1 ใบเนื้อหาเหล็กกล้าไร้สนิม 30-8-62

ใบเนือ้ หา วชิ าการออกแบบเคร่ืองจกั รกล หลักสูตรประกาศนียบัตรวชิ าชีพชัน้ สูง สาขาวชิ าเทคนิคการผลิต Mycom [COMPANY NAME] [Company address]

สารบญั ประเภทเหลก็ หล่อ ประเภทเหลก็ หล้า ประเภทเหล็กกลุ่มโลหะเบา ประเภทวัสดุกลุ่มพลาสตกิ

stainless steel / เหลก็ กลา้ ไรส้ นมิ เหล็กกลา้ ไร้สนิม (stainless steel) เป็นโลหะผสม (alloy) ทนี่ ยิ มใชเ้ พื่อเป็นวัสดุสรา้ งเคร่ืองจักร และอุปกรณแ์ ปรรปู อาหาร (food processing equipment) เนื่องจากมีความแขง็ แรง ทนทาน และทนตอ่ การกดั กรอ่ น พน้ื ผวิ ทสี่ มั ผัสกับอาหาร (food contact surface) มคี วามปลอดภัยและถูกสุขลักษณะ ทาความ สะอาดง่าย เป็นกลาง และไม่ทาปฏกิ ริ ิยากบั อาหารสว่ นประกอบของเหล็กกล้าไร้สนมิ เหล็กกล้าไร้สนมิ มีส่วนผสมหลักคอื โครเมยี ม (chromium) ซ่งึ ช่วยปอ้ งกันการกัดกร่อน และนิกเกิล (Ni) มีผลตอ่ ความแข็งแรงของโครงสรา้ ง โครเมยี มป้องกันการกดั กร่อนจากปฏกิ ริ ิยาการรวมตวั กับออกซเิ จน (oxidation) เป็นโครเมียมออกไซด์ (chromium oxide film : CrO2 หรอื เรียกว่า passive film) ซง่ึ เป็นฟลิ ์ม บางมาก ตดิ แนน่ ท่ีผิวของเหล็กกล้า ถา้ ฟลิ ม์ น้ีถูกทาลายจากแรงกล สารเคมี หรือออกซเิ จน จะถกู สรา้ งทดแทน ข้ึน ใหมด่ ้วยตัวเอง เหล็กกลา้ ไร้สนมิ ตอ้ งมโี ครเมยี ม (chromium) ผสมอยู่อยา่ งน้อย 10.5 เปอรเ์ ซน็ ต์ และ อาจมีส่วนผสมอื่นๆ เพ่อื เพิม่ สมบตั กิ ารต้านทานการกัดกร่อน เช่น โมลบิ ดนิ ัม (molybdenum) และ ไนโตรเจน (nitrogen) ซ่ึงชว่ ยขจัดการเกดิ การกัดกร่อนประเภทรูเข็มและมุมอับ ทองแดง (copper) จะช่วย เพิม่ คุณสมบัติการต้านทานการกดั กร่อนในสภาพแวดล้อมท่ีไม่เหมาะสม ส่วนประกอบของเหลก็ กลา้ ไร้สนมิ มักบอกเป็นสัดส่วน เช่น สเตนเลส 18/8 เป็นเหลก็ กลา้ ไร้สนมิ ที่ มโี ครเมียม 18 เปอรเ์ ซน็ ต์และนิกเกิล 8 เปอรเ์ ซ็นต์ ชนดิ ของเหล็กกล้าไรส้ นมิ เหลก็ กลา้ ไร้สนิมชนิดออสเทนนิตกิ (Austenitic) เปน็ เหล็กกลา้ ไรส้ นมิ ที่ The American Iron and Steel Institute (ASAI) จัดอยใู่ นซีร่สี ์ 300 (series 300) เป็นเหลก็ กลา้ ไรส้ นมิ ท่นี าใชง้ านอยา่ งกว้างขวางใน เครอ่ื งจักรและอุปกรณแ์ ปรรูปอาหาร เกรดทน่ี ยิ มใชม้ ากท่ีสุด คือ 304 และ 316มสี ว่ นผสมของโครเมียม (Cr) อยา่ งน้อย 16 เปอรเ์ ซนต์ และมนี ิกเกิล (Ni) ซึง่ ช่วยปรบั ปรุงสมบตั ิในการขึ้นรูป ความแข็งแรง บางเกรดจะ มี โมลบิ ดนิ มั (Mo) ผสมอยู่ด้วยเพื่อเพมิ่ ความทนทานต่อการกัดกร่อน  สเตนเลส 304 อาจเรียกว่าสเตนเลส เกรด 18/8 เป็นสเตนเลสในตระกลู ออสเทนนติ ิก มีโครเมยี ม 18 เปอร์เซนต์ นิกเกลิ 9 เปอร์เซ็นต์ เปน็ สเตนเลสที่ The American Iron and Steel Institute (AISI) แนะนาให้ใช้เปน็ พนื้ ผิวที่สมั ผัสอาหาร (food contact surface) แต่ 3A Sanitary Standards อนญุ าตใิ ห้ ใช้เฉพาะในส่วนสนับสนุน (utility) เชน่ ท่อ (pipe) เหมาะสาหรบั การใชง้ านท่ีอุณหภูมหิ ้อง ท่คี วามดัน

บรรยากาศ มีคา่ พีเอชอยู่ในชว่ ง 6.5-8.0 สามารถทนการกัดกรอ่ นของสารละลายคลอรีนความเข้มขน้ ไม่ เกิน 50 มลิ ลกิ รัมตอ่ ลิตร (ppm)  สเตนเลส 316 เป็นสเตนเลสในตระกูลออสเทนนิติก ทม่ี สี ่วนประกอบคือ โครเมียม 17 เปอร์เซน็ ต์ นิกเกิล 10 เปอรเ์ ซน็ ต์ และเพม่ิ สว่ นผสมของโมลบิ ดินัม 2 เปอรเ์ ซน็ ต์ เพอ่ื ป้องกันการกดั กร่อน ซึ่ง 3A แนะนาใหใ้ ช้ เปน็ พืน้ ผิวสัมผัสกับอาหาร (food contact surface) มีราคาแพงกวา่ สเตนเลส 304 สามารถทนอุณหภมู ิ สงู ได้ ทนอุณหภมู ิตา่ ไดม้ ากกวา่ และทนการกัดกร่อนของคลอรีนทค่ี วามเข้มขน้ สงู กว่าสเตนเลส 314 ประมาณเทา่ ตวั ใช้เป็นวัสดสุ าหรบั เครื่องจักรอุปกรณ์แปรรปู อาหาร เชน่ เครื่องจักรอปุ กรณ์ในการผลิต เบียร์ (beer) ผลติ ภัณฑน์ ม (dairy product) ผลิตภัณฑ์เคร่ืองดื่ม (beverage) เนือ้ สตั ว์ (meat) เครื่อง บรรจุ ปั๊ม วาลว์ ใบพดั อปุ กรณ์เคร่ืองครวั เครื่องใช้บนโตะ๊ อาหาร สามารถใชง้ านที่อณุ หภมู ิตา่ ตดิ ลบได้ สาหรับถังเกบ็ แกส๊ เหลว เช่น ไนโตรเจนเหลว (liquid nitrogen) และสามารถใชง้ านท่ีอุณหภมู สิ งู เช่น แผ่นแลกเปล่ยี นความร้อน (plate heat exchanger) ทอ่ และอุปกรณ์แลกเปลย่ี นความร้อน (tubular heat exchanger) ถงั เก็บ (storage tank) ภาชนะท่ีใชใ้ นงานอุตสาหกรรมอาหาร และรถเขน็ อาหาร  สเตนเลส 316 L มโี ครเมียน 18 เปอรเ์ ซ็นต์ นิกเกิล 14 เปอร์เซน็ ต์ และโมลบิ ดนิ ัม 3 เปอรเ์ ซน็ ต์ จึง แข็งแรงและทนการกัดกรอ่ นไดด้ กี วา่ สเตนเลส 316 สาหรับเครอ่ื งจกั รอปุ กรณ์แปรรปู อาหารที่ใช้งานทีอ่ ุณหภูมิกวา่ 150 องศาเซลเซยี ส และสัมผัสกบั คลอรนี ที่ ความเข้มข้นสงู สเตนเลส 316 จะเกดิ ความเครียดและแตกรา้ วได้ แนะนาให้ใชส้ เตนเลส 410, 409 หรอื 329

การใช้แสตนเลสในเคร่ืองจกั รอปุ กรณ์ในการผลติ ผลิตภณั ฑ์นม (dairy product) เคร่ืองจักร อปุ กรณ์ ประเภทของผลิตภณั ฑ์ เกรด Refrigerated storage tank ผลิตภัณฑ์นม (dairy product) ทกุ ชนดิ 304 Centrifuge, น้านม, โยเกริ ต์ , ครมี , เนย 304, 316 pasteurizer Plate heat exchanger, นา้ นม, เนยแขง็ , ครมี , เนย, โยเกิร์ต 316 tubular heat exchanger Packaging machine น้านม, ครีม, โยเกิร์ต 316 Ultra filtration equipment เนยแข็ง 316 Maturation tank เนยแข็ง,ไอศกรีม, ครีม, เนย 304 ,316 Cheese racks เนยแขง็ 304 อปุ กรณ์อน่ื ๆ ผลติ ภัณฑ์นม (dairy product) ทุกชนิด 304,316 การเชื่อมสเตนเลสตระกูลออสเทนนิติก (Austenitic) ทาได้งา่ ยทส่ี ุด และเช่ือมได้โดยไม่จาเป็นตอ้ งให้ความ รอ้ นก่อนทาการเชื่อม หรือให้ความรอ้ นภายหลังการเชื่อม แต่ส่งิ ทตี่ ้องระวัง คือผลของความรอ้ นทสี่ ูงเกินไปจะ ทาใหเ้ กรนหยาบและไมท่ นต่อแรงกระแทก นอกจากนี้อุณหภมู สิ ูงจะทาให้ชิน้ งานเช่ือมบดิ เบยี้ วได้ เนอื่ งจาก

เหลก็ กลา้ ไร้สนมิ กลมุ่ น้ีจะขยายตัวได้มากทอี่ ุณหภูมสิ ูง (high thermal expansion) แต่การนาความร้อน (thermal conductivity) ตา่ เมอ่ื เปรียบเทียบกบั เหลก็ กล้าคาร์บอน การแก้ไขทาโดยการปรับกระแสไฟฟา้ ใน การเชื่อมให้ตา่ เพื่อควบคมุ ปริมาณความร้อนท่ีให้กบั ชิน้ งาน หรือทา preheat เพอ่ื ให้ชิน้ งานมีอณุ หภูมิ สม่าเสมอ นอกจากน้อี าจป้องกนั โดยการใช้ clamp หรอื jig ช่วยยึดชิ้นงานเชอื่ ม การเชื่อมแบบ back step welding การเชอื่ มแบบ balanced sequence welding หรือการเชือ่ มทลี ะน้อยๆ จะลดการบิดเบี้ยวได้ ปญั หาอีกประการ คอื การเกิดโครเมยี มคาร์ไบด์บริเวณรอยเชอื่ ม ทาใหข้ าดการสรา้ งฟลิ ม์ โครเมียมออกไซดเ์ พื่อ ป้องกนั การเกิดสนมิ ดงั น้ันบริเวณรอยเช่ือมจะถูกกดั กรอ่ นได้งา่ ย การแกไ้ ขสามารถทาได้โดยการใชเ้ หล็กกล้า ไรส้ นิมท่ีมีปริมาณคาร์บอนต่า เช่น 316L หรอื ใชช้ นดิ ทีม่ ีส่วนผสมของไททาเนียม หรอื ไนโอเบียม (stabilized grades) เชน่ 347 สเตนเลสตระกูลเฟอร์ริติกมสี มบัติดูดแมเ่ หล็ก พบั มว้ น ไดง้ ่าย แตไ่ ม่ทนต่อการกดั กร่อนและการขดู ขีด มีราคาถูก มีโครเมียมเป็นธาตุผสมหลกั ระหวา่ ง 10.5-27 เปอรเ์ ซน็ ต์ บางเกรดผสมนิกเกลิ ลงไปเล็กนอ้ ย บางเกรดผสมโมลิบดนิ มั หรืออลมู เิ นียม ไททาเนียม เป็นตระกูลทน่ี ิยมใชใ้ นงานผลิตเคร่ืองใชบ้ นโต๊ะอาหาร ช้อนสอ้ ม มีด และเคร่ืองใชใ้ นครัว อ่างล้าง เปน็ ต้น สเตนเลสตระกูลมารเ์ ทนซติ กิ เป็นตระกูลที่มีความตา้ นทาน การกัดกร่อนน้อยกวา่ ออสเทนนิตกิ และเฟอร์รติ กิ แต่มคี วามทนทานและแข็งแรงมากกว่า มสี มบัติดูดแม่เหลก็ โดยท่ัวไปจะมสี ว่ นผสมของโครเมยี ม 12-14 เปอร์เซ็นต์ โมลิบดนิ ัม 0.2-1 เปอร์เซน็ ต์ มีนกิ เกลิ 0-2 เปอรเ์ ซน็ ต์ และมีคาร์บอนผสมอยู่ประมาณ 0.1-1 เปอร์เซ็นต์ ซ่ึงสามารถชบุ แข็งได้โดยการให้ความร้อนแล้วทาใหเ้ ย็น ตัวอยา่ งรวดเร็วและอบคืนตวั โดยทัว่ ไปจะร้จู กั กันใน \"ซรี ส่ี -00\" สามารถนาไปใช้ในงานที่ตอ้ งการความทนทาน และมคี วามแขง็ เช่น ทาใบมีด (knife) ตัวยึด กระสวยหรือแกนเพลา หัวฉีด เพลา และสปรงิ โดยท่ัวไปผลิต ออกมาในรูปเปน็ ท่อนแบน แผน่ และงานหล่อ สเตนเลสตระกูลดูเพล็กซ์ โครงสรา้ งมีส่วนผสมระหวา่ งโครงสร้างเฟอร์ไรตแ์ ละออสตไนต์ จงึ ทาใหม้ ี ความแขง็ แรงมากกวา่ ออสเทนนิตกิ และมคี วามทนทานต่อการกัดกรอ่ นชนดิ รูเข็มและซอกอบั มโี ครเมยี มเปน็ ธาตผุ สมอย่รู ะหว่าง19 ถึง 28 เปอรเ์ ซ็นต์ มีโมลิบดินัมสงู กวา่ 5 เปอร์เซน็ ต์ และมนี กิ เกลิ น้อยกว่าตระกลู ออ สเทนนิติก ใช้งานมากในสภาพแวดลอ้ มทม่ี ีคลอไรด์สูง นาไปใชใ้ นการทาแผงและทอ่ อุปกรณ์แลกเปล่ียนความ รอ้ น (heat exchanger) อปุ กรณ์ขนถา่ ยวสั ดุ (material handling) ถงั เก็บ ( storage tank) และถงั หมัก (fermentor) ซึ่งต้องทนความดันในบรรยากาศแวดลอ้ มของคลอไรด์ทม่ี คี วามเข้มขน้ สงู ตระกลู เพม่ิ ความแข็งโดยการตกผลึก มีความต้านทานการกัดกร่อนเทียบเคยี งกบั ตระกลู ออสเทน นิติก มีความแข็งแรงมากกวา่ ตระกลู มารเ์ ทนซิติก เกรด 17-4H ทร่ี ู้จกั กันทั่วไป มีโครเมยี มผสมอยู่ 17 เปอรเ์ ซ็นต์ และมนี กิ เกลิ 4 เปอร์เซน็ ต์ ทองแดง และไนโอเบียมผสมอยดู่ ว้ ย เนอ่ื งจาก สเตนเลสชนดิ น้สี ามารถ ชบุ แข็งได้ในคราวเดียว จึงเหมาะสาหรบั ทาแกน ป๊ัม (pump) และหัววาล์ว (valve)

Reference  การเชอื่ มเหล็กกลา้ ไร้สนิม  มาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม เครือ่ งใชเ้ หลก็ กล้าไรส้ นิม : ภาชนะหุงต้มทม่ี รี อยประสาน (มอก.2440- 2552)  บทวิภาค มาตรฐานผลิตภณั ฑ์อุตสาหกรรม เครอื่ งใชเ้ หล็กกลา้ ไร้สนิม : ภาชนะหงุ ตม้ ที่มรี อยประสาน (มอก.2440-2552)  http://www.3-a.org/resource/papers/stainless_steel_dairy_industry.pdf  http://www.ehedg.org/uploads/DOC_08_E_2004.pdf  From http://www.foodnetworksolution.com/wiki/word/1236/stainless-steel- %E0%B9%80%E0%B8%AB%E0%B8%A5%E0%B9%87%E0%B8%81%E0%B8%81%E0%B8%A 5%E0%B9%89%E0%B8%B2%E0%B9%84%E0%B8%A3%E0%B9%89%E0%B8%AA%E0%B8% 99%E0%B8%B4%E0%B8%A1 ........................................................