脈動(dòng)真空滅菌器定期檢驗(yàn)要點(diǎn)探討

惠志全 楊俊強(qiáng) 毛 力 陳通林

(廣州特種承壓設(shè)備檢測(cè)研究院)

脈動(dòng)真空滅菌器定期檢驗(yàn)要點(diǎn)探討

惠志全 楊俊強(qiáng) 毛 力 陳通林

(廣州特種承壓設(shè)備檢測(cè)研究院)

依據(jù)壓力容器定期檢驗(yàn)規(guī)則，結(jié)合脈動(dòng)真空滅菌器的設(shè)備特點(diǎn)對(duì)滅菌器定期檢驗(yàn)的要點(diǎn)及注意事項(xiàng)進(jìn)行了分析探討。

滅菌器 定期檢驗(yàn) 滲透檢測(cè) 宏觀檢查

脈動(dòng)真空滅菌器具有滅菌時(shí)間短、消滅菌種多、滅菌效果好及自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)，得到越來(lái)越廣泛的使用。脈動(dòng)真空滅菌器作為一種不銹鋼壓力容器，承受一定的壓力和溫度，且壓力具有脈動(dòng)性，蒸汽及待滅菌物品中所含介質(zhì)都有可能對(duì)設(shè)備的長(zhǎng)期運(yùn)行帶來(lái)風(fēng)險(xiǎn)。一旦滅菌器發(fā)生故障或者失效，輕則達(dá)不到滅菌效果帶來(lái)嚴(yán)重的衛(wèi)生安全隱患，重則發(fā)生爆炸給現(xiàn)場(chǎng)人員帶來(lái)嚴(yán)重的生命安全隱患[1]。根據(jù)滅菌器內(nèi)室橫截面形狀的不同，壓力蒸汽滅菌器可分為圓形截面和非圓形截面兩大類(lèi)，其中非圓形截面主要采用矩形截面。圓形截面容器受力均勻，應(yīng)力狀態(tài)以薄膜應(yīng)力為主，加工用料少；矩形截面容器安裝方便、占地面積小、有較大的比表面積和較高的傳熱效率[2]。但矩形滅菌器受力不均勻，在介質(zhì)和應(yīng)力的作用下更易產(chǎn)生缺陷。因此對(duì)脈動(dòng)真空滅菌器的定期檢驗(yàn)就顯得非常重要，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行中存在的安全隱患，給出針對(duì)性的建議，確保滅菌器安全平穩(wěn)運(yùn)行。

1 脈動(dòng)真空滅菌器的結(jié)構(gòu)及運(yùn)行特點(diǎn)

工業(yè)用脈動(dòng)真空滅菌器通常為臥式或立式雙層結(jié)構(gòu)，外層夾套為普通鋼制結(jié)構(gòu)，并裝有隔熱層外罩、夾套安全閥和壓力表；內(nèi)層為不銹鋼制滅菌柜室，并裝有壓力表、壓力真空表和安全閥。滅菌柜配有蒸汽進(jìn)入管道、蒸汽過(guò)濾器、蒸汽控制閥、蒸汽壓力調(diào)節(jié)器及疏水器等，典型脈動(dòng)真空滅菌器的外觀如圖1所示。

圖1 滅菌器外觀

脈動(dòng)真空滅菌器在滅菌前通常將夾套充滿(mǎn)蒸汽并達(dá)到一定的壓力，使滅菌柜身及柜內(nèi)物品預(yù)熱，同時(shí)有利于提高從夾套送入柜室內(nèi)的蒸汽質(zhì)量及在需要連續(xù)滅菌的情況下提高滅菌柜的工作效率。一次滅菌的過(guò)程通常包括以下幾個(gè)階段[3]：抽真空階段(在此過(guò)程中內(nèi)殼的壓力從-80kPa上升到100kPa)、升溫加壓階段(空氣排除之后就向內(nèi)腔充入飽和的水蒸氣，使內(nèi)腔壓力達(dá)到220kPa，溫度上升到134℃，以達(dá)到滅菌所需的環(huán)境)、滅菌階段(內(nèi)腔蒸汽壓力保持在210kPa，并持續(xù)6min左右)、排汽階段(滅菌完成之后抽取內(nèi)腔蒸汽達(dá)到常壓)、干燥階段(抽取內(nèi)腔蒸汽到-100kPa并持續(xù)9min左右，使物品能夠達(dá)到充分的干燥，最后充入潔凈空氣)。整個(gè)過(guò)程如圖2所示，可以看出滅菌器內(nèi)柜在運(yùn)行過(guò)程中承受脈動(dòng)的循環(huán)載荷。

圖2 夾套及柜室內(nèi)壓力變化示意圖

2 滅菌器定期檢驗(yàn)要點(diǎn)

2.1 資料審查

重點(diǎn)審查滅菌器的設(shè)計(jì)、制造和安裝資料，改造或重大維修資料，使用管理資料，檢驗(yàn)、檢查資料，應(yīng)急處置等資料。審查設(shè)備是否為正規(guī)廠家生產(chǎn)，是否經(jīng)過(guò)監(jiān)督檢驗(yàn)，并核對(duì)設(shè)備是否在設(shè)計(jì)運(yùn)行參數(shù)范圍內(nèi)運(yùn)行。因內(nèi)柜通常為不銹鋼材料，對(duì)氯離子比較敏感，應(yīng)審查在使用過(guò)程中是否會(huì)產(chǎn)生氯離子超標(biāo)的運(yùn)行記錄。

2.2 宏觀檢查

采用目視方法(必要時(shí)利用內(nèi)窺鏡、放大鏡或者其他輔助儀器設(shè)備和測(cè)量工具)檢驗(yàn)本體結(jié)構(gòu)、幾何尺寸、表面情況(如裂紋、腐蝕、泄漏、變形)、焊縫以及隔熱層等[4]。重點(diǎn)檢驗(yàn)：筒體內(nèi)表面、容器底部及有問(wèn)題部位的新生缺陷。宏觀檢查通常可以了解設(shè)備的基本狀況，是否進(jìn)行私自維修改造；內(nèi)表面有銹蝕的通常進(jìn)行表面無(wú)損檢測(cè)時(shí)易發(fā)現(xiàn)裂紋；圖3、4分別為目視宏觀檢查滅菌器內(nèi)表面及用內(nèi)窺鏡檢查夾套的情況；在宏觀檢查時(shí)曾發(fā)現(xiàn)客戶(hù)私自焊接導(dǎo)軌架，雖然只是添加功能性的附件，但私自焊接質(zhì)量難以保證，同時(shí)破壞了設(shè)備材料的狀態(tài)，在應(yīng)力和介質(zhì)的作用下往往成為裂紋的潛發(fā)區(qū)，存在嚴(yán)重的安全隱患。

圖3 滅菌器內(nèi)部宏觀檢查

圖4 滅菌器夾套內(nèi)窺鏡檢查

2.3 壁厚測(cè)定

重點(diǎn)檢驗(yàn)液面經(jīng)常波動(dòng)的部位、物料進(jìn)口、流動(dòng)轉(zhuǎn)向以及截面突變等易受腐蝕、沖蝕的部位、制造成型時(shí)壁厚減薄部位和使用中易產(chǎn)生變形及磨損的部位、接管部位等。因滅菌器在設(shè)計(jì)時(shí)留有一定的安全系數(shù)，且設(shè)備壓力不高，介質(zhì)的腐蝕以點(diǎn)腐蝕為主，目前尚未發(fā)現(xiàn)大面積的腐蝕造成設(shè)備壁厚明顯減薄的現(xiàn)象。

2.4 表面缺陷檢測(cè)

滅菌器內(nèi)壁多為不銹鋼材料，通常采用滲透檢測(cè)，重點(diǎn)檢查應(yīng)力集中部位和變形部位。宏觀檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)T形接頭、補(bǔ)焊區(qū)、工卡具痕跡、電弧損傷處易產(chǎn)生裂紋。通常內(nèi)壁對(duì)接焊縫處、內(nèi)壁與擋板連接角焊縫、內(nèi)筒與夾套加強(qiáng)筋焊接部位、接管與內(nèi)筒角焊縫連接處為裂紋易產(chǎn)生部位。在不銹鋼裂紋附近刮下一些附著物進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)附著物中的Cl離子、S離子含量非常高，從而基本可以確定容器外壁上的應(yīng)力腐蝕裂紋是由于Cl離子和不銹鋼材料構(gòu)成應(yīng)力腐蝕體系而造成[5]。文獻(xiàn)[6]認(rèn)為不銹鋼容器壁始終在一定的拉應(yīng)力狀態(tài)下工作，一旦尖角效應(yīng)產(chǎn)生，必然會(huì)導(dǎo)致尖角處的應(yīng)力集中，進(jìn)而加大尖角處的拉應(yīng)力，這兩種作用同時(shí)出現(xiàn)，產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕也將是必然現(xiàn)象。因而在無(wú)法改變滅菌器結(jié)構(gòu)特征及應(yīng)力分布的情況下，在使用過(guò)程中要注意控制蒸汽及滅菌物品的Cl離子含量。

2.5 埋藏缺陷檢測(cè)

必要時(shí)可以采用射線(xiàn)或超聲波檢測(cè)，重點(diǎn)檢測(cè)使用過(guò)程中的補(bǔ)焊部位、檢驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)表面裂紋部位、錯(cuò)變量和棱角度超過(guò)相應(yīng)制造標(biāo)準(zhǔn)的部位、使用中出現(xiàn)焊接接頭泄漏的部位及其兩端延長(zhǎng)部位。因滅菌器在制造過(guò)程中通常已經(jīng)進(jìn)行埋藏缺陷檢測(cè)，且在使用過(guò)程中往往為介質(zhì)和應(yīng)力聯(lián)合作用下產(chǎn)生的表面缺陷為主，并且對(duì)在用的滅菌器采用射線(xiàn)檢測(cè)難度較大，因此在實(shí)際檢驗(yàn)過(guò)程中較少進(jìn)行埋藏缺陷的檢測(cè)。

2.6 安全附件檢驗(yàn)

安全閥、壓力表及測(cè)溫儀表是否在校驗(yàn)有效期內(nèi)，安全閥整定壓力、泄放量是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，排放出口是否會(huì)對(duì)人員造成安全隱患；壓力表及測(cè)溫儀表量程是否符合規(guī)程要求；液位計(jì)安裝位置是否正確，外觀是否合格等。

快開(kāi)門(mén)蓋結(jié)構(gòu)與標(biāo)準(zhǔn)螺栓法蘭連接結(jié)構(gòu)相比較，能很快地進(jìn)出壓力容器內(nèi)部，由于它使用廣泛、結(jié)構(gòu)多樣、型式不同、開(kāi)關(guān)頻繁，使用中一旦操作不當(dāng)，即快開(kāi)門(mén)蓋未完全關(guān)閉就升壓或容器中的壓力沒(méi)有完全釋放就開(kāi)啟門(mén)蓋，極易造成操作者的傷亡事故[7]。因而要確?？扉_(kāi)門(mén)安全聯(lián)鎖功能符合TSG R0004-2009的要求。

2.7 其他檢測(cè)方法

當(dāng)材料不明時(shí)可打光譜來(lái)驗(yàn)證材料是否滿(mǎn)足使用要求；當(dāng)發(fā)現(xiàn)設(shè)備裂紋進(jìn)行返修時(shí)，可先對(duì)設(shè)備進(jìn)行金相檢查，確定設(shè)備產(chǎn)生裂紋的原因及整體的腐蝕情況，確定返修整改方案及是否具有返修價(jià)值；當(dāng)對(duì)設(shè)備強(qiáng)度有疑問(wèn)時(shí)，可進(jìn)行耐壓強(qiáng)度校核，也可以進(jìn)行耐壓試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證設(shè)備的承載能力，也可采用紅外熱成像檢測(cè)、聲發(fā)射檢測(cè)等先進(jìn)的檢驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)，在設(shè)備缺陷發(fā)展的前期進(jìn)行診斷。

3 結(jié)束語(yǔ)

脈動(dòng)真空滅菌器作為一種使用廣泛的特種設(shè)備，在定期檢驗(yàn)過(guò)程中需要檢驗(yàn)人員懂設(shè)備的結(jié)構(gòu)、原理、失效模式和常用的檢驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)，不斷地積累經(jīng)驗(yàn)方能做好檢驗(yàn)工作，確保脈動(dòng)真空滅菌器安全平穩(wěn)運(yùn)行。

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廣州市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局科技項(xiàng)目(2014KJ21)。

惠志全(1987-)，工程師，從事特種承壓設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)及失效分析工作，hzqlly@foxmail.com。

TQ053.2

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0254-6094(2017)03-0361-03

2016-07-16，

2016-09-05)