惠志全 楊俊強 毛 力 陳通林

(廣州特種承壓設(shè)備檢測研究院)

脈動真空滅菌器定期檢驗要點探討

惠志全 楊俊強 毛 力 陳通林

(廣州特種承壓設(shè)備檢測研究院)

依據(jù)壓力容器定期檢驗規(guī)則，結(jié)合脈動真空滅菌器的設(shè)備特點對滅菌器定期檢驗的要點及注意事項進行了分析探討。

滅菌器 定期檢驗 滲透檢測 宏觀檢查

脈動真空滅菌器具有滅菌時間短、消滅菌種多、滅菌效果好及自動化程度高等優(yōu)點，得到越來越廣泛的使用。脈動真空滅菌器作為一種不銹鋼壓力容器，承受一定的壓力和溫度，且壓力具有脈動性，蒸汽及待滅菌物品中所含介質(zhì)都有可能對設(shè)備的長期運行帶來風險。一旦滅菌器發(fā)生故障或者失效，輕則達不到滅菌效果帶來嚴重的衛(wèi)生安全隱患，重則發(fā)生爆炸給現(xiàn)場人員帶來嚴重的生命安全隱患[1]。根據(jù)滅菌器內(nèi)室橫截面形狀的不同，壓力蒸汽滅菌器可分為圓形截面和非圓形截面兩大類，其中非圓形截面主要采用矩形截面。圓形截面容器受力均勻，應(yīng)力狀態(tài)以薄膜應(yīng)力為主，加工用料少；矩形截面容器安裝方便、占地面積小、有較大的比表面積和較高的傳熱效率[2]。但矩形滅菌器受力不均勻，在介質(zhì)和應(yīng)力的作用下更易產(chǎn)生缺陷。因此對脈動真空滅菌器的定期檢驗就顯得非常重要，可以及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備運行中存在的安全隱患，給出針對性的建議，確保滅菌器安全平穩(wěn)運行。

1 脈動真空滅菌器的結(jié)構(gòu)及運行特點

工業(yè)用脈動真空滅菌器通常為臥式或立式雙層結(jié)構(gòu)，外層夾套為普通鋼制結(jié)構(gòu)，并裝有隔熱層外罩、夾套安全閥和壓力表；內(nèi)層為不銹鋼制滅菌柜室，并裝有壓力表、壓力真空表和安全閥。滅菌柜配有蒸汽進入管道、蒸汽過濾器、蒸汽控制閥、蒸汽壓力調(diào)節(jié)器及疏水器等，典型脈動真空滅菌器的外觀如圖1所示。

圖1 滅菌器外觀

脈動真空滅菌器在滅菌前通常將夾套充滿蒸汽并達到一定的壓力，使滅菌柜身及柜內(nèi)物品預(yù)熱，同時有利于提高從夾套送入柜室內(nèi)的蒸汽質(zhì)量及在需要連續(xù)滅菌的情況下提高滅菌柜的工作效率。一次滅菌的過程通常包括以下幾個階段[3]：抽真空階段(在此過程中內(nèi)殼的壓力從-80kPa上升到100kPa)、升溫加壓階段(空氣排除之后就向內(nèi)腔充入飽和的水蒸氣，使內(nèi)腔壓力達到220kPa，溫度上升到134℃，以達到滅菌所需的環(huán)境)、滅菌階段(內(nèi)腔蒸汽壓力保持在210kPa，并持續(xù)6min左右)、排汽階段(滅菌完成之后抽取內(nèi)腔蒸汽達到常壓)、干燥階段(抽取內(nèi)腔蒸汽到-100kPa并持續(xù)9min左右，使物品能夠達到充分的干燥，最后充入潔凈空氣)。整個過程如圖2所示，可以看出滅菌器內(nèi)柜在運行過程中承受脈動的循環(huán)載荷。

圖2 夾套及柜室內(nèi)壓力變化示意圖

2 滅菌器定期檢驗要點

2.1 資料審查

重點審查滅菌器的設(shè)計、制造和安裝資料，改造或重大維修資料，使用管理資料，檢驗、檢查資料，應(yīng)急處置等資料。審查設(shè)備是否為正規(guī)廠家生產(chǎn)，是否經(jīng)過監(jiān)督檢驗，并核對設(shè)備是否在設(shè)計運行參數(shù)范圍內(nèi)運行。因內(nèi)柜通常為不銹鋼材料，對氯離子比較敏感，應(yīng)審查在使用過程中是否會產(chǎn)生氯離子超標的運行記錄。

2.2 宏觀檢查

采用目視方法(必要時利用內(nèi)窺鏡、放大鏡或者其他輔助儀器設(shè)備和測量工具)檢驗本體結(jié)構(gòu)、幾何尺寸、表面情況(如裂紋、腐蝕、泄漏、變形)、焊縫以及隔熱層等[4]。重點檢驗：筒體內(nèi)表面、容器底部及有問題部位的新生缺陷。宏觀檢查通常可以了解設(shè)備的基本狀況，是否進行私自維修改造；內(nèi)表面有銹蝕的通常進行表面無損檢測時易發(fā)現(xiàn)裂紋；圖3、4分別為目視宏觀檢查滅菌器內(nèi)表面及用內(nèi)窺鏡檢查夾套的情況；在宏觀檢查時曾發(fā)現(xiàn)客戶私自焊接導(dǎo)軌架，雖然只是添加功能性的附件，但私自焊接質(zhì)量難以保證，同時破壞了設(shè)備材料的狀態(tài)，在應(yīng)力和介質(zhì)的作用下往往成為裂紋的潛發(fā)區(qū)，存在嚴重的安全隱患。

圖3 滅菌器內(nèi)部宏觀檢查

圖4 滅菌器夾套內(nèi)窺鏡檢查

2.3 壁厚測定

重點檢驗液面經(jīng)常波動的部位、物料進口、流動轉(zhuǎn)向以及截面突變等易受腐蝕、沖蝕的部位、制造成型時壁厚減薄部位和使用中易產(chǎn)生變形及磨損的部位、接管部位等。因滅菌器在設(shè)計時留有一定的安全系數(shù)，且設(shè)備壓力不高，介質(zhì)的腐蝕以點腐蝕為主，目前尚未發(fā)現(xiàn)大面積的腐蝕造成設(shè)備壁厚明顯減薄的現(xiàn)象。

2.4 表面缺陷檢測

滅菌器內(nèi)壁多為不銹鋼材料，通常采用滲透檢測，重點檢查應(yīng)力集中部位和變形部位。宏觀檢驗發(fā)現(xiàn)T形接頭、補焊區(qū)、工卡具痕跡、電弧損傷處易產(chǎn)生裂紋。通常內(nèi)壁對接焊縫處、內(nèi)壁與擋板連接角焊縫、內(nèi)筒與夾套加強筋焊接部位、接管與內(nèi)筒角焊縫連接處為裂紋易產(chǎn)生部位。在不銹鋼裂紋附近刮下一些附著物進行分析，發(fā)現(xiàn)附著物中的Cl離子、S離子含量非常高，從而基本可以確定容器外壁上的應(yīng)力腐蝕裂紋是由于Cl離子和不銹鋼材料構(gòu)成應(yīng)力腐蝕體系而造成[5]。文獻[6]認為不銹鋼容器壁始終在一定的拉應(yīng)力狀態(tài)下工作，一旦尖角效應(yīng)產(chǎn)生，必然會導(dǎo)致尖角處的應(yīng)力集中，進而加大尖角處的拉應(yīng)力，這兩種作用同時出現(xiàn)，產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕也將是必然現(xiàn)象。因而在無法改變滅菌器結(jié)構(gòu)特征及應(yīng)力分布的情況下，在使用過程中要注意控制蒸汽及滅菌物品的Cl離子含量。

2.5 埋藏缺陷檢測

必要時可以采用射線或超聲波檢測，重點檢測使用過程中的補焊部位、檢驗中發(fā)現(xiàn)表面裂紋部位、錯變量和棱角度超過相應(yīng)制造標準的部位、使用中出現(xiàn)焊接接頭泄漏的部位及其兩端延長部位。因滅菌器在制造過程中通常已經(jīng)進行埋藏缺陷檢測，且在使用過程中往往為介質(zhì)和應(yīng)力聯(lián)合作用下產(chǎn)生的表面缺陷為主，并且對在用的滅菌器采用射線檢測難度較大，因此在實際檢驗過程中較少進行埋藏缺陷的檢測。

2.6 安全附件檢驗

安全閥、壓力表及測溫儀表是否在校驗有效期內(nèi)，安全閥整定壓力、泄放量是否滿足設(shè)計要求，排放出口是否會對人員造成安全隱患；壓力表及測溫儀表量程是否符合規(guī)程要求；液位計安裝位置是否正確，外觀是否合格等。

快開門蓋結(jié)構(gòu)與標準螺栓法蘭連接結(jié)構(gòu)相比較，能很快地進出壓力容器內(nèi)部，由于它使用廣泛、結(jié)構(gòu)多樣、型式不同、開關(guān)頻繁，使用中一旦操作不當，即快開門蓋未完全關(guān)閉就升壓或容器中的壓力沒有完全釋放就開啟門蓋，極易造成操作者的傷亡事故[7]。因而要確?？扉_門安全聯(lián)鎖功能符合TSG R0004-2009的要求。

2.7 其他檢測方法

當材料不明時可打光譜來驗證材料是否滿足使用要求；當發(fā)現(xiàn)設(shè)備裂紋進行返修時，可先對設(shè)備進行金相檢查，確定設(shè)備產(chǎn)生裂紋的原因及整體的腐蝕情況，確定返修整改方案及是否具有返修價值；當對設(shè)備強度有疑問時，可進行耐壓強度校核，也可以進行耐壓試驗來驗證設(shè)備的承載能力，也可采用紅外熱成像檢測、聲發(fā)射檢測等先進的檢驗檢測技術(shù)，在設(shè)備缺陷發(fā)展的前期進行診斷。

3 結(jié)束語

脈動真空滅菌器作為一種使用廣泛的特種設(shè)備，在定期檢驗過程中需要檢驗人員懂設(shè)備的結(jié)構(gòu)、原理、失效模式和常用的檢驗檢測技術(shù)，不斷地積累經(jīng)驗方能做好檢驗工作，確保脈動真空滅菌器安全平穩(wěn)運行。

[1] 岳彩銳.脈動真空滅菌器的力學(xué)性能及優(yōu)化設(shè)計研究[D].北京：北京工業(yè)大學(xué)，2009.

[2] 高紅利，洪錫綱.非圓形截面容器的特點及其應(yīng)力計算[J].暨南大學(xué)學(xué)報，2003,24(1)：87～89.

[3] 蔡昌全，程軍明，郭靖，等.交變載荷對脈動真空滅菌器內(nèi)腔開裂影響的研究[J].化工裝備技術(shù)，2012,33(1)：34～36.

[4] TSG R7001-2013，壓力容器定期檢驗規(guī)則[S] .北京：中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局，2013.

[5] 韋界波.帶外保溫層不銹鋼容器檢驗的分析與探討[J].化工機械，2011,38(6):777～778.

[6] 陳國棟，張海濤，趙東輝，等.0Cr18Ni10Mo2Ti不銹鋼制乙醛精餾塔表面應(yīng)力腐蝕裂紋產(chǎn)生原因分析[J].化工機械，2010,37(5)：644～646.

[7] 羅凡，閔瑞和，王恒林，等.快開門式壓力容器安全聯(lián)鎖功能檢測設(shè)備的研發(fā)和應(yīng)用[J].化工自動化及儀表，2010,37(12)：99～103.

廣州市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局科技項目(2014KJ21)。

惠志全(1987-)，工程師，從事特種承壓設(shè)備檢驗檢測及失效分析工作，hzqlly@foxmail.com。

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0254-6094(2017)03-0361-03

2016-07-16，

2016-09-05)