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Really? 乳品,、焊接,，原來是這樣的關(guān)系
2021年09月02日 13:53:26 來源：乳業(yè)資訊網(wǎng) 點(diǎn)擊量：8604

人們常常關(guān)注，乳品企業(yè)有一臺(tái)多么好的灌裝機(jī),、一臺(tái)多么好的殺菌機(jī),，這些品牌的設(shè)備能夠保證乳制品達(dá)到一個(gè)不錯(cuò)的技術(shù)安全指標(biāo)和營養(yǎng)指標(biāo)。但是我們往往忽略,，這些機(jī)器組成的乳品加工線上擁有大量的不銹鋼管路系統(tǒng),，上面有許多管、泵,、閥,，因此將它們連接起來的焊接技術(shù)就尤為重要,。重要到“自動(dòng)焊”技術(shù)可以為乳品生產(chǎn)過程掃除質(zhì)量盲區(qū),，成為一個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)點(diǎn)。

　　【化工儀器網(wǎng) 廠商動(dòng)態(tài)】 乳企有沒有這樣的現(xiàn)象,？一條新產(chǎn)品線,，前幾年運(yùn)行得非常好，之后就經(jīng)常出現(xiàn)一些壞包,，采用管道清洗后得到了改善,，但是過一段時(shí)間又出現(xiàn)了，又很難查出具體問題所在,。這個(gè)時(shí)候,，就需要注意設(shè)備與設(shè)備之間的連接點(diǎn)和網(wǎng)路構(gòu)架上是不是出現(xiàn)了問題。
 
　　文 | 吳正紅
 
　　山東碧海包裝材料有限公司副總經(jīng)理
 
　　焊點(diǎn)——很小的點(diǎn),，很大的影響
 
　　人們常常關(guān)注,，乳品企業(yè)有一臺(tái)多么好的灌裝機(jī),、一臺(tái)多么好的殺菌機(jī)，這些品牌的設(shè)備能夠保證乳制品達(dá)到一個(gè)不錯(cuò)的技術(shù)安全指標(biāo)和營養(yǎng)指標(biāo),。但是我們往往忽略,，這些機(jī)器組成的乳品加工線上擁有大量的不銹鋼管路系統(tǒng)，上面有許多管,、泵,、閥，因此將它們連接起來的焊接技術(shù)就尤為重要(圖1),。重要到“自動(dòng)焊”技術(shù)可以為乳品生產(chǎn)過程掃除質(zhì)量盲區(qū),，成為一個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)點(diǎn)。
 
圖1 乳品企業(yè)擁有大量的不銹鋼管路系統(tǒng)
 
　　在一個(gè)工程上,，焊接口就有幾萬個(gè),，每個(gè)焊點(diǎn)都能成為一個(gè)質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。我們和國內(nèi)的一些乳企交流時(shí)發(fā)現(xiàn),，他們常常抱怨一條新的生產(chǎn)線前幾年運(yùn)行較好,，品質(zhì)很不錯(cuò)，但是幾年后當(dāng)新廠變?yōu)槔蠌S時(shí),，就經(jīng)常出現(xiàn)一些壞包,，在某一季節(jié)如夏季的壞包率還很高。于是,，工程師們采取管道的CIP清洗或高溫蒸汽清洗,，清洗過的設(shè)備品質(zhì)有很大的改善，可用了一段時(shí)間之后,，又會(huì)重復(fù)出現(xiàn)類似問題,。
 
　　問題根結(jié)點(diǎn)在哪里呢？其實(shí)和設(shè)備關(guān)系不大,，我們都使用了很好的設(shè)備,，能夠提供很穩(wěn)定的品質(zhì)，問題就出現(xiàn)在設(shè)備和設(shè)備之間的連接點(diǎn)或者管路系統(tǒng)的構(gòu)架上,，這一點(diǎn)確實(shí)很難排除,、很難發(fā)現(xiàn)。
 
　　別小看焊接技術(shù)
 
　　國內(nèi)和國際都有明確的標(biāo)準(zhǔn)要求
 
　　國內(nèi)乳品GMP對(duì)設(shè)備之間的連接有很明確的要求(圖2),。比如說產(chǎn)品接觸面應(yīng)表面光滑,、易于清洗和消毒，食品接觸面應(yīng)平滑,、無凹陷或裂縫,，以減少食品碎屑、污垢及有機(jī)物的聚積。這些是乳品生產(chǎn)設(shè)備的技術(shù)性要求,。
 
圖2 國內(nèi)乳品GMP要求
 
　　藥品GMP指南上也提到(圖3),，由于對(duì)工藝中的關(guān)鍵焊接參數(shù)有更高的要求，軌道自動(dòng)焊接被認(rèn)為是一種主要的管路連接施工方法,。焊接后通常采用內(nèi)窺鏡檢查,，GMP指南要求如果采用手工焊接，使用內(nèi)窺鏡的檢查比例是100%,；如果使用“自動(dòng)焊”技術(shù),，只需做20%的抽檢。
 
圖3 藥品GMP指南-2010版
 
　　之所以提起藥品的要求,，就是因?yàn)橐曰菔先闃I(yè)蘇州工廠為例(圖4),，許多國際乳品企業(yè)已經(jīng)秉承了“以制藥的經(jīng)驗(yàn)制造奶粉”的理念。在國外的一些地區(qū),，消費(fèi)者購買奶粉的場(chǎng)所往往是藥店,，而不是商超，這就意味著很多乳企要用生產(chǎn)藥品的標(biāo)準(zhǔn)去規(guī)范嬰配粉的生產(chǎn),。
 
圖4 惠氏營養(yǎng)品要求以制藥的經(jīng)驗(yàn)制造奶粉
 
　　歐盟早在1993年就認(rèn)識(shí)到了“自動(dòng)焊”的優(yōu)勢(shì),。歐洲衛(wèi)生工程設(shè)計(jì)組織(EHEDG)是一個(gè)行業(yè)組織，它所制定的認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)更高一些,，且同行業(yè)內(nèi)都會(huì)比較遵守EHEDG制定的技術(shù)規(guī)范,。在《Doc 08 潔凈設(shè)備設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》中，專門對(duì)焊接,、軌道焊接,、自動(dòng)焊接提出了具體要求，要求對(duì)于管道工程來說,，首選的方法是自動(dòng)軌道焊接,，因?yàn)樗軌蛲瓿墒冀K如一的高質(zhì)量焊縫(圖5)。而在其1993年制定的《Doc 09 符合潔凈要求的焊接不銹鋼管》中要求,，在安裝過程中,，應(yīng)盡可能使用軌道焊接，通常認(rèn)為80%-90%的焊接可以用軌道焊接工完成,，根據(jù)安裝的等距圖,，一定程度的預(yù)計(jì)劃將有助于更大限度地增加軌道焊接的焊縫數(shù)量,，難以接近的焊縫應(yīng)盡可能在工廠安裝前在車間完成(圖5),。由此可見，歐洲潔凈設(shè)備早就要求100%實(shí)行“自動(dòng)焊”,，盡量避免手工焊接,，這樣既可以始終如一的保證質(zhì)量，又可以有效減少人為施工過程中造成的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn),。
 
圖5 EHEDG標(biāo)準(zhǔn)對(duì)自動(dòng)焊的要求
 
　　在我國,，醫(yī)藥工程施工也是廣泛執(zhí)行“自動(dòng)焊”的,。雖然目前還沒有國標(biāo)強(qiáng)制要求執(zhí)行，但是醫(yī)藥行業(yè)普遍已經(jīng)這樣操作,。2015年,，我國發(fā)布了《食品工業(yè)用不銹鋼管道安裝及驗(yàn)收規(guī)范》輕工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(圖6)，明確標(biāo)出“管子對(duì)管子或管道元件之間組合焊接時(shí),，如位置許可應(yīng)優(yōu)先采用自動(dòng)設(shè)備焊接”,。從乳業(yè)看，高質(zhì)量的乳品離不開好的奶源,，也離不開高質(zhì)量的設(shè)備,，因此施工工藝是很重要的，但往往受傳統(tǒng)做法的影響,，會(huì)被大家忽略掉,。
 
圖6 國家輕工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求優(yōu)先采用自動(dòng)焊接設(shè)備焊接
 
　　“自動(dòng)焊”技術(shù)與手工焊接的比較
 
　　01手工焊后出現(xiàn)滲漏
 
　　圖7是國內(nèi)的某一個(gè)項(xiàng)目，該工程使用了一段時(shí)間后,，在焊縫的位置發(fā)生了很嚴(yán)重的腐蝕,，出現(xiàn)了漏點(diǎn)，肉眼可見從這個(gè)地方有很細(xì)的水珠流下來,。
 
圖7 手工焊接口出現(xiàn)滲漏
 
　　02手工焊后出現(xiàn)漏點(diǎn)
 
　　圖8是某一個(gè)工程發(fā)現(xiàn)了很多這樣的焊接漏洞,，很明顯是人工焊接施工過程中因多次焊接或者不熟練操作造成的。
 
圖8 焊道出現(xiàn)漏點(diǎn)
 
　　03手工焊后焊縫未滲透,，出現(xiàn)焊縫扭曲,、焊疤
 
　　圖9也是不良焊接的一個(gè)失敗案例。有些焊接在外面看是融合的,，是沒問題的,，但是使用內(nèi)窺鏡看里面，或者把管道剖開取樣看,，里面根本沒有滲透,，存在拼接縫隙,形成無法清洗的死角。
 
　　有些焊接氧化非常嚴(yán)重,，已經(jīng)破壞奧氏體不銹鋼本體材質(zhì)的耐腐性,、光潔度,易出現(xiàn)滋生細(xì)菌、抗腐蝕下降的結(jié)果,，這就是一個(gè)很嚴(yán)重的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn),，因?yàn)檫@里永遠(yuǎn)隱藏著細(xì)菌，不斷的滋生細(xì)菌會(huì)影響很多批次的產(chǎn)品,。
 
圖9 焊縫未熔透等失敗案例
 
　　04焊接不合格導(dǎo)致細(xì)菌滋生等問題
 
圖10 焊口中容易存在的李斯特菌,、沙門氏菌
 
　　在焊接不合格的位置，李斯特菌、沙門氏菌在反復(fù)污染著我們的產(chǎn)品,。這兩個(gè)菌種小至0.5微米(圖10),，而管道系統(tǒng)的Ra值(表面粗糙度值)國內(nèi)基本要求在0.5-1.0微米。這意味著,，如果細(xì)菌過小,，細(xì)菌不僅存在于管道縫隙和焊口，也存在于管路系統(tǒng)的內(nèi)表面,。只有把表面打磨得更光滑,，使管道系統(tǒng)的Ra值低于細(xì)菌大小，比如說達(dá)到0.5微米,，細(xì)菌殘留的幾率才會(huì)更低,。
 
　　理想的“自動(dòng)焊”是什么樣的？
 
　　理想的“自動(dòng)焊”是：無裂紋或氣孔,，無臺(tái)階,、無錯(cuò)邊，無內(nèi)部變色或電弧,，無凹陷或凸起,，無夾雜，表面粗糙度不增加,，無相關(guān)的金相變化,，無可見無咬邊，無燒穿,。
 
　　不管是醫(yī)藥級(jí)還是食品級(jí),，焊接都有國際通用的允收標(biāo)準(zhǔn)，比如《EHEDG Doc 35 食品加工行業(yè)不銹鋼管的衛(wèi)生焊接》中要求,，焊縫的凹陷,、錯(cuò)邊有15%的允收標(biāo)準(zhǔn)，扭曲偏差在25%-75%,，這些都是有據(jù)可查的,。
 
圖11 焊縫的凹陷、錯(cuò)邊有15%的允收標(biāo)準(zhǔn)
 
圖12 扭曲偏差的國際允收標(biāo)準(zhǔn)在25%-75%
 
　　圖13是“自動(dòng)焊”下焊管內(nèi)外表面的理想焊縫照片,，它的縫隙是完全融合滲透的,，沒有氣孔、沒有臺(tái)階,、沒有錯(cuò)邊,，沒有夾雜、沒有凸起和凹陷,，焊縫的魚鱗片非常均勻,，這就是“自動(dòng)焊”用機(jī)器保證高質(zhì)量焊縫的外觀表現(xiàn),。
 
文圖13 “自動(dòng)焊”下焊管內(nèi)外表面的理想焊縫
 
　　如何實(shí)施理想的“自動(dòng)焊”,？
 
　　首先,，不論是在現(xiàn)場(chǎng)施工部分，還是工廠預(yù)制部分,，在管道設(shè)計(jì)的過程中,，優(yōu)先要考慮實(shí)施“自動(dòng)焊”的流程。比如,，需要自動(dòng)焊接哪些管道,，一個(gè)工程里哪些部位需要預(yù)制，哪些部位需要在現(xiàn)場(chǎng)完成,。
 
　　其次,，需要“自動(dòng)焊”的焊接設(shè)備，同時(shí)需要焊接工藝工程師在現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)施工作業(yè),。
 
　　再次,，注意焊接時(shí)的細(xì)節(jié)操作。
 
　　舉例1：焊接的彎頭有短彎頭,、長彎頭兩種,。短彎頭一側(cè)壁厚、一側(cè)壁薄,，因?yàn)樵诤附拥倪^程中在上沿和下沿涉及到材料的拉伸和堆積,，所以上沿和下沿的壁厚應(yīng)該有一點(diǎn)差別。
 
圖14 焊接短彎頭,、長彎頭的技術(shù)區(qū)別
 
　　這就要求自動(dòng)焊接或手動(dòng)焊接過程中,，厚的一側(cè)需要焊的時(shí)間更長一點(diǎn)，速度慢一點(diǎn),，給足夠的熱量讓它融透,；薄的一側(cè)，需要少一點(diǎn)時(shí)間,、少一點(diǎn)熱量,，以免造成燒壞或過度氧化。如果是長彎頭,，它有一個(gè)直管的部分,，這部分就可以避免掉這種薄厚的差異，在自動(dòng)化焊接時(shí),，把軌道焊接頭加持在長彎頭和焊管處轉(zhuǎn)360度,，就會(huì)非常均勻地完成點(diǎn)焊工作。這就是長光頭和短彎頭的區(qū)別技術(shù)細(xì)節(jié),。
 
　　舉例2：焊接氧化,，就是在焊接過程中,，沒有在焊縫的位置填充保護(hù)氣而造成的。焊縫周圍氧化后,，破壞了不銹鋼原有耐腐的晶間組織,，在日積月累使用下，被氧化焊縫的析出碳化物就不斷地掉到產(chǎn)品里,。
 
圖15 無氣體保護(hù)的焊接
 
　　去年,，某大集團(tuán)乳企購買了一款磁性過濾器，專門吸附乳制品生產(chǎn)過程中的一些金屬離子,，用一段時(shí)間之后,，磁性過濾器上吸附了很多黑色金屬顆粒，我們充分懷疑這些顆粒是焊接不良的管路系統(tǒng)上掉落的碎屑,。由于焊接時(shí)沒有填充保護(hù)氣體,，造成氧化嚴(yán)重，根本不具備長時(shí)間抗腐蝕的要求,。
 
　　正確的做法是：“自動(dòng)焊”下,，焊槍沿著焊縫360度旋轉(zhuǎn)，同時(shí)在焊縫周圍填充保護(hù)氣體,，保證即使在高溫焊接下,，也可以避免外焊縫的氧化；內(nèi)管用一種堵頭裝置,，填充內(nèi)保護(hù)氣,，把氧氣排除干凈，來避免氧化,。
 
圖16 無氣體保護(hù)的焊接
 
　　圖16是EHEDG標(biāo)準(zhǔn)中的一個(gè)圖譜,，描述了氣體含氧量(橫坐標(biāo)：5-300 ppm)和焊接時(shí)間(縱坐標(biāo)：5-60秒)對(duì)外部焊接點(diǎn)內(nèi)表面的影響。由此可見,，如果使用氬氣保護(hù),，把含氧量控制在很低的范圍內(nèi)，即使焊接時(shí)間很長,，也不會(huì)有很大的氧化現(xiàn)象出現(xiàn),。除了歐盟標(biāo)準(zhǔn)，美國也有焊接氧化的允收標(biāo)準(zhǔn),，當(dāng)然氧化導(dǎo)致的變色是越少越好(圖17),。
 
圖17 美國焊接氧化的允收標(biāo)準(zhǔn)
 
　　小結(jié)
 
　　近幾年，國家相繼出臺(tái)了乳品的一些相關(guān)政策,，包括執(zhí)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)氖称窐?biāo)準(zhǔn),、嚴(yán)格的質(zhì)量管控、嚴(yán)厲的處罰和嚴(yán)肅的問責(zé),，這些政策都在規(guī)范著乳品企業(yè),。而乳品企業(yè)要達(dá)到最合要求的生產(chǎn)水平,，也需要設(shè)備企業(yè)提供達(dá)到國際水平的先進(jìn)設(shè)備、先進(jìn)工藝和良好的技術(shù)解決方案,。“自動(dòng)焊”技術(shù)就在細(xì)節(jié)處理上,，助力乳企達(dá)到先進(jìn)的生產(chǎn)水平。
 
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