EN
Инженер пищевого завода запрашивает нержавеющую цепь № 40 для замены углеродистой цепи № 40. Одинаковый шаг, одинаковые звёздочки — прямая замена. Затем линия работает с пониженной мощностью в течение шести месяцев, пока цепь преждевременно не выходит из строя, и никто не понимает, почему.
Причина кроется в значениях рабочей нагрузки, и она гораздо выше, чем ожидают большинство людей.
Опубликованные значения рабочей нагрузки при совпадающих размерах по стандарту ANSI:
Нержавеющая сталь выдерживает примерно одну десятую рабочей нагрузки углеродистой стали при одинаковом размере по стандарту ANSI.
| № ANSI | Питч | Рабочая нагрузка из нержавеющей стали | Рабочая нагрузка из углеродистой стали | Штраф |
| #25 | 0.250" | 15 lbf | 140 фунт-сила | 9,3× |
| #35 | 0.375" | 40 фунт-сила | 560 фунт-сила | 14,0× |
| #40 | 0.500" | 95 фунт-сила | 940 фунт-сила | 9,9× |
| #50 | 0.625" | 150 фунт-сила | 1620 фунт-сила | 10,8× |
| #60 | 0.750" | 190–230 фунт-сила | 2470 фунт-сила | в 13,0 раз |
Нержавеющая цепь #40 выдерживает 95 фунт-сила там, где углеродистая сталь выдерживает 940 фунт-сила. Это не небольшое снижение допустимой нагрузки. Это снижение на порядок величины.
Размеры идентичны — именно это делает ситуацию опасной. Нержавеющая цепь #40 работает на звёздочке #40, подходит к тем же защитным кожухам и измеряется теми же инструментами. Никаких предупреждений, кроме каталога.
Один производитель прямо отвечает на этот вопрос в разделе «Часто задаваемые вопросы» на своём сайте, где спрашивается, можно ли заменить цепь из углеродистой стали на нержавеющую:
Нет. Нержавеющая сталь марок 304 и 316 по своей природе мягкая, а максимальные рабочие нагрузки у неё значительно ниже, чем у цепей из углеродистой стали.
Два механизма, оба металлургические.
Аустенитные нержавеющие стали нельзя упрочнять термической обработкой. Обе марки — 304 и 316 — подвергаются растворному отжигу при температуре от 1010 до 1120 °C с последующим быстрым охлаждением. Этап закалки и отпуска, повышающий твёрдость поверхности, отсутствует, поскольку сплав на него не реагирует. Компоненты цепи из углеродистой стали упрочняются. Компоненты из нержавеющей стали остаются мягкими.
Более низкий базовый предел прочности при растяжении. Даже до того, как в игру вступает упрочнение, нержавеющие сплавы, используемые в цепях, обладают меньшим пределом прочности при растяжении по сравнению с углеродистыми сталями, применяемыми в стандартных цепях.
Существует ещё один практический эффект, о котором стоит знать: нержавеющая сталь в процессе эксплуатации сохраняет больше тепла, что дополнительно влияет на предел прочности при растяжении и ресурс наработки до износа.
Таким образом, цепь оказывается мягче в зоне контакта пальца и втулки — там, где происходит весь износ цепи, — и слабее в пластинках.
Как только вы приняли штраф в прочности, выбор марки определяется стойкостью к хлоридам.
Разница заключается в молибдене. В сплаве 316 содержится 2–3 % Mo, тогда как в сплаве 304 его нет совсем. Именно это единственное добавление обеспечивает сплаву 316 устойчивость к питтинговой коррозии в хлоридсодержащих средах.
Стандартный способ количественной оценки — это число эквивалентного сопротивления питтингу (PREN):
PREN = %Cr + 3,3 × %Mo + 16 × %N
у сплава 304 значение PREN находится в верхней части второго десятка. У сплава 316 оно значительно выше благодаря слагаемому, связанному с молибденом. Чем выше значение PREN, тем лучше сплав противостоит локальной питтинговой коррозии.
Где это имеет значение на пищевом производстве:
·Рассол, засолка, маринование — 316, без вариантов
·Переработка морепродуктов — 316, хлориды присутствуют повсюду
· Вода для мойки с хлорированием — 316 при значимых концентрациях
· Хлебобулочные изделия, сухие продукты, общая обработка пищевых продуктов — Обычно достаточно марки 304
·Молочная промышленность — Зависит от химического состава моющих средств; проверьте циклы щелочи и кислоты
Индекс PREN прогнозирует стойкость к питтинговой коррозии. Он не прогнозирует коррозию под напряжением, щелевую коррозию в узких зазорах или поведение в сильных кислотах. Используйте его как инструмент ранжирования, а не как гарантию.
Если нагрузка превышает допустимую для нержавеющей стали при требуемом размере, ответ зачастую — не более крупная цепь из нержавеющей стали.
Углеродистая стальная цепь с никелевым или цинковым покрытием восстанавливает большую часть рабочей нагрузки и одновременно обеспечивает устойчивость к слабой коррозии по более низкой стоимости по сравнению с нержавеющей сталью. В тех случаях, когда требуется именно коррозионная стойкость, а не соответствие требованиям контакта с пищевыми продуктами, это часто является более рациональным инженерным решением.
Где такое решение неприменимо: прямой контакт с пищевыми продуктами, интенсивная мойка щелочными растворами и любые ситуации, при которых покрытие может откалываться и загрязнять продукт. Покрытие — это поверхностный слой; нержавеющая сталь устойчива к коррозии по всему сечению.
Опубликованные руководства прямо указывают на следующие случаи:
· Тяжелые передачи мощности — сельскохозяйственное оборудование, промышленные редукторы, приводы с высоким крутящим моментом, где грузоподъёмность на шаг является главным критерием
· Высокоскоростные приводы — большинство нержавеющих цепей, включая конструкции с полыми пальцами, имеют более низкие предельные скорости по сравнению с углеродистой сталью из-за различий в твёрдости
Если проблема коррозии или загрязнения отсутствует, углеродистая сталь с нагрузочной способностью в 10 раз выше на доллар почти всегда является более предпочтительным решением.
Доступны и применяются двухшаговые нержавеющие цепи для медленного транспортирования. Двухшаговые нержавеющие аналоги цепей #40, #50, #60 и #80 выдерживают соответственно 95, 150, 230 и 390 фунтов-силы при шагах 1,0", 1,25", 1,5" и 2,0".
Обратите внимание, что в нержавеющих цепях часто нет однорядных цепей с шагом №80 и крупнее в наличии отсутствуют. Эквивалент №80 существует только в виде двухрядной цепи. Если в вашем проекте требуется тяжёлая однорядная нержавеющая цепь, уточните наличие до окончательного подтверждения заказа.
Нержавеющая цепь с полыми штифтами имеется в наличии в исполнениях №40, №50 и №60; диаметры отверстий в штифтах составляют 0,157 дюйма, 0,202 дюйма и 0,236 дюйма. Любопытно, что предел прочности на разрыв цепи №60 с полыми штифтами выше, чем у стандартной нержавеющей цепи №60: 230 фунт-сила против 190 фунт-сила — благодаря отличиям в конструкции.
Выбор материала — лишь часть требований к соответствию пищевым стандартам.
FDA 21 CFR 178.3570 охватывает смазочные материалы, которые могут случайно контактировать с пищевыми продуктами. Именно на этом правиле основаны требования к смазкам класса H1. Если смазка для цепи может попасть на продукт, она должна соответствовать этим требованиям.
Регистрация NSF H1 является практически применяемым способом подтверждения соответствия смазочного материала. Указывайте смазку класса H1 для любой цепи, расположенной над или рядом с открытым продуктом.
EC 1935/2004 это рамочное регулирование ЕС для материалов, контактирующих с пищевыми продуктами: материалы не должны передавать компоненты пище в количествах, угрожающих здоровью человека или изменяющих её состав, вкус или запах.
3-A Санитарные стандарты проектирование защитного оборудования для обеспечения легкости очистки в молочной и пищевой промышленности. Это влияет на то, как цепь защищается и поддерживается, в большей степени, чем на саму цепь.
Точка, привлекающая внимание персонала: пассивирование . Нержавеющая сталь устойчива к коррозии благодаря слою оксида хрома. Агрессивная очистка, а особенно контакт с инструментами из углеродистой стали, оставляющими встроенные частицы железа, повреждает этот слой. Цепи, ржавеющие на пищевом производстве, обычно представляют собой загрязнённую нержавеющую сталь, а не неподходящую марку стали.
Метод прост, как только вы принимаете понижение допустимой нагрузки:
1. рассчитайте фактическое натяжение цепи по крутящему моменту и диаметру шага звёздочки
2. примените коэффициент эксплуатационной нагрузки для ударных воздействий
3. сравните полученное значение с рабочей нагрузкой для нержавеющей стали, а не с показателем для углеродистой стали
4. если расчёт не проходит, увеличьте шаг цепи, добавьте количество рядов или пересмотрите необходимость применения нержавеющей стали
Увеличение размера на один или два шага — это нормально. Привод, для которого требуется цепь № 40 из углеродистой стали, может потребовать цепь № 60 или № 80 из нержавеющей стали, а также соответствующие звёздочки и защитные ограждения. Заложите эти расходы ещё на стадии проектирования, а не после начала пусконаладочных работ.
Можно ли просто использовать более крупную цепь из нержавеющей стали?
Да, и зачастую это необходимо. Сверяйтесь с таблицей рабочих нагрузок, а не предполагайте, что увеличение на один размер будет достаточным: разница в нагрузочной способности велика.
Является ли сталь марки 316 более прочной, чем сталь марки 304?
Нет. Их механические свойства в отожжённом состоянии схожи. Сталь 316 обладает повышенной коррозионной стойкостью, но не большей прочностью. Обе марки имеют одинаковую потерю прочности по сравнению с углеродистой сталью.
Почему у моей цепи из нержавеющей стали появилась ржавчина?
Скорее всего, произошло загрязнение железом от инструментов или приспособлений для очистки из углеродистой стали, что нарушило пассивный слой. Повторная пассивация может восстановить защитные свойства. Другая распространённая причина — коррозия хлоридами стали 304 там, где требовалась сталь 316.
Можно ли использовать цепь из нержавеющей стали на существующих звёздочках?
Размеры, да, стандартные размеры ANSI идентичны. Настоящий вопрос заключается в том, может ли привод работать при сниженной рабочей нагрузке.
В каком диапазоне температур работает цепь из нержавеющей стали?
Шире углеродистой стали на обоих концах — это одно из её реальных преимуществ. Конкретные значения следует брать из технических данных производителя цепи для вашей марки стали и конструкции.
Нужен ли мне смазочный материал категории H1, если цепь расположена под продуктом?
Да, если существует даже малейшая вероятность случайного контакта. Брызги, капли и взвешенный в воздухе туман считаются контактами. Большинство предприятий используют смазочный материал категории H1 повсеместно в зоне обработки пищевых продуктов, вместо того чтобы управлять двумя разными смазочными материалами.
Компания Tianjin HaoRongShengYe Electrical Equipment Co., Ltd. поставляет роликовые цепи и звёздочки из нержавеющей стали марок 304 и 316 для пищевой промышленности, а также углеродистую сталь с никелевым или цинковым покрытием там, где требуется коррозионная стойкость, а не соответствие требованиям к контакту с пищевыми продуктами. Направьте нам фактическое натяжение цепи и состав моющих растворов — мы выполним расчёт по рабочей нагрузке для нержавеющей стали, а не по показателю для углеродистой стали.
