Если спросить у специалистов по чистым помещениям, какой конструктивный материал лучше всего подходит для применения в контролируемых помещениях и средах, то во многих случаев ответ будет – нержавеющая сталь. И действительно, из нее изготавливают мебель, корпуса, детали оборудования, трубы …
Всем известно, что нержавейка устойчива к коррозии, ее поверхность легко очищается и дезинфицируется, механически прочная и просто красивая. Это в общем, теперь поговорим о нюансах.
Химический состав (марка стали)
Кроме требований, которые обусловлены особенностями эксплуатации, важны технологические свойства при таких процессах, как сварка, гибка, механическая обработка … При выборе марки стали учитываются кроме этих и другие факторы.
Например, детали гермовводов blueglobe CLEAN Plus (производитель PFLITSCH) изготавливаются из двух марок стали: наружная часть (обжимная гайка), контактирующая с контролируемой средой - AISI 316L, внутренняя часть - AISI 303.
Широко применяются марки AISI 304 или AISI 316, которые относятся к немагнитным жаропрочным сталям. Они стойкие к коррозии, прочные, легко обрабатываются.
Наиболее технологична в производстве и универсальна в применении AISI 304, она относительно недорогая, используется, в частности, для изготовления мебели для чистых помещений. Из стали AISI 304 изготавливают изделия, которыми мы пользуемся в быту - металлическую посуду, столовые приборы, кухонные мойки.
AISI 316 за счет добавления молибдена имеет более высокую коррозионную стойкость к при воздействии соединений хлора, йода, брома, растворителей, серной кислоты, жирными кислотами, в том числе при повышенных температурах. Используется в производстве технологического оборудования и продуктопроводов для фармацевтики и пищевой промышленности, хирургических инструментов.
Все упомянутые выше стали – аустенитные (для таких же, как мы, неспециалистов – интернет в помощь), никель-хромовые, которые за счет специфической кристаллической структуры не увеличивают твёрдость при тепловой обработке и не обладают магнитными свойствами.
В таблице приведен химический состав этих марок стали по стандарту AISI (American Iron and Steel Institute) и их аналоги по ГОСТ 5632-2014 «Легированные нержавеющие стали и сплавы коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные. Марки».
Шероховатость поверхности
От шероховатости (которую часто называют чистотой) поверхности зависят ее эксплуатационные свойства, в том числе наиболее важные для нас – способность удерживать загрязнения, эффективность очистки и дезинфекции, коррозионная стойкость. Царапины и микронеровности на поверхности не только удерживают загрязнения, но и создают возможность развития в них микроорганизмов.
Насколько гладкой должна быть поверхность? Ответ «настолько гладкой, насколько это возможно» не подходит. В конструкторской документации на изделие должно быть указанно обоснованное значение, и лучше, если это будет ссылка на нормативный документ.
Всем понятно, чем гладкая поверхность отличается от шероховатой. Но, как и любое понятие в технике, шероховатость имеет четкое определение и целый ряд измеряемых и вычисляемых параметров, подробно рассмотренных в двух стандартах: ГОСТ 2789-73 Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики и ГОСТ 25142-82 Шероховатость поверхности. Термины и определения
Шероховатость поверхности - совокупность неровностей поверхности с относительно малыми шагами, выделенная, например, с помощью базовой длины. (ГОСТ 25142-82).
Нас, как производителей оборудования, интересует только один параметр, который мы и должны задать в КД на детали, которые будет изготавливать для нас субподрядчик. Несколько забегая вперед, скажем, что для наших применений не потребуется очень высокого класса чистоты поверхности, и достаточно будет нормирования отклонений (выступов и впадин) от вертикали.
Для этого нужно использовать параметр Ra - среднее арифметическое абсолютных значений отклонений профиля в пределах базовой длины (есть еще параметр Rz - высота неровностей профиля по десяти точкам). Размерность обеих параметров - микрометры.
Из выдержки из стандарта (см. ниже) понятно, как рассчитывается Ra. Надо добавить, что базовая длина l зависит от отклонений профиля – чем меньше отклонения, тем меньше базовая длина и наоборот.
Ввиду отсутствия отечественных нормативов для шероховатости поверхностей и деталей, используемых в чистых помещениях, пришлось обратиться к зарубежным. Удалось найти стандарт для пищевой индустрии, где требования близки. DIN EN 1672-2 “Food processing machinery – Basic concepts – Part 2: Hygiene requirements” определяет, что шероховатость для поверхностей из нержавеющей стали не должна превышать значения Ra < 0,8 мкм.
В гармонизированном с EN 1672-2 отечественном стандарте ГОСТ EN 1672-2-2012 «Оборудование для обработки пищевых продуктов. Основные принципы. Часть 2. Гигиенические требования» ссылки на Ra и Rz есть, а конкретных цифр нет, с указанием, что они должны приводиться в требованиях к конкретному оборудованию. (могу предположить, что любящие Ordnung немецкие специалисты, добавили в свою версию нормы верхнее предельное значение).
Попытаемся поискать аналогичные данные в стандартах DIN и EN для чистых помещений, но пока можно лишь констатировать что немецкие производители оборудования для чистых помещений (во всяком случае часть из них), нормы Ra < 0,8 мкм придерживаются. Например фирма Hummel, см. статью на нашем канале - Гермовводы для чистых помещений. Краткий, не совсем обзор, а так, взгляд между делом
Надо добавить, что такие же требования должны применяться к поверхностям сварных швов, выштамповок, изгибов с той оговоркой, если это возможно технологически
Post Scriptum
До сих пор в контактирующих со средой чистых помещений частях нашего оборудования для чистых помещений мы использовали только полимерные материалы. В планах – производство новой продукции с деталями из нержавеющей стали. Когда начали разбираться, узнали много интересного и нового для себя, частью этой информации хотим поделиться.