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结构与制造对食品机械防腐性能的影响
2017年08月08日 13:57 涂装产业网

  由于食品生产过程中机械设备所接触的物料多带有酸性或弱碱性,对许多金属材料都具有腐蚀作用,因此,腐蚀是造成食品机械与设备提前损坏的主要原因之一。在食品加工中,腐蚀不仅降低设备的使用寿命,造成重大的经济损失,而且极易导致食品污染,危害人体健康。

  食品机械设备的防腐蚀设计,除了从材料的选取与涂料上考虑外,还应从设备结构设计与制造的角度加以考虑,力求避免因不合理结构或制造形成腐蚀条件。不合理的结构常常会引起热应力、机械应力、液体的停滞、固体颗粒的沉积和积聚、金属表面膜的破损、局部过热、电偶电池等的形成,促使产生腐蚀源或加速腐蚀过程。另外,制造方法以及安装上的考虑不周也会引起腐蚀发生,且多产生局部基金项目:河南省自然科学基金项目(934032701)学与研究。腐蚀,而局部腐蚀在破坏之前预兆不明显,因此危害性更大。

  1结构、制造与应力腐蚀应力腐蚀是应力与腐蚀介质综合作用的结果。

  发生应力腐蚀的应力主要有残余应力、热应力和结构应力,它们产生于材料的结构设计、加工和使用过程。机械加工、焊接、热处理等过程都有可能产生残余应力;淬火、周期性加热和冷却会引起热应力;设备不合理的结构、部件安装、装配可能引起结构应力。为有效地防止和控制应力腐蚀应注重以下几个方面:1.1减少局部应力集中通过合理的设计加工,避免或减少局部应力集中。结构设计时应尽量降低大的有效应力,并设法减少材料所受拉应力。如:可采用流线型设计,选用大的曲率半径,使结构的应力分布趋于均匀,避免尖角、死角。焊接结构更应注意减少应力集中,不同断薄壳与厚板的焊接薄壳与厚板的焊接,若采用(a)的型式容易产生很大的残余应力,采用(b)型式可得到改善。壳体与底板的焊接采用K型焊缝较好,若只有一侧可接近时,用V型焊接(如所示)壳体与接管或凸缘的连接,好采用过渡圆弧的绕性结构对焊连接(如所示)可大大减少应力集中。

  壳体与接管或凸缘的焊接另外,设计时应不要使焊缝应力和断面变化应力及大拉应力叠加在一起。所示为卧式容器,其大径向拉应力可能出现在A或B点处,因此容器的焊缝应尽量避开此处。

  12消除残余应力采用合理的热处理及机械方法消除残余应力。

  退火处理是减少加工或装配过程中残余应力(如焊接、热处理等)的有效手段之一。如钢铁在500 ~1h,然后缓慢冷却;对奥氏体不锈钢可在900°C附近进行消除应力退火处理或1050卧式容器的安装如果同时结合喷砂、喷丸、过变形法等机械方法对受力材料进行处理,使表面应力降低或松驰,也可提高抗应力腐蚀性能。

  2结构设计与缝隙腐蚀缝隙腐蚀是在缝隙内局部强化的一种腐蚀。当金属与金属或金属与非金属之间存在很小的缝隙(一般为0.025~0. 1mm)时,介质进入缝隙,并且很小的缝隙使得与腐蚀有关的物质迁移困难,形成滞留状态,促使缝隙内的金属加速腐蚀。

  许多设备或物件由于设计不合理或安装加工等不可避免会造成缝隙。例如:法兰连接面、螺母压紧面、铆接板接合面、设备底板与基础接触面、焊缝气孔、焊渣、污垢等,在它们与金属的接触面上无形中形成了缝隙(如)缝隙腐蚀示意图缝隙腐蚀的防止,主要是在结构设计和施工上应避免造成缝隙结构。在制造工艺上,应尽量采用焊接代替铆接或螺栓连接(如所示),焊接时若沿四周焊上,完全可堵塞缝隙;当铆接板材时,应尽量缩短铆钉间的距离,封死两板之间形成的空隙,从而限制缝隙的形成(见)焊接时,在接触物料介质的焊接一侧,应避免空洞或缝隙,通过加工出适当的焊接坡口和焊接外形,将焊缝填满,把要焊的工件尽量焊透,使之不能形成缝隙(见)。

  容器设计时,应使容器内液体能够完全排空,防止积水,避免锐角或静滞区的出现(0)。

  平底容器好不要直接放置在基础上,而应采用裙式支座;大型平底槽,底部可加工字梁(1)。

  必须有合理的结构设计。

  例如:应尽量避免小阳极大阴极的面积比结构,螺钉、铆钉相对于紧固件应使其呈阴极性的;不同金属部件之间应避免直接接触,通过垫片等使彼此绝缘(如3)。另外可用涂层和金属镀层的方法防止电偶腐蚀。

  3防电偶腐蚀结构设计示意图总之,结构设计的合理与否,直接影响着设备的抗腐蚀性能,食品机械的设计、制造过程中,为了取得更好的防腐效果,大限度地减少腐蚀损失,延长机器使用寿命,保证食品的质量、营养和卫生,一定要注意避免不合理的结构。

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