Ved anvendelse af den rigtige materialesammensætning kan besparelsen i rene materialeomkostninger for et simpelt rør til for eksempel et mejeri eller bryggeri nemt ligge på ti procent.

Dette misforhold søges løst gennem et projekt om overfladebehandling af rustfrit stål versus fødevarehygiejne og levetid, som starter i efteråret 2004 med deltagelse af Bioteknisk Institut, FORCE Technology og en række af branchens virksomheder. I dette projekt gennemføres et forskningsarbejde, som skal føre til guidelines, der både tilgodeser hygiejnekrav og krav til korrosionsbestandighed. Afhængig af produkt og rengøringsmidler kan der være væsentlige forskelle på krav til overfladen i en optimering mod rengørings- henholdsvis korrosionsforhold.

At sikre optimale hygiejniske overflader er ikke blot et spørgsmål om at vælge en god stålkvalitet og en høj overfladefinish. Stålet anses som oftest for at være specielt godt, hvis det er valgt i gruppen af syrefaste rustfrie stål. Der er dog også i fødevareanlæg visse medier og driftsforhold, hvor denne gruppe af stål har for lav bestandighed.

Samtidig kan stål, specificeret ved en bred typebetegnelse som f.eks. syrefast eller 316L, forekomme i meget forskellige varianter, hvilket kan resultere i meget forskellige egenskaber. Resultatet kan blive en risiko for uacceptable hygiejniske egenskaber på steder, hvor adgangsforholdene forhindrer effektiv efterbehandling.

Man kan stå i den situation, at specifikationen på papiret får producenterne til at tro, at de går med ”livrem og seler”, og alligevel er der steder i anlægget, der ikke har tilstrækkelig kvalitet.

Den optimale specifikation er således ikke alene udformet ud fra de faktiske påvirkninger i anlægget, men også med præcise materialespecifikationer, som sikrer, at producenterne kan opnå den krævede overfladekvalitet.


Det rigtige materiale
Et af de områder, hvor der kan opstå problemer, er ved komponenter, der skal maskinbearbejdes, som f.eks. ventiler og visse typer af fittings. De legeringer, som anvendes til plade og rør, er mindre velegnede til spåntagning på grund af stort værktøjsslid og lave bearbejdningshastigheder.

Traditionelt har man derfor anvendt specielle legeringer med et relativt højt svovlindhold, hvorved gode bearbejdningsegenskaber kunne opnås. Desværre har disse stål en korrosionsbestandighed, som er ringere end plade- og rørmaterialernes. Samtidig er svejseegenskaberne ikke optimale, ligesom kemisk efterbehandling er mere kompliceret.

Emneformer, der oftest anvendes til spåntagning, er generelt tilpasset spåntagning med et let forøget svovlindhold samt specielle oxider, men de ligger inden for kravene til standardstål, eksempelvis i EN 10088-1. Samtidig vil rør og plade ofte i praksis have langt lavere svovlindhold, typisk omkring 10 – 20% af standardens maksimumkrav. Denne forskel kan bl.a. give svejsemæssige problemer.

Svovl giver svejsefejl
Et forøget svovlindhold betyder en øget risiko for svejsefejl i form af revner i alvorlige tilfælde, eller sugninger i mindre alvorlige - men til gengæld hyppigere tilfælde. Egentlige revner og porer vil være uacceptable i forhold til den krævede svejsekvalitet.

Ved den hyppigst anvendte svejsemetode varierer indsmeltningen med stålets svovlindhold. Generelt er det sådan, at indsmeltningen er størst i legeringer med højt svovlindhold. Svejsning med programmerbart udstyr, som f.eks. TIG-orbitalsvejsning, kan derfor give problemer. Der kan opleves for stort smeltebad eller for lille indtrængning, afhængig af om den aktuelle legering har mere eller mindre svovl end den, som parametrene blev sat efter.

Sammensvejsning af legeringer med forskelligt svovlindhold kan føre til en forskydning af smeltebadet. Grundet den metallurgiske mekanisme bag svovlets indflydelse på smeltebadet forskydes det mod det materiale, som har det laveste svovlindhold. Der kan derfor opstå problemer med forsætning af smeltebadet og mangelfuld indtrængning ved samlinger mellem eksempelvis rør med lavt svovlindhold og ventiler eller fittings af stangstål og emnerør med et højere svovlindhold. Dette kan medføre ekstraordinært mange reparationer, og der vil være en risiko for ikke-reparerede indtrængningsfejl i delvist kontrollerede anlæg.

Et andet fænomen, som opleves ved svejsning af slaggemodificerede stål, er en øget forekomst af slaggeperler eller oxidøer på svejsesømmens rodside. Oxidøerne giver lokalt en let forøget ruhed og nedsat glans.

En del af slaggeperlerne løsner sig under materialets sammentrækning ved afkøling, andre løsner sig over tid. Det sidste kan muligvis være et problem i rørsystemer til ultrarene produkter, såfremt der ikke er placeret tilstrækkeligt fine filtre senere i processen.


Korrosion ved svejsninger
De traditionelle svovlbaserede automatstål findes specificeret som AISI 303, SS 2346 og DIN W. /EN nr. 1.4305, men det frarådes at anvende disse undtagen til relativ lav korrosionsbelastning. Korrosionsegenskaberne af de slagge modificerede stål er stort set svarende til standardrør og -plade men med mindre forbehold. Korrosionsmæssigt har det ikke kunnet påvises, at slaggeperler eller oxidøerne fra svejsningen forringer egenskaberne.

Mangansulfider er kendt som foretrukne startsteder for grubetæringer i en i øvrigt fejlfri overflade, og de svovlbaserede automatstål angribes let og med høj udviklingshastighed ind langs sulfiderne fra endefladerne.

De slaggemodificerede stål har langt færre og mindre mangansulfider, af hvilken grund bestandighed mod start og udvikling af angreb er langt større.

I spalter eller under tildækninger må det forventes, at det lidt højere mangansulfidindhold i forhold til standardrør og -plade medfører, at angreb vil kunne opstå under mindre aggressive forhold end for rør og plade.

Ovenstående eksempler på problemer er alene relateret til svovlindhold og slaggefordeling i forbindelse med stål til spåntagning. Tilsvarende fænomener iagttages i dag stadig oftere som følge af større variationer med hensyn til legeringssammensætning og metallurgi i rustfrit stål, som i stigende grad importeres fra lavtlønslande.

FORCE Technology stiller sin viden og erfaring til rådighed i sådanne spørgsmål, hvad enten det gælder rådgivning, analyser, test eller procesudvikling. Vi kan optimere svejseprocesser, opstille efterbehandlingsprocedurer og dokumentere korrosionsegenskaber ved tests.