何　俊，李　芸（.衢州市特种设备检验中心；　.衢州职业技术学院，浙江　衢州　34000）

圆形水浴灭菌器渗透检测中发现的裂纹及其产生原因

何俊1，李芸2
（1.衢州市特种设备检验中心；2.衢州职业技术学院，浙江衢州324000）

水浴灭菌器是目前国际上对瓶装液体进行灭菌处理的先进设备。它采用高温过热水淋浴的方式对输液瓶进行加热和灭菌。在本单位对该类压力容器进行定期检验过程中通过渗透检测发现该类设备焊缝处容易产生应力腐蚀裂纹，影响该类设备在生产过程中的安全。

圆形水浴灭菌器；渗透检测；应力腐蚀裂纹

1　背景

衢州市特种设备检验中心于2015年10月在对本市范围内浙江某某药业股份有限公司四台圆形水浴灭菌器进行首次定期检验。该四台设备分别于2010年及2012年购自某某医疗器械股份有限公司。该四台设备主要技术参数如下：设计压力：0.3MPa；使用压力：0.27MPa：；设计温度：150℃；最高使用温度：150℃；适用介质：水、水蒸气；其中2010年生产的两台设备主要受压元件材质为0Cr18Ni9，2012年生产的两台设备主要受压元件材质为：06Cr19Ni10，材质厚度均为筒体：8mm；封头：12mm。检验中确认该四台设备安全阀整定压力为0.27MPa，不存在超压使用情况。

2　检验

检验中首先使用DC-1000B型测厚仪在设备内表面对设备主要受压元件进行测厚。其次对设备内表面封头与筒体连接处角焊缝100%进行渗透检测，内表面筒体每处对接环焊缝与对接纵焊缝丁字口三个方向各500mm范围内进行渗透检测。实施渗透检测时焊缝表面光洁，环境温度在15℃左右，所选择渗透剂、显像剂、清洗剂型号为新美达DPT-5，对比试块为镀铬试块，渗透时间15min，显象时间7min，依据标准为47013.5-2015。

3　检验结果

测厚结果为四台设备筒体厚度均在7.3-7.8mm范围内，封头厚度均在11.3-11.7mm范围内，未发现明显的主要受压元件材质厚度减薄现象。渗透检测结果为四台设备内表面封头与筒体连接处角焊缝及内表面筒体对接焊缝处均发现存在大量不同程度裂纹，大部分裂纹分布较为密集。选取典型裂纹照片两张如图1（矩形框内为通过渗透检测发现的裂纹）。

图1

实施渗透检测后本中心检验员使用磨光机对发现裂纹处焊缝表面进行打磨，发现部分较浅裂纹可以通过打磨消除，部分较深裂纹难以通过打磨消除，应做进一步处理。

检验后本人与本单位相关技术负责人讨论，认为该设备不符合《压力容器定期检验规则》、《固定式压力容器安全技术监察规程》要求，出具停止使用的检验报告并通知使用单位相关负责人。使用单位为维持正常生产将其中二台设备安全阀整定压力降为0.098MPa，作为常压容器使用，另二台设备停止使用与制造厂家联系进行维修。

4　分析

（1）在圆形水浴灭菌器制造过程中，封头与筒体连接处角焊缝及对接环焊缝与对接纵焊缝丁字口处存在较大的焊接残余应力，容器制造完成后这些部位易于出现应力集中现象。（2）圆形水浴灭菌器内主要介质为0.1-0.27MPa压力范围内的水蒸气，通过水蒸气对瓶装生理盐水进行加热消毒灭菌。通过询问使用单位现场工作人员得知，在水浴灭菌器使用过程中盛装生理盐水的瓶子时有破裂使得生理盐水进入水浴灭菌器内并与水蒸气混合后形成盐水蒸汽。盐水蒸汽的生成使得水浴灭菌器主要介质中含有较高浓度的氯离子，因而以奥氏体不锈钢为主要受压元件的水浴灭菌器长时间工作在氯离子浓度较高的介质中。（3）大多数奥氏体不锈钢应力腐蚀开裂发生于75℃以上，圆形水浴灭菌器使用时温度较高，此时盐水蒸汽中的氯化物在焊缝表面不规则处发生聚集局部浓缩，同时在溶解氧的作用下加速应力腐蚀裂纹的产生。

5　结论

使设备焊缝产生裂纹的根本原因为介质中含有的氯离子在高温下促进应力集中处产生应力腐蚀裂纹。为加强水浴灭菌器使用安全：（1）制造厂商在制造过程中应加强对焊接质量控制，降低焊接残余应力，减少应力集中的产生。（2）使用单位在使用中加强管理，减少生理盐水瓶破裂情况发生，一旦出现破裂应及时对设备内表面进行清洗。（3）使用单位在设备停用时应定时对设备焊缝抽查进行渗透检测，及时发现问题并处理。

［1］NB/T47013.5-2015《承压设备无损检测第5部分：渗透检测》.

［2］《固定式压力容器安全技术监察规程》.

［3］《压力容器定期检验规则》.

［4］陈建芳.压力蒸汽灭菌器的工作原理［J］.中国医药指南，2010，8（33）.

［5］冈毅民.中国不锈钢腐蚀手册［M］.北京：冶金工业出版社，1992.

［6］肖纪美.应力作用下的金属腐蚀［M］.北京：化学工业出版社，1990.

［7］左景伊.应力腐蚀破裂［M］.西安：西安交通大学出版社，1985.

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