειας επηρεάζει την ποιότητά της και συνεπώς σε μεγάλο βαθμό την ικανότητα αντοχής στη διάβρωση. Η χρήση άμμου δημιουργεί βαθείς πόρους, ενώ οι κόκκοι από ανοξείδωτο χάλυβα ή γυαλί προστατεύουν την επιφάνεια. Για τα περισσότερα προϊόντα της ΜETTLER TOLEDO χρησιμοποιείται αμμοβολή με κόκκους από ανοξείδωτο χάλυβα ή γυαλί.

5.1.5 Προστατευτικό στρώμα

Η προστασία από τη διάβρωση που διαθέτουν ορισμένες ποιότητες χάλυβα προέρχεται από την αυτόματη δημιουργία ενός παθητικού στρώματος το οποίο δημιουργείται όταν ο χάλυβας έρθει σε επαφή με το οξυγόνο. Όσο πιο πυκνό και χωρίς ατέλειες είναι το διαμορφωμένο στρώμα, π.χ. σε λείες και καθαρές επιφάνειες, τόσο πιο προστατευμένος από τη διάβρωση είναι ο χάλυβας. Η συγκρότηση του εν λόγω στρώματος ολοκληρώνεται σε 14 μέρες. Για την προστασία των πλατφόρμων ζύγισης ενάντια στη διάβρωση κατά τη μεταβατική αυτή περίοδο, αυτές καλύπτονται με λάδι.

Μολυντές όπως ξένα σώματα, υπολείμματα βερνικιού, επιστρώματα και λίπη εμποδίζουν την διαμόρφωση προστατευτικού στρώματος και πρέπει να αποφεύγονται.

5.2 Τι πρέπει να γνωρίζετε

5.2.1 Επιλογή του κατάλληλου ζυγιστικού μηχανήματος

Γρατσουνιές από χειροκίνητο περονοφόρο πάνω σε μια ζυγιστική πλατφόρμα > διασταυρούμενη μόλυνση!

Ο προμηθευτής των ζυγιστικών μηχανών θα πρέπει να σας βοηθήσει να προσδιορίσετε τις προδιαγραφές τις εφαρμογής σας όσον αφορά την ποιότητα του ανοξείδωτου χάλυβα που απαιτείται.

Θα πρέπει να είστε ενήμεροι για τους κινδύνους διάβρωσης κυρίως λόγω των περιβαλλοντικών συνθηκών στο χώρο της εγκατάστασης.

Βάσει των προδιαγραφών της εφαρμογής σας, ο προμηθευτής θα πρέπει να αποφασίσει για το αν απαιτείται μεγάλος βαθμός προστασίας κάνοντας  χρήση υλικών ανθεκτικών στα οξέα, ή αν αρκεί ο απλός ανοξείδωτος χάλυβας.

5.2.2 Χειρισμός / Διασταυρούμενη μόλυνση

Καλύτερα να αποφύγετε περιέκτες ή εξοπλισμό από ήπιο χάλυβα που μπορεί να μολύνει την επιφάνεια της πλατφόρμας από ανοξείδωτο χάλυβα. Κι αυτό γιατί τα μέρη από ήπιο χάλυβα θα αρχίσουν να σκουριάζουν και να καταστρέφουν το προστατευτικό στρώμα (βλέπε φωτογραφία δεξιά).

Αποτελέσματα δραστικού καθαριστικού.
Τρόπος αντιμετώπισης: ξέπλυμα με νερό και λάδι.

5.2.3 Διαδικασία καθαρισμού

Αποφύγετε τα  όξινα, αλκαλικά ή με μεγάλο ποσοστό χλωρίνης δραστικά καθαριστικά μέσα. Διαβάστε τα συστατικά και αραιώστε την καθαριστική ουσία, αν αυτό κρίνεται απαραίτητο. Σιγουρευτείτε, ξεπλένοντας με νερό, ότι δεν έχουν παραμείνει υπολείμματα του καθαριστικού στην πλατφόρμα ζύγισης. Οι πολύ δυνατές καθαριστικές ουσίες μπορούν να καταστρέψουν το προστατευτικό στρώμα γεγονός που αυξάνει τον κίνδυνο διάβρωσης.

Για κάθε ζυγό δαπέδου από ανοξείδωτο χάλυβα η ΜETTLER TOLEDO παρέχει και το κατάλληλο λάδι. Αυτό που πρέπει να προσέξετε κυρίως είναι οι μεντεσέδες, οι άκρες των λάμων, οι λάμες των ρουλεμάν, οι δεξαμενές ανύψωσης και οι κυψελίδες μέτρησης.

Συγκεκριμένες για κάθε περίπτωση οδηγίες καθαρισμού μπορούν να αναζητηθούν στις οδηγίες χειρισμού των προϊόντων METTLER TOLEDO.

Πηγές:

• “Wissenswertes fur den Praktikerl; Stappert Spezial- Stahl Handel”
• www.Stainless-online.com
• www.Euro-inox.org

Το περιεχόμενο του άρθρου προέρχεται από μετάφραση περιεχομένου της METTLER TOLEDO GmbH. Το πρωτότυπο κείμενο αποτελεί πνευματική ιδιοκτησία της METTLER TOLEDO GmbH.