水浴式灭菌柜裂纹成因分析

仇彬

（江苏特种设备安全监督检验研究院盐城分院)

水浴式灭菌柜裂纹成因分析

仇彬*

（江苏特种设备安全监督检验研究院盐城分院)

在水浴式灭菌柜的检验中发现其内壁多处出现裂纹。分析了水浴式灭菌柜的工作原理，根据其结构和具体使用情况，分析了产生裂纹的几种原因，并提出了几种相应的预防措施和解决方法。

水浴式灭菌柜 裂纹 压力容器 氯离子 腐蚀 预防措施

0 概况

盐城市某制药厂2006年购进3台水浴式灭菌柜，于2007年2月投入使用。在2011年停机检验时，发现所使用的3台灭菌柜均存在裂纹，且其裂纹具有多、长、深的特点。

该水浴式灭菌柜是广泛用于制药、生物、食品及医疗行业的设备，整个灭菌过程是自动控制的，冷却速度快，灭菌周期短。该设备的主要技术参数如下：设计压力0.23 MPa，设计温度140℃，最高工作压力0.14 MPa，最高工作温度125℃。主要受压元件的材料为：外壳 Q235B,δ=6 mm；内壳0Cr18Ni9Ti， δ=6 mm； 前 后 门 0Cr18Ni9Ti， δ=6 mm。

该设备的结构如图1所示。

图1 水浴式灭菌柜

灭菌循环程序如图2所示。

1 检验及发现的问题

对3台灭菌柜进行了内外部检查，其锈蚀轻微，壁厚无明显变化，但在3台灭菌柜内壳表面均发现了多处裂纹，裂纹最多的一台有25条，裂纹最长的达150 mm，有的为穿透性裂纹。产生裂纹的部位均在主体的上半部，且较集中在灭菌柜的两端、上部有接管的角焊缝热影响区以及顶部与两侧板的角部，主体下半部未发现一条裂纹。

图2 灭菌循环程序

2 裂纹产生的原因

根据灭菌柜的结构和具体使用情况，分析认为产生裂纹的原因主要有如下几个方面。

（1）氯离子含量超标

氯离子含量超标是产生裂纹的主要根源。一是由于药厂处于海边，所用的水质中氯离子含量比较高，使用单位对此认识不足，没有采取任何防范措施。二是被消毒灭菌的生理盐水瓶破碎，溢出的生理盐水大大增加了灭菌柜 （消毒器）内的气液中氯离子的含量。据了解，每次消毒灭菌过程中，总要出现爆瓶现象，每次爆瓶多则十几瓶，少则几瓶。这样，大量的氯离子及氯化物水溶液存在，使得采用奥氏体不锈钢的灭菌柜内壳具备了腐蚀开裂的条件。这些氯离子可以破坏不锈钢表面的钝化膜，受破坏的表面成为活性状态，成为腐蚀电池的阳极，而周围钝化膜完整的部分为阴极，于是腐蚀集中在钝化膜受到破坏的表面，也就是氯离子吸附和聚集较多的部位，严重时会使腐蚀的区域产生裂纹。

（2）结构不尽合理

结构不尽合理 （见图1），喷水冷却有死角。喷水不仅起到降温快速冷却的作用，而且可以冲刷壳体内壁，冲走吸附在内壁上的氯离子，防止氯离子聚集。但由于结构的原因，上半部几乎喷淋不到冷却水，造成表面吸附的氯离子越集越多，直至发生腐蚀开裂。这样就出现了主体上半部产生裂纹、下半部无裂纹两个明显的区域。

（3）承受交变载荷

由于反复的加载、卸载循环操作，壳体反复承受着交变载荷的作用，促使了在氯离子作用下产生的腐蚀裂纹加速开裂。

（4）温差应力的作用

灭菌柜在使用中不仅承受交变载荷，而且在冷却阶段要补充自然温度的水，与内室原有的热水混合，以达到加速降温的效果，这样就造成内壳钢板出现较大的温差，形成温差应力，从而促成腐蚀开裂及裂纹的扩展。

3 预防措施

根据灭菌柜的结构、使用情况和缺陷的特点等，笔者认为应从以下几个方面加以改进。

（1）改进喷淋冷却系统。在原进水口加装一喷淋管 （见图3），在喷淋管上均布直径1.5 mm的喷淋孔，使冷却水能够喷到灭菌柜内壁的各个方向、各个部位，在冷却降温的同时，冲刷整个内壁，有效防止氯离子的聚集。

图3 灭菌柜内加装喷淋管

（2）若灭菌过程中发生爆瓶现象，开柜后应及时清理碎瓶，并用大量的清水冲刷内壁，对不易冲洗到的角落部位更需要重点冲洗，以减少氯离子的聚集。

（3）严格控制水质的氯离子含量，保证氯离子含量﹤25×10-6，若超标，可在水中加入硝酸钠进行处理。

（4）加强瓶子质量检验工作，把质量有问题的瓶子筛选出来。另外，操作人员要严格按操作规程精心操作，尽量减少因操作不当而引起的爆瓶。

水浴式灭菌柜属于压力容器的一种，在实际应用时必须按照 《特种设备安全监察条例》的要求建立一套完善的安全保障技术和管理制度。对实际操作、使用和检验过程中发现的问题，要及时地与制造厂沟通，以便对设备进行改进，消除安全隐患，确保设备的安全运行。

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，硕士，工程师。盐城市，224052。

2012-05-14）