«Пищевые стали» для АПК

Текст: Андрей Турков, инженер-технолог ОКК ООО «БК РУС»

Агропромышленный комплекс все активнее использует современные материалы, позволяющие работать оборудованию даже при воздействии агрессивных сред. Касается это и выбора сталей.

Современное сельское хозяйство невозможно представить без высокотехнологичного оборудования: автоматизированные элеваторы, молочные комплексы, теплицы и линии по переработке овощей — все эти системы должны работать стабильно и без перебоев. Ошибка в выборе материала может обернуться дорогостоящим простоем всей производственной линии.

Ключевую роль здесь играет техническая надежность оборудования: зерносушилки, элеваторы, транспортеры, сепараторы, линии переработки молока и мяса, тепличные конструкции и системы орошения. Все эти установки эксплуатируются в сложных условиях, характеризующихся повышенной влажностью и перепадами температур, агрессивной средой (удобрения, органические кислоты, корма, хлорсодержащие растворы для мойки оборудования), постоянной вибрацией и динамическими нагрузками. Именно поэтому в последние годы особое внимание уделяется выбору материалов для оборудования и комплектующих. Особенно актуальны так называемые «пищевые стали».

ЧТО СКРЫВАЕТСЯ ЗА ТЕРМИНОМ

Технологии пищевой промышленности предусматривают прямой контакт сырья и продуктов питания с металлическими элементами производственного оборудования, поэтому при сборке такого оборудования кроме надежности стальные изделия должны отвечать жестким гигиеническим требованиям. Так, к примеру, образование коррозии может изменить товарные свойства, а зачастую и вовсе испортить производимую продукцию. При этом термин «пищевые стали» не регламентирован ни в российской, ни в мировой нормативных базах, и не встречается в справочной литературе. В профессиональной среде под этим термином подразумеваются коррозионно-стойкие хромоникелевые сплавы на основе железа с содержанием хрома порядка 18% (это формирует защитную оксидную пленку, которая препятствует коррозии), никеля — примерно 10% (он обеспечивает пластичность и технологичность при производстве, повышает коррозионную стойкость), и до 3% молибдена, который обеспечивает устойчивость к солям и кислотам, особенно в хлорсодержащей среде.

Классические представители «пищевых сталей» — марки A2 (AISI 304) и A4 (AISI 316) по ГОСТ ISO 3506-2014. А2 являются наиболее часто применяемыми нержавеющими сталями. Они применяются для кухонного оборудования и аппаратов для химической промышленности, но неприменимы при использовании неокисляющей кислоты и хлорсодержащих соединений. Стали марки А4 кислотоустойчивые, легированы молибденом, характеризуются стойкостью к коррозии. Они наиболее востребованы в бумажной промышленности, так как разработаны для работы с серной кислотой (отсюда и название «кислотоустойчивые»). В некоторой степени они также подходят для работы в хлорсодержащей среде. Их также часто применяют в пищевой и кораблестроительной промышленности. Благодаря гигиенической безопасности и прочностной надежности крепеж из сталей А2 и А4 рекомендовано использовать для сборки оборудования и производственных линий в пищевой промышленности.

В АГРЕССИВНЫХ СРЕДАХ

Использование пищевых сталей и нержавеющего крепежа в сельском хозяйстве имеет не только техническое, но и экономическое значение во многих направлениях. К примеру, при хранении и переработке зерна. В зернохранилищах и элеваторах такие материалы испытывают постоянный контакт с влажным воздухом и органической пылью, подвергаются температурными колебаниями. Внутри силосов и бункеров образуется конденсат, который в сочетании с микрочастицами органики создает агрессивную среду и идеальные условия для коррозионного разрушения металла. Применение обычного оцинкованного крепежа здесь чревато быстрым выходом из строя.

Нержавеющий крепеж марки A2 позволяет значительно продлить срок службы соединений в каркасах, транспортерах и нориях. Он выдерживает воздействие влаги и не теряет прочности при многолетней эксплуатации. Особенно важно это для узлов высокоточной техники: фотосепараторов, пневмостолов, калибраторов, где даже микроскопическая коррозия на крепеже приводит к перекосам, нарушению юстировки и преждевременному выходу из строя дорогих узлов. Использование нержавеющих болтов и гаек гарантирует стабильность настроек оборудования и снижает расходы на сервисное обслуживание.

«Пищевые стали» применяются также в молочной промышленности. Молоко — продукт крайне чувствительный, любое попадание коррозионных частиц или химических соединений способно изменить его качество. Оборудование для доения, охлаждения, пастеризации, транспортировки и фасовки молока должно проектироваться с учетом жестких санитарных требований и обладать высокой коррозионной стойкостью, так как в ходе эксплуатации оно ежедневно подвергается мойке горячими растворами щелочей и кислот, а также обработке хлорсодержащими дезинфицирующими составами. Здесь также актуально применение стали A4, поскольку она устойчива к воздействию кислот и хлорсодержащих моющих средств и не допускает каких-либо химических или электрохимических реакций со средой производства.

ДЛЯ ОВОЩЕВОДСТВА

В овощеводстве и тепличных комплексах также важно применять стали с соответствующими характеристиками: в теплицах влажность воздуха достигает 80–90%, их каркас и элементы постоянно контактируют с конденсатом, при капельном поливе на конструкциях остаются отложения солей из удобрений, а зимой существуют резкие перепады температур между внутренним и наружным контуром теплицы.

Многие хозяйства при строительстве теплиц используют оцинкованный крепеж, считая его «золотой серединой» между ценой и качеством. Но опыт наших клиентов показывает, что в таких условиях слой цинка подвержен быстрому разрушению. Уже через 1–2 сезона появляются очаги ржавчины, коррозионные процессы распространяются под защитное покрытие, элементы теряют прочность, особенно в местах динамических нагрузок, например, в узлах крепления форточек или систем вентиляции. А ведь ржавый крепеж — это не только угроза прочности конструкции, он также снижает визуальное качество теплицы, что критично для инспекций, например, при сертификации продукции или проверках Роспотребнадзора.

Крепеж из нержавеющих сталей A2 и A4 имеет гораздо более подходящие для данных сред характеристики. Так, A2 подходит для каркасов, дверей, форточек, крепления поликарбоната и металлоконструкций. Практика специалистов нашей компании показывает, что при нормальной эксплуатации срок службы такого вида стали составляет не менее 8–10 лет.

А вот сталь марки A4 оптимальна для зон, где концентрация удобрений и химических реагентов особенно высока — это системы капельного полива, трубы, насосные станции. Такие стали также применяются в открытом грунте и при возведении временных тоннелей (пленочных теплиц). Они используются для монтажа систем капельного орошения, установки опорных конструкций для огурцов, томатов, перца, баклажанов, крепления шпалерных систем для винограда и ягодных культур. Во всех этих случаях особенно актуален крепеж из стали A4, так как в поливной воде и удобрениях часто присутствуют хлориды, вызывающие активное коррозионное разрушение цинкового покрытия.

ДЛЯ САДОВОДСТВА И ЖИВОТНОВОДСТВА

В садоводстве и, особенно, в виноградарстве оборудование также сталкивается с органическими кислотами, которые содержатся как в плодах и ягодах, так и в побочных продуктах переработки. При производстве вина, соков или консервов кислоты становятся постоянным спутником технологического процесса. Виноделы и переработчики фруктов знают: ржавчина не просто косметический дефект. Она способна изменить вкус продукта, придать ему посторонние примеси и вызвать претензии со стороны санитарного контроля. В этом направлении оптимально применение крепежа из аустенитного сплава A4, который сохраняет стойкость к кислотам и гарантирует гигиеническую безопасность готового продукта.

Совсем иные, но не менее суровые условия ждут крепеж в животноводстве и на птицефабриках. Здесь металлические элементы работают в атмосфере с высокой влажностью и постоянным присутствием аммиака, который выделяется при разложении органических отходов. Добавим к этому регулярное использование моющих средств для дезинфекции помещений и кормовых линий, и станет ясно — агрессивная среда на фермах ничуть не менее разрушительна, чем кислоты в виноделии. Обычный стальной или даже оцинкованный крепеж в таких условиях очень быстро покрывается коррозией. Сначала страдает внешний вид оборудования: поилок, кормушек, перегородок, затем ржавчина начинает разрушать резьбовые соединения, что приводит к ослаблению креплений и необходимости частого ремонта, а для фермы это означает дополнительные затраты и риски перебоев в кормлении или содержании животных.

Метизы из нержавеющей стали сохраняют прочность даже при длительном контакте с влагой и агрессивными испарениями. Оборудование остается надежным и безопасным для животных, а персонал избавляется от необходимости регулярно менять ржавые детали. Кроме того, санитарные инспекции уделяют особое внимание состоянию металлических элементов на фермах: чистая, блестящая нержавейка вызывает доверие и подтверждает высокий уровень производственной культуры.

ПРОБЛЕМЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

Тем не менее, в ряде случае даже опытные инженеры и закупщики совершают просчеты. Среди наиболее частых ошибок: указание «нержавейки» без уточнения марки стали (A2 или A4), игнорирование гальванической коррозии (например, сочетание нержавеющего болта и оцинкованной балки), использование поддельного или дешевого крепежа без сертификатов, неправильная затяжка: слишком сильная или слишком слабая. В первом случае возникает заедание резьбы, во втором — ослабление соединения из-за вибраций.

Для предотвращения подобных ошибок рекомендуется для зернохранилищ и теплиц использовать сплав A2, для молочной, мясной и винодельческой промышленности — A4. Причем важно, чтобы все они соответствовали ГОСТу ISO 3506. Важно также учитывать возможность гальванической коррозии при сочетании разных металлов, а для правильной затяжки использовать монтажные пасты и динамометрические ключи, Сами же «пищевые стали» лучше закупать у проверенных поставщиков, способных предоставить лабораторные протоколы испытаний.