奧氏體不銹鋼消毒器應(yīng)力腐蝕斷裂分析

平志剛 （天津市武清區(qū)鍋爐壓力容器技術(shù)檢驗所 天津301700）

0 引言

我區(qū)某醫(yī)院使用的一臺方箱式壓力蒸汽消毒器（電加熱型），生產(chǎn)廠家是山東新華醫(yī)療器械股份有限公司，型號為DMXD-0.36B。在對該容器進行內(nèi)外部檢驗時發(fā)現(xiàn)不銹鋼蒸汽消毒器的內(nèi)筒存在穿透性斷裂裂紋，其中最嚴(yán)重的一條裂紋已擴展到110 mm長。

1 原因分析

1.1 腐蝕機理

奧氏體不銹鋼在拉應(yīng)力（承受內(nèi)壓）和特定的腐蝕介質(zhì)（氯離子）共同作用下，產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕斷裂，其腐蝕機理為電化學(xué)-機械作用原理。奧氏體不銹鋼在特定的腐蝕介質(zhì)（氯離子）中首先發(fā)生電化學(xué)腐蝕，經(jīng)過一段時間后，表面上產(chǎn)生較長的微裂紋，裂紋端部產(chǎn)生應(yīng)力集中，加上滲入裂紋內(nèi)的吸附的氯離子起楔入作用，促使裂紋向前發(fā)展，從而又暴露了新的表面繼續(xù)在氯離子中腐蝕，其過程重復(fù)進行，直到材料斷裂為止。裂紋一旦發(fā)現(xiàn)，它的擴展速度比其他局部腐蝕速度快得多，其裂紋大體向上垂直于抗拉應(yīng)力的方向發(fā)展。由于它往往在沒有先兆的情況下發(fā)生，因此是一種極其危險的腐蝕。奧氏體不銹鋼產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕斷裂的極限氯離子濃度是很低的，幾乎只要有氯離子存在即可發(fā)生，氯離子濃度越高應(yīng)力腐蝕斷裂越容易發(fā)生。

1.2 不銹鋼消毒器腐蝕原因

不銹鋼消毒器采用電加熱方式，其飽和蒸汽通過電加熱普通自來水產(chǎn)生，自來水的原水中氯離子含量偏高，環(huán)保監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，通常原水中氯離子含量為30～40 mg/L，而《壓力容器技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》中規(guī)定奧氏體不銹鋼壓力容器用水進行液壓試驗時，應(yīng)嚴(yán)格控制水中氯離子含量不超過25 mg/L。由于氯離子一般不易蒸發(fā)到蒸汽中，電加熱蒸汽消毒器使用過程中不斷補充自來水，產(chǎn)生蒸汽，從消毒殺菌方面來說，本無可非議，但會造成消毒器蒸汽發(fā)生器中自來水氯離子濃度越來越高。當(dāng)高水位操作發(fā)生汽帶水現(xiàn)象時，高濃度的氯離子對奧氏體不銹鋼消毒器外壁接觸，進而發(fā)生應(yīng)力腐蝕斷裂。

1.3 溫度應(yīng)力對腐蝕斷裂的影響

溫度對奧氏體不銹鋼應(yīng)力腐蝕斷裂的引發(fā)、擴展以及斷裂形態(tài)都有很大的影響。當(dāng)介質(zhì)溫度在70℃以下時，對腐蝕影響很小，而蒸汽消毒器設(shè)計壓力為0.162 MPa的奧氏體不銹鋼，設(shè)計溫度為129℃，工作壓力為0.14 MPa的奧氏體不銹鋼，工作溫度為126℃。正常工作時所承受的應(yīng)力水平不高，但焊接時殘余應(yīng)力產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕對斷裂裂紋起到促進作用。方箱式壓力蒸汽消毒器，由于內(nèi)筒外壁上焊有碳鋼加強拉撐桿，使內(nèi)筒局部拉應(yīng)力增大，應(yīng)力腐蝕斷裂裂紋均處在拉撐桿焊接部位，且方向與拉撐桿垂直。

2 預(yù)防措施及建議

對我區(qū)在用的奧氏體不銹鋼壓力蒸汽消毒鍋縮短內(nèi)外部檢驗周期，每兩年進行一次內(nèi)部檢驗，每年進行一次外部檢驗，每兩年內(nèi)外部檢驗期間進行一次水壓試驗，在內(nèi)外部檢驗時，對焊縫和熱影響區(qū)進行表面探傷，及早發(fā)現(xiàn)應(yīng)力腐蝕裂紋，防止其擴展造成惡性事故。

對從事奧氏體不銹鋼壓力蒸汽消毒器的操作人員和管理人員進行專業(yè)培訓(xùn)，使他們對奧氏體不銹鋼在拉應(yīng)力和濃度較高的氯離子作用下產(chǎn)生的應(yīng)力腐蝕斷裂的特性有所了解，對操作中發(fā)生的故障采取正確的處理措施。

對于電加熱產(chǎn)生蒸汽的奧氏體不銹鋼壓力蒸汽消毒器，使用蒸餾水代替普通自來水，降低水中氯離子濃度，延長消毒器的使用壽命。

采用耐氯離子應(yīng)力腐蝕的材料設(shè)計和制造這種電加熱壓力蒸汽消毒器，從根本上解決因氯離子引起的應(yīng)力腐蝕斷裂。只有這樣，才能將此類事故的發(fā)生率降到最低，保證人民的生命財產(chǎn)安全。■