Przejdź do treści

Tankofermentor – Stal AISI 304

Dziś nieco techniczny wpis. Czereśnie powoli dojrzewają, a winogrona już uformowały zaczątki kiści. Najwyższy już czas zastanowić się nad tankofermentatorem. Co prawda mam kilka balonów szklanych, ale obawiam się, że przy ponad 20 czereśniach i prawie 30m winogron może tego nie starczyć.

Kiedy lata temu, pierwszy raz zwiedzałem winnicę, to zdaje się było gdzieś w Tokaju, zobaczyłem te hektolitrowe potwory kłebiiące się pod sufitami, wypełniajace całe pomieszczenia. Jakby oczywistym stało się, iż wzbódzone wówczas porządanie sprawi, że kiedyś będę właścicielem przynajmniej jednego z nich. Od tego czasu, kiedy tylko mam okazję zwiedzać winiarnię czulę przyglądam się tym majestatycznym urządzeniom. Notuje, słucham i robię zdjęcia – automatyka, zawory, marka, kształt, materiał… Temat jest dośc obszerny i opsianie go w całości w jednym artykule zdaje się być karkołomne. Zacznijmy powoli – dziś znajdziecie podsumowanie na temat stali z której powinien być wykonany tank.

Zanim jednak zaczniemy warto nadmienić, że istnieją również inne, nie stalowe fermentatory. Jest tego cała masa – poczynając od wspomnianych już szklanych, poprzez gliniane np. osławione gruzińskie Qvevri, drewniane w postaci beczek, cementowe, plastikowe, po stalowe. Nasówa się wobec tego pytanie które są najlepsze? Niema na to odpowiedzi – wszystko zależy co chcecie osiągnąć.

Myślę o stali lub szkle ponieważ są to materiały, które z natury dość łatwo utrzymać w czytsości. Jestem na początku przygody z fermentacją a doświadczenie przychodzi z czasem. Glina, cement, dąb to są narzędzia wymagajace umiejętności, wyczucia pewnego talentu i ogłady. Mam nadzieję, że przyjdzie i na nie czas. Tymczasem stal!

Nierdzewka

W rodzinie stali kawsoodpornych mamy dwie odmiany który nas interesują – kwasówka i nierdzewka zwana też INOX. Każdy z Was napewno miał noże INOX i z tego prostego doświadczenia płynie wiedza, że stal stali nie równa. Dziś zjamiemy się stalą AISI 304. Skąd ta nazwa? Geneza jest nieco nudna i przydługa, ale warto przegryźć się przez semantykę aby wiedzieć, że ta sama stal może mieć inne nazyw. Bowiem gatunek X5CrNi18–10 należy do jednego z najczęściej stosowanych gatunków stali odpornych na korozję, potocznie określany jest także, jako stal „18/8”, „18/10″ lub „V2A”. Oznaczenie zgodne z normą PN-EN 10088 to X5CrNi18-10/1.4301, a oznaczenie amerykańskie wg AISI to 304, według wycofanych norm polskich odpowiada stali OH18N9. Szczególne zalety tego gatunku polegają na doskonałej przydatności do obróbki plastycznej oraz spawania. Umożliwia to projektowanie kompleksowych kształtów, ostrych krawędzi oraz optycznie niewidocznych połączeń spawanych. Zatem Gatunek 0H18N9, jest jednym z najpopularniejszych gatunków stali nierdzewnej kwasoodpornej, może być stosowany w bardzo szerokim zakresie między innymi w:

  • przemyśle chemicznym na wymienniki ciepła, reaktory, chłodnice, kondensatory, zbiorniki, rurociągi przesyłowe z rur nierdzewnych kwasoodpornych, 
  • rafineriach i zakładach petrochemicznych na rurociągi przesyłowe z rur kwasoodpornych, wymienniki ciepła i inne, 
  • przetwórniach żywności, mleczarniach, browarach na zbiorniki, autoklawy, pasteryzatory, cysterny przewozowe 
  • przemyśle celulozowo-papierniczym na urządzenia stykające się z roztworami zasadowymi, 
  • przemyśle kriogenicznym na zbiorniki ciekłych gazów, cysterny przewozowe, części aparatury skraplającej, 
  • konstrukcjach okrętowych i lotniczych oraz na wyposażenia statków, samolotów i wagonów kolejowych. 
  • dekoracjach (fasady, architektura wnętrz, wszelkiego rodzaju balustrady itp.) 
  • sztućce i inne nakrycia stołowe, 

Istotą tej stali jest odporność na korozję, po tzw. przesyceniu stal jest odporna na działanie:

  • atmosfery miejskiej i mniej agresywnej atmosfery morskiej, 
  • środowisk utleniających, w tym kwasu azotowego o stężeniu do 55% i o temperaturze do 80 stopni C. oraz wielu zimnych roztworów soli (z wyjątkiem chlorków) i większości kwasów organicznych przy umiarkowanych temperaturach, 
  • większości substancji organicznych, w tym żywności. 

Warto również wiedzieć, że nie jest ona niezniszczlana, ponieważ gatunek ten nie jest odporny na działanie:

  • środowisk nieutleniających (np. H2S04, HCl), 
  • korozji międzykrystalicznej po spawaniu, kształtowaniu na gorąco i silnym zgniocie na zimno, 
  • korozji naprężeniowej w roztworach chlorków i wodorotlenków, 
  • korozji wżerowej i stykowej w środowiskach zawierających halogenki. 

Stal nierdzewna odporna jest na działanie korozji, warto jednak wyszczególnić na co i w jakim stopniu.

Atmosfera i woda

Stal nierdzewna odporna na działanie wiejskiej i nieprzemysłowej atmosfery miejskiej oraz na działanie wód zwykłych, wód przemysłowych, mało i średni agresywnych, wód kopalnianych zawierających maksymalnie 1% H2SO4, oraz naturalnych wód mineralnych. W wodzie morskiej gatunek najczęściej koroduje wżerowo.

Kwasy organiczne i nieorganiczne

Materiał odporny w całym zakresie stężeń i temperatur na działanie kwasu adypinowego, arsenowego, benzoesowego, borowego, galusowego, jabłkowego, pirogalowego, salicylowego i stearynowego. Odporna w ograniczonym zakresie stężeń i temperatur na działanie kwasu azotowego, chlorosulfonowego, chromowego, cytrynowego, fosforowego, garbnikowego, karbolowego, masłowego, mlekowego, mrówkowego, octowego, olejowego, siarkowego, szczawiowego, winowego oraz na działanie mieszanin kwasu azotowego i siarkowego, kwasu azotowego i szczawiowego i inne. 

Stal 0H18N9 nie jest odporna na działanie kwasu chlorowego, nadchlorowego, chlorooctowego, fluorowodorowego, solnego oraz mieszanin kwasu solnego i azotowego, fosforowego i fluorowodorowego, fosforowego i siarkowego, siarkowego i octowego i inne.

Zasady

Odporna na działanie wodorotlenku amonowego, barowego i wapniowego oraz w ograniczonym zakresie stężeń i temperatur na działanie wodorotlenku potasowego i wapniowego.

Sole i roztwory soli

Stal jest odporna w całym zakresie stężeń i temperatur na działanie wszystkich azotanów, cyjanków, czteroboranu sodowego, ortofosforanu, dwu- i trójsodowego metakrzemianu potasowego i sodowego, nadmanganianu potasowego, octanu glinowego, miedziowego, ołowiawego, ołowiawego zasadowego, potasowego, rtęciowego i sodowego, siarczanu cynkowego, magnezowego, manganawego, miedziowego, niklawego, potasowego, sodowego, żelazowego, siarczynu sodowego, szczawianu potasowego, sodowego, wszystkich węglanów, żelazicyjanku potasowego, żelazocyjanku potasowego oraz większości soli kwasów organicznych.

Stal jest odporna w ograniczonym zakresie stężeń i temperatur na działanie nadchloranu amonowego, chloranu potasowego, sodowego, chlorku amonowego, barowego, cynkowego, magnezowego, manganawego, niklawego, potasowego, sodowego, wapniowego (we wszystkich chlorkach pojawić się może korozja wżerowa stali), octanu amonowego, siarczanu amonowego, amonowo-glinowego, glinowego, potasowo-chromowego, potasowo-glinowego, żelazawego, siarczku sodowego, siarczynu sodowego kwaśnego, wapniowego kwaśnego, szczawianu amonowego, winianu potasowego kwaśnego.

Nie jest odporna na działanie chlorku cynawego, cynowego, glinowego, miedziowego, żelazowego, fluorku sodowego, siarczanu potasowego kwaśnego, sodowego kwaśnego.

Gazy i pary

Gatunek odporny na działanie pary wodnej, par amoniaku, suchego chloru, dwutlenku i tlenku węgla, par jodoformu, siarkowodoru (do 200oC), gazu świetlnego.

Nie jest odporna na działanie pary wodnej zawierającej SO2, mokrego chloru, fluoru, fluorowodoru, chlorowodoru, par bromu, bromowodoru i in.

Stopione metale, metaloidy, sole i zasady 

Odporna na działanie stopionych azotanów (z wyjątkiem amonowego), cyny (do 300oC), rtęci, siarki (do 445oC), octanu potasowego.

Stal nie jest odporna na działanie stopionego aluminium, antymonu, ołowiu, cyny (ponad 300oC), cynku, kadmu, wodorotlenku potasowego i sodowego, węglanu potasowego i sodowego, azotanu amonowego, chlorku barowego, boraksu.

Inne substancje

Stal nierdzewna jest odporna na działanie suchego czterochlorku węgla, suchego dwuchlorku dwusiarki, dwunadtlenku sodowego, dwusiarczku węgla, solanki peklującej, pięciotlenku fosforowego, roztworów fosforanowych (do fosforanowania), szkła wodnego, kwaśnego utrwalacza i wywoływacza fotograficznego oraz acetonu, alkoholu etylowego i metylowego, benzenu, benzyny, chininy, chlorku metylenu, chlorku metylu, suchego chlorobenzenu, suchego chloroformu, cukru, czekolady, drożdży, suchego dwuchloroetylenu, estrów, eteru jedno- i dwuetylowego, eteru naftowego, suchego chlorku etylu, alkalicznych i obojętnych roztworów farbiarskich, formaliny, furfurolu, gliceryny, glikolu, kamfory, kawy, klejów, kreozotu, krwi, ksylolu, likierów, masła, słodkiego mleka, musztardy, mydła, nafty, naftaliny, nowokainy, octu, octu spirytusowego, oleju jadalnego, lnianego, mineralnego, roślinnego, terpentynowego, owoców, parafiny, pirydyny, piwa, ropy naftowej, serów, smalcu wieprzowego, smoły węglowej, soku pomarańczowego i cytrynowego, soków i kwasów owocowych, spirytusu, detergentów, terpentyny, suchego trójchloroetylenu, warzyw, wazeliny, win i wódek.

Nie jest odporna na działanie kwaśnych roztworów farbiarskich, chlorku acetylu, chlorowodorku aniliny, kwaśnego siarczanu chininy, kwaśnej kapusty i kwaśnego mleka, octu winnego, soku pomidorowego oraz wilgotnych: chlorobenzenu, chloroformu i chlorku etylenu.

Spawanie

Stal 0H18N9 najczęściej spawa się łukowo ręcznie elektrodami otulonymi, łukiem krytym oraz w osłonie gazów ochronnych (argonu, helu) metodą TIG i MIG.

Stal przed spawaniem nie wymaga podgrzewania wstępnego. Także po spawaniu nie jest potrzebna obróbka cieplna; wyjątek stanowią części spawane, przeznaczone do pracy w środowisku wywołującym korozję naprężeniową. W tym przypadku należy je wyżarzyć odprężająco w zakresie temperatur 900 do 1000°C w czasie 10 do 15 min.

Nie należy spawać gazowo ani też w osłonie CO2.

Własności stali według PN-EN 1.4301, X5CrNi18-10, AISI 304, 0H18N9

Najpopularniejszy materiał nierdzewny (tzw. nierdzewka), o dobrej odporności na korozję w różnych mediach, jest dobrze spawalny. Stosowany, gdy nie ma dużego zagrożenia ze strony działania kwasów. Skład chemiczny: C < 0,03%; Si < 1,0%; Mn < 2,0%; P < 0,045%; S < 0,015%; N < 0,011%; Cr = 18,0%-20,0%; Ni = 10,0%-12,0%.

Oznaczenia skrótów w nazewnictwie stali

Znak gatunku wzorowany jest na stalach według starszych norm GOST, składa się z liter oznaczających pierwiastki stopowe:

  • H – Chrom
  • N – Nikiel
  • M – Molibden
  • T – Tytan
  • Nb – Niob
  • G – Mangan
  • Cu – Miedź

Oznaczenie zawiera również cyfry które występując po literach informują o średniej zawartości danego pierwiastka w %. W przypadku kiedy gatunki różnią się między sobą tylko zawartością węgla, dla ich rozróżnienia na początku oznaczenia przed literą H podaje się cyfry 0, 00, 1, 2.

Np. znak gatunku H17N13M2T oznacza stal o średniej zwartości chromu 17% i niklu 13%, molibdenu 2% oraz dodatek tytanu. Czyli 0H18N9 to stal chromowo-niklowa.

Kwasówka

Jako, że stal nierdzewna jest uznana za wystarczającą w kontekście fermentacji i wyrbou wina to w celach kronikarskich pozolę sobie wspomnieć tylko o tzw. Kwasówce, czyli stali AISI 316, 316L, 316 Ti. Materiał o podwyższonej odporności na korozję w środowiskach agresywnych. Możliwość pracy w temperaturze 300/400 °C. Zastosowanie: przemysł chemiczny, farmaceutyczny, tekstylny, spożywczy, do wyrobu celulozy, farb. Stale z dodatkiem molibdenu, przez to bardziej odporne na korozję wżerową w środowisku z jonami chlorkowymi. Skład chemiczny gatunku AISI 316: C < 0,07%; Si < 1,0%; Mn < 2,0%; P < 0,045%; S < 0,015%; N < 0,011%; Cr = 16,5%-18,5%; Mo = 2,0%-2,5%; Ni = 10,0%-13,0%. Skład chemiczny gatunku AISI 316L: C < 0,03%; Si < 1,0%; Mn < 2,0%; P < 0,045%; S < 0,015%; N < 0,011%; Cr = 16,5%-18,5%; Mo = 2,0%-2,5%; Ni = 10,0%-13,0%. Skład chemiczny gatunku AISI 316 Ti: C < 0,08%; Si < 1,0%; Mn < 2,0%; P < 0,045%; S < 0,015%; Cr = 16,5%-18,5%; Mo = 2,0%-2,5%; Ni = 10,5%-13,5%; Ti < 0,7%.

Podsumowanie

Reasumując stal ANSI 304 jest stalą kwasoodporną, ale nie jest tzw. kwasówką. Jednakże tankofermentor który zgodnie ze sztuką zostanie z niej wykonany powinien spełnć nasze oczekiwania. Dobra wiemy o co chodzi z materiałem. Teraz pytanie jaki wybrać?

Źródła

Opracowanie oparte na następujących materiałach: