EN
Một kỹ sư nhà máy thực phẩm yêu cầu xích thép không gỉ cỡ #40 để thay thế xích thép carbon cỡ #40. Cùng bước răng, cùng đĩa xích, thay thế trực tiếp được. Sau đó dây chuyền vận hành với công suất giảm trong sáu tháng cho đến khi xích hỏng sớm và không ai hiểu vì sao.
Nguyên nhân nằm ở các giá trị tải trọng làm việc, và mức độ chênh lệch lớn hơn nhiều so với phần lớn người dự đoán.
Tải trọng làm việc công bố tại các kích thước ANSI tương ứng:
Thép không gỉ chịu tải trọng làm việc chỉ khoảng một phần mười so với thép carbon ở cùng kích thước ANSI.
| Số ANSI | Độ cao | Tải trọng làm việc của thép không gỉ | Tải trọng làm việc của thép carbon | Phạt |
| #25 | 0.250" | 15 lbf | 140 lbf | 9,3 lần |
| #35 | 0.375" | 40 lbf | 560 lbf | 14,0 lần |
| #40 | 0.500" | 95 lbf | 940 lbf | 9,9 lần |
| #50 | 0.625" | 150 lbf | 1.620 lbf | 10,8 lần |
| #60 | 0.750" | 190 đến 230 lbf | 2.470 lbf | 13,0x |
Một dây xích không gỉ loại #40 chịu được 95 lbf trong khi dây xích tương đương bằng thép cacbon chịu được 940 lbf. Đây không phải là mức giảm tải nhỏ. Đây là sự giảm tải một bậc độ lớn.
Kích thước hoàn toàn giống nhau — chính điều này khiến tình huống trở nên nguy hiểm. Một dây xích không gỉ loại #40 chạy trên đĩa xích loại #40, vừa khít với cùng loại tấm che, và đo được cùng kích thước bằng cùng dụng cụ. Không có gì cảnh báo bạn ngoại trừ catalogue.
Một nhà sản xuất trả lời trực tiếp câu hỏi này trên trang Câu hỏi thường gặp (FAQ) của họ, khi được hỏi liệu có thể thay thế dây xích thép cacbon bằng dây xích không gỉ hay không:
Không. Thép không gỉ 304 và 316 vốn dĩ là vật liệu mềm, do đó tải trọng làm việc tối đa thấp hơn đáng kể so với dây xích thép cacbon.
Hai cơ chế, đều mang tính kim loại học.
Thép không gỉ austenit không thể tôi cứng bằng xử lý nhiệt. Cả hai loại 304 và 316 đều được ủ hòa tan ở nhiệt độ từ 1010 đến 1120 độ C rồi làm nguội nhanh. Không có bước tôi và ram nhằm tăng độ cứng bề mặt, bởi vì hợp kim này không phản ứng với phương pháp đó. Các bộ phận xích làm từ thép carbon được tôi cứng. Còn các bộ phận xích làm từ thép không gỉ thì giữ nguyên độ mềm.
Độ bền kéo cơ bản thấp hơn. Ngay cả trước khi quá trình tôi cứng được áp dụng, các hợp kim thép không gỉ dùng cho xích vẫn có độ bền kéo thấp hơn so với thép carbon dùng cho xích tiêu chuẩn.
Còn một hiệu ứng thực tiễn thứ ba cần lưu ý: thép không gỉ tích nhiệt nhiều hơn trong quá trình vận hành, điều này làm giảm thêm độ bền kéo và tuổi thọ chịu mài mòn.
Do đó, xích trở nên mềm hơn tại vùng tiếp xúc giữa chốt và ống lót—nơi toàn bộ hiện tượng mài mòn xích xảy ra—và yếu hơn tại các tấm mắt xích.
Sau khi đã chấp nhận sự giảm sút về độ bền, việc lựa chọn mác thép chủ yếu dựa trên khả năng chống ion clorua.
Sự khác biệt nằm ở molypden. Thép 316 chứa 2–3% Mo; còn thép 304 không chứa Mo nào cả. Chính việc bổ sung duy nhất này khiến thép 316 chống chịu tốt hơn trước hiện tượng ăn mòn điểm (pitting) trong môi trường có clorua.
Cách tiêu chuẩn để định lượng khả năng này là Chỉ số Tương đương Kháng Ăn mòn Điểm (Pitting Resistance Equivalent Number):
PREN = %Cr + 3,3 × %Mo + 16 × %N
thép 304 có giá trị PREN ở mức cuối chục (cao). Thép 316 đạt giá trị PREN cao hơn đáng kể nhờ thành phần molypden. Giá trị PREN càng cao, hợp kim càng chống chịu tốt hơn trước hiện tượng ăn mòn điểm cục bộ.
Vị trí ứng dụng quan trọng trong nhà máy thực phẩm:
·Dung dịch muối (brine), bảo quản bằng muối (curing), ngâm chua (pickling) — Dùng thép 316, không cần tranh luận
·Chế biến thủy sản — Dùng thép 316, vì clorua có mặt ở khắp nơi
· Nước rửa sàn đã được khử trùng bằng clo — Dùng thép 316 nếu nồng độ clo đáng kể
· Nhà máy làm bánh, hàng khô, xử lý thực phẩm nói chung — Thép không gỉ 304 thường là đủ
·Sữa — Phụ thuộc vào hóa chất làm sạch; kiểm tra chu kỳ kiềm và axit
Chỉ số PREN dự đoán khả năng chống ăn mòn điểm. Nó không dự đoán khả năng chống nứt do ăn mòn ứng suất, ăn mòn khe hở trong cấu hình chật hẹp hay hành vi trong axit mạnh. Hãy coi đây là công cụ xếp hạng, chứ không phải lời đảm bảo.
Nếu tải trọng vượt quá khả năng chịu tải của thép không gỉ ở kích thước bạn cần, thì giải pháp thường không phải là dùng xích thép không gỉ lớn hơn.
Xích thép carbon mạ niken hoặc mạ kẽm phục hồi phần lớn tải trọng làm việc đồng thời vẫn chống được ăn mòn nhẹ với chi phí thấp hơn thép không gỉ. Trong các ứng dụng yêu cầu khả năng chống ăn mòn thay vì tuân thủ quy chuẩn tiếp xúc thực phẩm, đây thường là lựa chọn kỹ thuật tối ưu hơn.
Trường hợp không áp dụng được: tiếp xúc trực tiếp với thực phẩm, rửa xả mạnh bằng chất kiềm, và bất kỳ nơi nào lớp mạ có thể bong tróc gây nhiễm bẩn sản phẩm. Lớp mạ là một lớp phủ; còn thép không gỉ có khả năng chống ăn mòn xuyên suốt toàn bộ tiết diện.
Các hướng dẫn đã công bố nêu rõ những trường hợp này:
· Truyền động công suất nặng — thiết bị nông nghiệp, hộp số công nghiệp, bộ truyền mô-men xoắn cao, nơi khả năng chịu tải trên mỗi bước răng là yếu tố quyết định duy nhất
· Truyền động tốc độ cao — hầu hết dây xích không gỉ, kể cả loại có chốt rỗng, được xếp hạng tốc độ tối đa thấp hơn dây xích thép cacbon do sự khác biệt về độ cứng
Nếu không tồn tại vấn đề ăn mòn hoặc nhiễm bẩn, thì thép cacbon — với khả năng chịu tải làm việc cao gấp 10 lần trên mỗi đô la — gần như luôn là lựa chọn phù hợp hơn.
Dây xích không gỉ bước đôi có sẵn và hữu ích cho vận chuyển tốc độ chậm. Các phiên bản dây xích không gỉ bước đôi tương đương với mã #40, #50, #60 và #80 lần lượt chịu được tải 95, 150, 230 và 390 lbf tại các bước răng 1,0 inch, 1,25 inch, 1,5 inch và 2,0 inch.
Lưu ý rằng đối với dây xích không gỉ, thường xuyên xuất hiện không có mắt xích đơn nào có bước răng #80 hoặc lớn hơn không có sẵn trong kho. Mắt xích tương đương #80 chỉ tồn tại dưới dạng mắt xích hai bước. Nếu thiết kế của bạn yêu cầu mắt xích inox đơn chịu tải nặng, hãy kiểm tra tính khả dụng trước khi cam kết.
Mắt xích inox có chốt rỗng có sẵn trong kho ở các cỡ #40, #50 và #60, với đường kính lỗ chốt lần lượt là 0,157 inch, 0,202 inch và 0,236 inch. Thú vị là mắt xích inox có chốt rỗng cỡ #60 có khả năng chịu lực cao hơn mắt xích inox tiêu chuẩn cỡ #60 (230 lbf so với 190 lbf), do cấu tạo khác biệt.
Việc lựa chọn vật liệu chỉ là một phần của yêu cầu tuân thủ an toàn thực phẩm.
FDA 21 CFR 178.3570 bao gồm cả chất bôi trơn có thể tiếp xúc gián tiếp với thực phẩm. Đây là cơ sở pháp lý cho loại chất bôi trơn H1. Nếu chất bôi trơn dùng cho dây chuyền có thể tiếp xúc với sản phẩm, thì bắt buộc phải đáp ứng yêu cầu này.
Đăng ký NSF H1 là cách thực tế để chứng minh sự tuân thủ của chất bôi trơn. Hãy yêu cầu sử dụng chất bôi trơn H1 cho mọi dây chuyền đặt ở vị trí trên hoặc liền kề sản phẩm hở.
EC 1935/2004 là quy định khung của Liên minh Châu Âu về vật liệu tiếp xúc với thực phẩm: vật liệu không được truyền các thành phần vào thực phẩm với lượng đủ để gây nguy hiểm cho sức khỏe hoặc làm thay đổi thành phần, vị giác hoặc mùi của thực phẩm.
3-A Sanitary Standards thiết kế thiết bị che phủ nhằm dễ làm sạch trong chế biến sữa và thực phẩm. Chúng ảnh hưởng đến cách xích được bảo vệ và đỡ nhiều hơn là bản thân xích.
Một điểm thu hút sự chú ý của người dùng: phóng động . Thép không gỉ chống ăn mòn nhờ lớp oxit crôm. Việc làm sạch mạnh và đặc biệt là tiếp xúc với dụng cụ bằng thép carbon để lại sắt bị kẹt sẽ làm hỏng lớp này. Xích bị gỉ trong nhà máy thực phẩm thường là thép không gỉ bị nhiễm bẩn chứ không phải do chọn sai cấp độ.
Phương pháp rất đơn giản sau khi bạn chấp nhận hệ số giảm tải:
1. Tính lực căng thực tế của xích từ mô-men xoắn và đường kính bước đĩa xích
2. Áp dụng hệ số phục vụ của bạn cho tải va đập
3. So sánh với tải làm việc của xích thép không gỉ, chứ không phải giá trị của xích thép carbon
4. Nếu không phù hợp, hãy tăng bước xích, thêm dây chuyền hoặc xem xét lại nhu cầu sử dụng thép không gỉ
Tăng kích thước lên một hoặc hai cỡ là điều bình thường. Một bộ truyền động cần xích cỡ #40 bằng thép carbon có thể cần xích cỡ #60 hoặc #80 bằng thép không gỉ, kèm theo đĩa xích và tấm che phù hợp. Hãy dự trù chi phí này ngay từ giai đoạn thiết kế thay vì phát hiện ra khi vận hành thử.
Liệu tôi có thể chỉ đơn giản dùng xích thép không gỉ lớn hơn không?
Được, và thường thì bạn bắt buộc phải làm như vậy. Hãy kiểm tra bảng tải trọng làm việc thay vì giả định rằng tăng một cỡ là đủ; khoảng chênh lệch giữa các cỡ khá lớn.
Loại 316 có bền hơn loại 304 không?
Không. Cả hai loại có tính chất cơ học tương đương nhau ở trạng thái ủ. Loại 316 chống ăn mòn tốt hơn, chứ không bền hơn. Cả hai đều chịu cùng mức giảm độ bền so với thép carbon.
Tại sao xích thép không gỉ của tôi lại bị gỉ?
Khả năng cao nhất là do nhiễm sắt từ dụng cụ hoặc thiết bị vệ sinh bằng thép carbon, làm phá vỡ lớp thụ động. Việc tái tạo lớp thụ động (repassivation) có thể khôi phục được tình trạng này. Nguyên nhân phổ biến khác là sự tấn công bởi ion clorua vào loại 304 trong khi thực tế cần dùng loại 316.
Tôi có thể dùng xích thép không gỉ trên đĩa xích hiện có không?
Về mặt kích thước thì đúng, các kích thước ANSI là giống nhau. Câu hỏi thực sự là liệu bộ truyền động có thể hoạt động ở tải làm việc giảm xuống hay không.
Xích inox chịu được dải nhiệt độ nào?
Rộng hơn xích thép carbon ở cả hai đầu, đây là một trong những ưu điểm thực sự của nó. Hãy lấy các con số cụ thể từ tài liệu của nhà sản xuất xích dành cho loại và cấu tạo xích bạn đang sử dụng.
Tôi có cần bôi trơn loại H1 nếu xích nằm bên dưới sản phẩm không?
Nếu có bất kỳ khả năng nào xảy ra tiếp xúc tình cờ, thì câu trả lời là có. Các hiện tượng bắn tung tóe, nhỏ giọt và sương mù lơ lửng trong không khí đều được tính vào. Phần lớn nhà máy tiêu chuẩn hóa việc sử dụng loại bôi trơn H1 trên toàn bộ khu vực chế biến thực phẩm thay vì quản lý hai loại chất bôi trơn khác nhau.
Công ty TNHH Thiết bị Điện Thiên Tân Hảo Vinh Thịnh Nghiệp cung cấp xích con lăn và đĩa xích inox 304 và 316 cho ngành chế biến thực phẩm, đồng thời cung cấp thép carbon mạ niken và kẽm trong các trường hợp yêu cầu chống ăn mòn thay vì tuân thủ tiêu chuẩn tiếp xúc với thực phẩm. Vui lòng gửi cho chúng tôi lực căng xích thực tế và thành phần hóa chất dùng để rửa tráng; từ đó chúng tôi sẽ xác định kích thước dựa trên tải trọng làm việc của vật liệu inox, chứ không dựa trên thông số của thép carbon.
