水浴式滅菌柜裂紋成因分析

仇彬

（江蘇特種設備安全監督檢驗研究院鹽城分院)

水浴式滅菌柜裂紋成因分析

仇彬*

（江蘇特種設備安全監督檢驗研究院鹽城分院)

在水浴式滅菌柜的檢驗中發現其內壁多處出現裂紋。分析了水浴式滅菌柜的工作原理，根據其結構和具體使用情況，分析了產生裂紋的幾種原因，并提出了幾種相應的預防措施和解決方法。

水浴式滅菌柜 裂紋 壓力容器 氯離子 腐蝕 預防措施

0 概況

鹽城市某制藥廠2006年購進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，發現所使用的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、食品及醫療行業的設備，整個滅菌過程是自動控制的，冷卻速度快，滅菌周期短。該設備的主要技術參數如下：設計壓力0.23 MPa，設計溫度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；內殼0Cr18Ni9Ti， δ=6 mm； 前 后 門 0Cr18Ni9Ti， δ=6 mm。

該設備的結構如圖1所示。

圖1 水浴式滅菌柜

滅菌循環程序如圖2所示。

1 檢驗及發現的問題

對3臺滅菌柜進行了內外部檢查，其銹蝕輕微，壁厚無明顯變化，但在3臺滅菌柜內殼表面均發現了多處裂紋，裂紋最多的一臺有25條，裂紋最長的達150 mm，有的為穿透性裂紋。產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以及頂部與兩側板的角部，主體下半部未發現一條裂紋。

圖2 滅菌循環程序

2 裂紋產生的原因

根據滅菌柜的結構和具體使用情況，分析認為產生裂紋的原因主要有如下幾個方面。

（1）氯離子含量超標

氯離子含量超標是產生裂紋的主要根源。一是由于藥廠處于海邊，所用的水質中氯離子含量比較高，使用單位對此認識不足，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）內的氣液中氯離子的含量。據了解，每次消毒滅菌過程中，總要出現爆瓶現象，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，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，嚴重時會使腐蝕的區域產生裂紋。

（2）結構不盡合理

結構不盡合理 （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壁，沖走吸附在內壁上的氯離子，防止氯離子聚集。但由于結構的原因，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，直至發生腐蝕開裂。這樣就出現了主體上半部產生裂紋、下半部無裂紋兩個明顯的區域。

（3）承受交變載荷

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

（4）溫差應力的作用

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，與內室原有的熱水混合，以達到加速降溫的效果，這樣就造成內殼鋼板出現較大的溫差，形成溫差應力，從而促成腐蝕開裂及裂紋的擴展。

3 預防措施

根據滅菌柜的結構、使用情況和缺陷的特點等，筆者認為應從以下幾個方面加以改進。

（1）改進噴淋冷卻系統。在原進水口加裝一噴淋管 （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壁的各個方向、各個部位，在冷卻降溫的同時，沖刷整個內壁，有效防止氯離子的聚集。

圖3 滅菌柜內加裝噴淋管

（2）若滅菌過程中發生爆瓶現象，開柜后應及時清理碎瓶，并用大量的清水沖刷內壁，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）嚴格控制水質的氯離子含量，保證氯離子含量﹤25×10-6，若超標，可在水中加入硝酸鈉進行處理。

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

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

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）