水浴式滅菌柜裂紋成因分析

仇彬

（江蘇特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗研究院鹽城分院)

水浴式滅菌柜裂紋成因分析

仇彬*

（江蘇特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗研究院鹽城分院)

在水浴式滅菌柜的檢驗中發(fā)現(xiàn)其內(nèi)壁多處出現(xiàn)裂紋。分析了水浴式滅菌柜的工作原理，根據(jù)其結(jié)構(gòu)和具體使用情況，分析了產(chǎn)生裂紋的幾種原因，并提出了幾種相應(yīng)的預(yù)防措施和解決方法。

水浴式滅菌柜 裂紋 壓力容器 氯離子 腐蝕 預(yù)防措施

0 概況

鹽城市某制藥廠2006年購進(jìn)3臺水浴式滅菌柜，于2007年2月投入使用。在2011年停機檢驗時，發(fā)現(xiàn)所使用的3臺滅菌柜均存在裂紋，且其裂紋具有多、長、深的特點。

該水浴式滅菌柜是廣泛用于制藥、生物、食品及醫(yī)療行業(yè)的設(shè)備，整個滅菌過程是自動控制的，冷卻速度快，滅菌周期短。該設(shè)備的主要技術(shù)參數(shù)如下：設(shè)計壓力0.23 MPa，設(shè)計溫度140℃，最高工作壓力0.14 MPa，最高工作溫度125℃。主要受壓元件的材料為：外殼 Q235B,δ=6 mm；內(nèi)殼0Cr18Ni9Ti， δ=6 mm； 前 后 門 0Cr18Ni9Ti， δ=6 mm。

該設(shè)備的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 水浴式滅菌柜

滅菌循環(huán)程序如圖2所示。

1 檢驗及發(fā)現(xiàn)的問題

對3臺滅菌柜進(jìn)行了內(nèi)外部檢查，其銹蝕輕微，壁厚無明顯變化，但在3臺滅菌柜內(nèi)殼表面均發(fā)現(xiàn)了多處裂紋，裂紋最多的一臺有25條，裂紋最長的達(dá)150 mm，有的為穿透性裂紋。產(chǎn)生裂紋的部位均在主體的上半部，且較集中在滅菌柜的兩端、上部有接管的角焊縫熱影響區(qū)以及頂部與兩側(cè)板的角部，主體下半部未發(fā)現(xiàn)一條裂紋。

圖2 滅菌循環(huán)程序

2 裂紋產(chǎn)生的原因

根據(jù)滅菌柜的結(jié)構(gòu)和具體使用情況，分析認(rèn)為產(chǎn)生裂紋的原因主要有如下幾個方面。

（1）氯離子含量超標(biāo)

氯離子含量超標(biāo)是產(chǎn)生裂紋的主要根源。一是由于藥廠處于海邊，所用的水質(zhì)中氯離子含量比較高，使用單位對此認(rèn)識不足，沒有采取任何防范措施。二是被消毒滅菌的生理鹽水瓶破碎，溢出的生理鹽水大大增加了滅菌柜 （消毒器）內(nèi)的氣液中氯離子的含量。據(jù)了解，每次消毒滅菌過程中，總要出現(xiàn)爆瓶現(xiàn)象，每次爆瓶多則十幾瓶，少則幾瓶。這樣，大量的氯離子及氯化物水溶液存在，使得采用奧氏體不銹鋼的滅菌柜內(nèi)殼具備了腐蝕開裂的條件。這些氯離子可以破壞不銹鋼表面的鈍化膜，受破壞的表面成為活性狀態(tài)，成為腐蝕電池的陽極，而周圍鈍化膜完整的部分為陰極，于是腐蝕集中在鈍化膜受到破壞的表面，也就是氯離子吸附和聚集較多的部位，嚴(yán)重時會使腐蝕的區(qū)域產(chǎn)生裂紋。

（2）結(jié)構(gòu)不盡合理

結(jié)構(gòu)不盡合理 （見圖1），噴水冷卻有死角。噴水不僅起到降溫快速冷卻的作用，而且可以沖刷殼體內(nèi)壁，沖走吸附在內(nèi)壁上的氯離子，防止氯離子聚集。但由于結(jié)構(gòu)的原因，上半部幾乎噴淋不到冷卻水，造成表面吸附的氯離子越集越多，直至發(fā)生腐蝕開裂。這樣就出現(xiàn)了主體上半部產(chǎn)生裂紋、下半部無裂紋兩個明顯的區(qū)域。

（3）承受交變載荷

由于反復(fù)的加載、卸載循環(huán)操作，殼體反復(fù)承受著交變載荷的作用，促使了在氯離子作用下產(chǎn)生的腐蝕裂紋加速開裂。

（4）溫差應(yīng)力的作用

滅菌柜在使用中不僅承受交變載荷，而且在冷卻階段要補充自然溫度的水，與內(nèi)室原有的熱水混合，以達(dá)到加速降溫的效果，這樣就造成內(nèi)殼鋼板出現(xiàn)較大的溫差，形成溫差應(yīng)力，從而促成腐蝕開裂及裂紋的擴展。

3 預(yù)防措施

根據(jù)滅菌柜的結(jié)構(gòu)、使用情況和缺陷的特點等，筆者認(rèn)為應(yīng)從以下幾個方面加以改進(jìn)。

（1）改進(jìn)噴淋冷卻系統(tǒng)。在原進(jìn)水口加裝一噴淋管 （見圖3），在噴淋管上均布直徑1.5 mm的噴淋孔，使冷卻水能夠噴到滅菌柜內(nèi)壁的各個方向、各個部位，在冷卻降溫的同時，沖刷整個內(nèi)壁，有效防止氯離子的聚集。

圖3 滅菌柜內(nèi)加裝噴淋管

（2）若滅菌過程中發(fā)生爆瓶現(xiàn)象，開柜后應(yīng)及時清理碎瓶，并用大量的清水沖刷內(nèi)壁，對不易沖洗到的角落部位更需要重點沖洗，以減少氯離子的聚集。

（3）嚴(yán)格控制水質(zhì)的氯離子含量，保證氯離子含量﹤25×10-6，若超標(biāo)，可在水中加入硝酸鈉進(jìn)行處理。

（4）加強瓶子質(zhì)量檢驗工作，把質(zhì)量有問題的瓶子篩選出來。另外，操作人員要嚴(yán)格按操作規(guī)程精心操作，盡量減少因操作不當(dāng)而引起的爆瓶。

水浴式滅菌柜屬于壓力容器的一種，在實際應(yīng)用時必須按照 《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》的要求建立一套完善的安全保障技術(shù)和管理制度。對實際操作、使用和檢驗過程中發(fā)現(xiàn)的問題，要及時地與制造廠溝通，以便對設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)，消除安全隱患，確保設(shè)備的安全運行。

Genesis Analysis of Water Bath Type Sterilizing Cabinet Crack

Qiu Bin

Discovered multiple cracks in inner wall of a water bath type sterilizing cabinet during the examination.Analyzed the work principle of the sterilizing cabinet,and according to its structure and application,analyzed several reasons of cracks and put forward corresponding precautionary measures and solutions.

Water bath typesterilizingcabinet;Crack;Pressurevessel;Chlorideion;Corrosion;Precautionary measures

TQ 051.3

*仇彬，男，1981年生，碩士，工程師。鹽城市，224052。

2012-05-14）