圓形水浴滅菌器滲透檢測中發(fā)現(xiàn)的裂紋及其產(chǎn)生原因

何　俊，李　蕓（.衢州市特種設(shè)備檢驗中心；　.衢州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江　衢州　34000）

圓形水浴滅菌器滲透檢測中發(fā)現(xiàn)的裂紋及其產(chǎn)生原因

何俊1，李蕓2
（1.衢州市特種設(shè)備檢驗中心；2.衢州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江衢州324000）

水浴滅菌器是目前國際上對瓶裝液體進行滅菌處理的先進設(shè)備。它采用高溫過熱水淋浴的方式對輸液瓶進行加熱和滅菌。在本單位對該類壓力容器進行定期檢驗過程中通過滲透檢測發(fā)現(xiàn)該類設(shè)備焊縫處容易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂紋，影響該類設(shè)備在生產(chǎn)過程中的安全。

圓形水浴滅菌器；滲透檢測；應(yīng)力腐蝕裂紋

1　背景

衢州市特種設(shè)備檢驗中心于2015年10月在對本市范圍內(nèi)浙江某某藥業(yè)股份有限公司四臺圓形水浴滅菌器進行首次定期檢驗。該四臺設(shè)備分別于2010年及2012年購自某某醫(yī)療器械股份有限公司。該四臺設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)如下：設(shè)計壓力：0.3MPa；使用壓力：0.27MPa：；設(shè)計溫度：150℃；最高使用溫度：150℃；適用介質(zhì)：水、水蒸氣；其中2010年生產(chǎn)的兩臺設(shè)備主要受壓元件材質(zhì)為0Cr18Ni9，2012年生產(chǎn)的兩臺設(shè)備主要受壓元件材質(zhì)為：06Cr19Ni10，材質(zhì)厚度均為筒體：8mm；封頭：12mm。檢驗中確認(rèn)該四臺設(shè)備安全閥整定壓力為0.27MPa，不存在超壓使用情況。

2　檢驗

檢驗中首先使用DC-1000B型測厚儀在設(shè)備內(nèi)表面對設(shè)備主要受壓元件進行測厚。其次對設(shè)備內(nèi)表面封頭與筒體連接處角焊縫100%進行滲透檢測，內(nèi)表面筒體每處對接環(huán)焊縫與對接縱焊縫丁字口三個方向各500mm范圍內(nèi)進行滲透檢測。實施滲透檢測時焊縫表面光潔，環(huán)境溫度在15℃左右，所選擇滲透劑、顯像劑、清洗劑型號為新美達DPT-5，對比試塊為鍍鉻試塊，滲透時間15min，顯象時間7min，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)為47013.5-2015。

3　檢驗結(jié)果

測厚結(jié)果為四臺設(shè)備筒體厚度均在7.3-7.8mm范圍內(nèi)，封頭厚度均在11.3-11.7mm范圍內(nèi)，未發(fā)現(xiàn)明顯的主要受壓元件材質(zhì)厚度減薄現(xiàn)象。滲透檢測結(jié)果為四臺設(shè)備內(nèi)表面封頭與筒體連接處角焊縫及內(nèi)表面筒體對接焊縫處均發(fā)現(xiàn)存在大量不同程度裂紋，大部分裂紋分布較為密集。選取典型裂紋照片兩張如圖1（矩形框內(nèi)為通過滲透檢測發(fā)現(xiàn)的裂紋）。

圖1

實施滲透檢測后本中心檢驗員使用磨光機對發(fā)現(xiàn)裂紋處焊縫表面進行打磨，發(fā)現(xiàn)部分較淺裂紋可以通過打磨消除，部分較深裂紋難以通過打磨消除，應(yīng)做進一步處理。

檢驗后本人與本單位相關(guān)技術(shù)負責(zé)人討論，認(rèn)為該設(shè)備不符合《壓力容器定期檢驗規(guī)則》、《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》要求，出具停止使用的檢驗報告并通知使用單位相關(guān)負責(zé)人。使用單位為維持正常生產(chǎn)將其中二臺設(shè)備安全閥整定壓力降為0.098MPa，作為常壓容器使用，另二臺設(shè)備停止使用與制造廠家聯(lián)系進行維修。

4　分析

（1）在圓形水浴滅菌器制造過程中，封頭與筒體連接處角焊縫及對接環(huán)焊縫與對接縱焊縫丁字口處存在較大的焊接殘余應(yīng)力，容器制造完成后這些部位易于出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象。（2）圓形水浴滅菌器內(nèi)主要介質(zhì)為0.1-0.27MPa壓力范圍內(nèi)的水蒸氣，通過水蒸氣對瓶裝生理鹽水進行加熱消毒滅菌。通過詢問使用單位現(xiàn)場工作人員得知，在水浴滅菌器使用過程中盛裝生理鹽水的瓶子時有破裂使得生理鹽水進入水浴滅菌器內(nèi)并與水蒸氣混合后形成鹽水蒸汽。鹽水蒸汽的生成使得水浴滅菌器主要介質(zhì)中含有較高濃度的氯離子，因而以奧氏體不銹鋼為主要受壓元件的水浴滅菌器長時間工作在氯離子濃度較高的介質(zhì)中。（3）大多數(shù)奧氏體不銹鋼應(yīng)力腐蝕開裂發(fā)生于75℃以上，圓形水浴滅菌器使用時溫度較高，此時鹽水蒸汽中的氯化物在焊縫表面不規(guī)則處發(fā)生聚集局部濃縮，同時在溶解氧的作用下加速應(yīng)力腐蝕裂紋的產(chǎn)生。

5　結(jié)論

使設(shè)備焊縫產(chǎn)生裂紋的根本原因為介質(zhì)中含有的氯離子在高溫下促進應(yīng)力集中處產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂紋。為加強水浴滅菌器使用安全：（1）制造廠商在制造過程中應(yīng)加強對焊接質(zhì)量控制，降低焊接殘余應(yīng)力，減少應(yīng)力集中的產(chǎn)生。（2）使用單位在使用中加強管理，減少生理鹽水瓶破裂情況發(fā)生，一旦出現(xiàn)破裂應(yīng)及時對設(shè)備內(nèi)表面進行清洗。（3）使用單位在設(shè)備停用時應(yīng)定時對設(shè)備焊縫抽查進行滲透檢測，及時發(fā)現(xiàn)問題并處理。

［1］NB/T47013.5-2015《承壓設(shè)備無損檢測第5部分：滲透檢測》.

［2］《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》.

［3］《壓力容器定期檢驗規(guī)則》.

［4］陳建芳.壓力蒸汽滅菌器的工作原理［J］.中國醫(yī)藥指南，2010，8（33）.

［5］岡毅民.中國不銹鋼腐蝕手冊［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，1992.

［6］肖紀(jì)美.應(yīng)力作用下的金屬腐蝕［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1990.

［7］左景伊.應(yīng)力腐蝕破裂［M］.西安：西安交通大學(xué)出版社，1985.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.10.026