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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。