脉动真空蒸汽灭菌器内腔开裂失效分析

摘要

本课题来自北京市朝阳区特种设备检测所的一个科技攻关立项。主旨为分析脉动真空灭菌器内腔开裂失效的裂纹原因，为改进脉动真空灭菌器结构设计，降低生产成本，提高使用寿命，确保其使用安全性，为进一步深入研究提供可靠的实验依据。 本文通过采用宏观检查、扫描电镜、金相检验方法对脉动真空灭菌器内腔开裂部位进行断口分析；对灭菌器常用材料的疲劳性能进行测试分析。根据脉动真空灭菌器的内腔结构以及有限元数值模拟结果，对灭菌器内腔不同部位静态应力和动态应力进行测试分析，得到其工况下的最大工作应力；采用X射线衍射法对灭菌器常用材料不同焊接方法制作的试板进行残余应力测试分析：结果表明，脉动真空灭菌器较高的焊接残余应力与工作应力叠加的总应力大大超过材料屈服极限，总应力与灭菌器使用环境中应力腐蚀介质共同作用造成应力腐蚀是造成脉动真空灭菌内腔开裂的主要原因，而脉动真空灭菌器内腔较高的焊接残余应力是造成应力腐蚀的直接原因。 本文还通过对灭菌器常用材料焊接试板采取消除残余应力措施后进行残余应力测试，与未采取消除残余应力试板的残余应力测试结果对比分析，结合如上试验分析结果提出防止灭菌器内腔开裂的预防措施。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题背景

1.2灭菌器使用现状和发展趋势

1.3脉动真空灭菌器存在的问题

1.4本文研究的目的和意义

1.5本文研究思路和主要工作

第2章常用灭菌器材料疲劳特性研究

2.1被测试试件概述

2.2拉伸试验结果及其分析

2.2.1拉伸试验结果

2.2.2拉伸试验结果分析

2.3疲劳实验方案的确定

2.3.1加载应力的确定

2.3.2应力比的确定

2.4疲劳性能测试结果及其分析

2.4.1疲劳试验结果

2.4.2疲劳试验结果分析

2.5本章小结

第3章脉动真空灭菌器静、动态工作应力分析

3.1应力分析基本思路

3.2待测灭菌器参数及前期研究

3.2.1金相检测结果

3.2.2数值模拟测试结果

3.3静、动态应力测试

3.3.1静、动态应力测试方法

3.3.2静态应力测试应变片的分布

3.3.3动态应力测量贴片方案

3.4应力测试结果及分析

3.4.1静态应力测试结果

3.4.2动态应力测试结果

3.4.3应力测试结果分析

3.5本章小结

第4章焊接残余应力的实验研究

4.1 X射线衍射法检测原理

4.2检测方案

4.2.1灭菌器内腔的拉撑焊接工艺特点

4.2.2本文研究路线及采取的针对性方案

4.3检测结果

4.3.3 6#德国304钢式板焊接原始态与焊后浇水状态残余应力测试结果

4.4测试结果综合分析

4.4.1普通手工焊接试板的残余应力结果分析

4.4.2二氧化碳保护焊接试板残余应力结果分析

4.4.3手工电弧焊与二氧化碳保护焊两种工艺残余应力对比

4.4.4焊接过程中浇水对于残余应力分布规律的影响

4.5本章小结

第5章综合分析讨论及预防措施

5.1灭菌器开裂的综合成因分析

5.2防止灭菌器开裂的预防措施

结论

参考文献

附录

致谢