奥氏体不锈钢消毒器应力腐蚀断裂分析

平志刚 （天津市武清区锅炉压力容器技术检验所 天津301700）

0 引言

我区某医院使用的一台方箱式压力蒸汽消毒器（电加热型），生产厂家是山东新华医疗器械股份有限公司，型号为DMXD-0.36B。在对该容器进行内外部检验时发现不锈钢蒸汽消毒器的内筒存在穿透性断裂裂纹，其中最严重的一条裂纹已扩展到110 mm长。

1 原因分析

1.1 腐蚀机理

奥氏体不锈钢在拉应力（承受内压）和特定的腐蚀介质（氯离子）共同作用下，产生应力腐蚀断裂，其腐蚀机理为电化学-机械作用原理。奥氏体不锈钢在特定的腐蚀介质（氯离子）中首先发生电化学腐蚀，经过一段时间后，表面上产生较长的微裂纹，裂纹端部产生应力集中，加上渗入裂纹内的吸附的氯离子起楔入作用，促使裂纹向前发展，从而又暴露了新的表面继续在氯离子中腐蚀，其过程重复进行，直到材料断裂为止。裂纹一旦发现，它的扩展速度比其他局部腐蚀速度快得多，其裂纹大体向上垂直于抗拉应力的方向发展。由于它往往在没有先兆的情况下发生，因此是一种极其危险的腐蚀。奥氏体不锈钢产生应力腐蚀断裂的极限氯离子浓度是很低的，几乎只要有氯离子存在即可发生，氯离子浓度越高应力腐蚀断裂越容易发生。

1.2 不锈钢消毒器腐蚀原因

不锈钢消毒器采用电加热方式，其饱和蒸汽通过电加热普通自来水产生，自来水的原水中氯离子含量偏高，环保监测数据表明，通常原水中氯离子含量为30～40 mg/L，而《压力容器技术监察规程》中规定奥氏体不锈钢压力容器用水进行液压试验时，应严格控制水中氯离子含量不超过25 mg/L。由于氯离子一般不易蒸发到蒸汽中，电加热蒸汽消毒器使用过程中不断补充自来水，产生蒸汽，从消毒杀菌方面来说，本无可非议，但会造成消毒器蒸汽发生器中自来水氯离子浓度越来越高。当高水位操作发生汽带水现象时，高浓度的氯离子对奥氏体不锈钢消毒器外壁接触，进而发生应力腐蚀断裂。

1.3 温度应力对腐蚀断裂的影响

温度对奥氏体不锈钢应力腐蚀断裂的引发、扩展以及断裂形态都有很大的影响。当介质温度在70℃以下时，对腐蚀影响很小，而蒸汽消毒器设计压力为0.162 MPa的奥氏体不锈钢，设计温度为129℃，工作压力为0.14 MPa的奥氏体不锈钢，工作温度为126℃。正常工作时所承受的应力水平不高，但焊接时残余应力产生应力腐蚀对断裂裂纹起到促进作用。方箱式压力蒸汽消毒器，由于内筒外壁上焊有碳钢加强拉撑杆，使内筒局部拉应力增大，应力腐蚀断裂裂纹均处在拉撑杆焊接部位，且方向与拉撑杆垂直。

2 预防措施及建议

对我区在用的奥氏体不锈钢压力蒸汽消毒锅缩短内外部检验周期，每两年进行一次内部检验，每年进行一次外部检验，每两年内外部检验期间进行一次水压试验，在内外部检验时，对焊缝和热影响区进行表面探伤，及早发现应力腐蚀裂纹，防止其扩展造成恶性事故。

对从事奥氏体不锈钢压力蒸汽消毒器的操作人员和管理人员进行专业培训，使他们对奥氏体不锈钢在拉应力和浓度较高的氯离子作用下产生的应力腐蚀断裂的特性有所了解，对操作中发生的故障采取正确的处理措施。

对于电加热产生蒸汽的奥氏体不锈钢压力蒸汽消毒器，使用蒸馏水代替普通自来水，降低水中氯离子浓度，延长消毒器的使用寿命。

采用耐氯离子应力腐蚀的材料设计和制造这种电加热压力蒸汽消毒器，从根本上解决因氯离子引起的应力腐蚀断裂。只有这样，才能将此类事故的发生率降到最低，保证人民的生命财产安全。■