奧氏體不銹鋼消毒器應(yīng)力腐蝕斷裂分析

平志剛 （天津市武清區(qū)鍋爐壓力容器技術(shù)檢驗(yàn)所 天津301700）

0 引言

我區(qū)某醫(yī)院使用的一臺(tái)方箱式壓力蒸汽消毒器（電加熱型），生產(chǎn)廠家是山東新華醫(yī)療器械股份有限公司，型號(hào)為DMXD-0.36B。在對(duì)該容器進(jìn)行內(nèi)外部檢驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)不銹鋼蒸汽消毒器的內(nèi)筒存在穿透性斷裂裂紋，其中最嚴(yán)重的一條裂紋已擴(kuò)展到110 mm長。

1 原因分析

1.1 腐蝕機(jī)理

奧氏體不銹鋼在拉應(yīng)力（承受內(nèi)壓）和特定的腐蝕介質(zhì)（氯離子）共同作用下，產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕斷裂，其腐蝕機(jī)理為電化學(xué)-機(jī)械作用原理。奧氏體不銹鋼在特定的腐蝕介質(zhì)（氯離子）中首先發(fā)生電化學(xué)腐蝕，經(jīng)過一段時(shí)間后，表面上產(chǎn)生較長的微裂紋，裂紋端部產(chǎn)生應(yīng)力集中，加上滲入裂紋內(nèi)的吸附的氯離子起楔入作用，促使裂紋向前發(fā)展，從而又暴露了新的表面繼續(xù)在氯離子中腐蝕，其過程重復(fù)進(jìn)行，直到材料斷裂為止。裂紋一旦發(fā)現(xiàn)，它的擴(kuò)展速度比其他局部腐蝕速度快得多，其裂紋大體向上垂直于抗拉應(yīng)力的方向發(fā)展。由于它往往在沒有先兆的情況下發(fā)生，因此是一種極其危險(xiǎn)的腐蝕。奧氏體不銹鋼產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕斷裂的極限氯離子濃度是很低的，幾乎只要有氯離子存在即可發(fā)生，氯離子濃度越高應(yīng)力腐蝕斷裂越容易發(fā)生。

1.2 不銹鋼消毒器腐蝕原因

不銹鋼消毒器采用電加熱方式，其飽和蒸汽通過電加熱普通自來水產(chǎn)生，自來水的原水中氯離子含量偏高，環(huán)保監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，通常原水中氯離子含量為30～40 mg/L，而《壓力容器技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》中規(guī)定奧氏體不銹鋼壓力容器用水進(jìn)行液壓試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制水中氯離子含量不超過25 mg/L。由于氯離子一般不易蒸發(fā)到蒸汽中，電加熱蒸汽消毒器使用過程中不斷補(bǔ)充自來水，產(chǎn)生蒸汽，從消毒殺菌方面來說，本無可非議，但會(huì)造成消毒器蒸汽發(fā)生器中自來水氯離子濃度越來越高。當(dāng)高水位操作發(fā)生汽帶水現(xiàn)象時(shí)，高濃度的氯離子對(duì)奧氏體不銹鋼消毒器外壁接觸，進(jìn)而發(fā)生應(yīng)力腐蝕斷裂。

1.3 溫度應(yīng)力對(duì)腐蝕斷裂的影響

溫度對(duì)奧氏體不銹鋼應(yīng)力腐蝕斷裂的引發(fā)、擴(kuò)展以及斷裂形態(tài)都有很大的影響。當(dāng)介質(zhì)溫度在70℃以下時(shí)，對(duì)腐蝕影響很小，而蒸汽消毒器設(shè)計(jì)壓力為0.162 MPa的奧氏體不銹鋼，設(shè)計(jì)溫度為129℃，工作壓力為0.14 MPa的奧氏體不銹鋼，工作溫度為126℃。正常工作時(shí)所承受的應(yīng)力水平不高，但焊接時(shí)殘余應(yīng)力產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕對(duì)斷裂裂紋起到促進(jìn)作用。方箱式壓力蒸汽消毒器，由于內(nèi)筒外壁上焊有碳鋼加強(qiáng)拉撐桿，使內(nèi)筒局部拉應(yīng)力增大，應(yīng)力腐蝕斷裂裂紋均處在拉撐桿焊接部位，且方向與拉撐桿垂直。

2 預(yù)防措施及建議

對(duì)我區(qū)在用的奧氏體不銹鋼壓力蒸汽消毒鍋縮短內(nèi)外部檢驗(yàn)周期，每兩年進(jìn)行一次內(nèi)部檢驗(yàn)，每年進(jìn)行一次外部檢驗(yàn)，每兩年內(nèi)外部檢驗(yàn)期間進(jìn)行一次水壓試驗(yàn)，在內(nèi)外部檢驗(yàn)時(shí)，對(duì)焊縫和熱影響區(qū)進(jìn)行表面探傷，及早發(fā)現(xiàn)應(yīng)力腐蝕裂紋，防止其擴(kuò)展造成惡性事故。

對(duì)從事奧氏體不銹鋼壓力蒸汽消毒器的操作人員和管理人員進(jìn)行專業(yè)培訓(xùn)，使他們對(duì)奧氏體不銹鋼在拉應(yīng)力和濃度較高的氯離子作用下產(chǎn)生的應(yīng)力腐蝕斷裂的特性有所了解，對(duì)操作中發(fā)生的故障采取正確的處理措施。

對(duì)于電加熱產(chǎn)生蒸汽的奧氏體不銹鋼壓力蒸汽消毒器，使用蒸餾水代替普通自來水，降低水中氯離子濃度，延長消毒器的使用壽命。

采用耐氯離子應(yīng)力腐蝕的材料設(shè)計(jì)和制造這種電加熱壓力蒸汽消毒器，從根本上解決因氯離子引起的應(yīng)力腐蝕斷裂。只有這樣，才能將此類事故的發(fā)生率降到最低，保證人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。■