摘要：本文通过对在不同使用环境下卧式杀菌锅检验过程中发现的数种损伤情况及产生原理进行总结，并针对各种损伤模式介绍了相应的防治措施。
关键词：卧式杀菌锅 损伤 腐蚀
在食品加工企业中，卧式杀菌锅是食品行业杀菌工艺中不可或缺的一个工艺环节。通过往杀菌锅中输入高温高压蒸汽，对密闭罐内食品进行指定温度、时间和压力的杀菌处理。但在使用过程中，往往由于使用和保养不当，会导致杀菌锅失效甚至报废。在对某罐头食品公司20余台杀菌锅定期检验过程中发现，该公司杀菌锅均出现不同类型，不同程度的损伤情况。特种设备损伤情况作为工业化生产中普遍存在的现象，严重地影响设备的使用寿命及可靠性，本专题针对该罐头食品公司杀菌锅出现的腐蚀现象进行总结，对损伤机理进行分析，提出相应预防措施。
一、安全隐患情况
该罐头食品公司内共有20余台杀菌锅，分布于饮料车间、鱼罐头车间、玉米车间内，设备材质为Q235-B，设备壁厚为8～10mm，安装型式为卧式，支座型式为鞍座式，容器外部保温良好，内部有装卸车导轨。大多数设备使用时间在15年左右，快开门及其他安全附件状况良好，如图1、图2。
图1 杀菌锅内部 图2 车间工作情况
二、损伤情况及原因分析
1、机械损伤
图3 推车结构
在玉米车间检验过程中发现，部分罐体远端封头存在四处机械碰撞凹坑[1]，凹坑底部露出金属光泽，最深处约2mm。经现场检验发现罐头由推车通过导轨传输至杀菌锅内进行加热杀菌。该车间推车是由角钢焊接而成，车体为长方体（图3），在输送罐头过程中由于操作工人用力过大，车体四角会与杀菌锅远端封头内表面进行碰撞，在固定位置形成撞击坑，造成封头的机械损伤（图4、图5）。这类失效属于机械磨损失效[2]，是由于推车与杀菌锅封头长期多次撞击摩擦形成，失效程度取决于材料强度及撞击频率。
图4 封头受撞后情况 图5 撞击部位近照
2、罐底腐蚀
在该公司鱼罐头车间检验过程中发现，该车间共8个杀菌锅底部内表面均存在局部腐蚀，腐蚀最严重的3#、4#、5#杀菌锅底部存在大量较深腐蚀坑，最深处约4mm。腐蚀坑内有大量积液，坑底覆盖黄色油垢，坑壁粗糙，如图6、图7、图8。
3#、4#、5#杀菌锅均为2005年7月制造，材质为Q-235B，筒体壁厚8mm。在与公司负责人交流中得知，该车间杀菌锅主要是用于对封装好的豆豉鱼罐头装车后消毒使用，在蒸汽消毒及喷水降温过程中，会将罐头外壁的汁液冲洗至罐底排出。通过对腐蚀坑壁附着物取样进行分析，发现该附着物内钠、硫化物和铁元素含量较多，且存在大量有机物如油脂等。
据研究[2][3]，微生物腐蚀与碳、氮、铁、硫等元素循环密切相关。腐蚀微生物多是环境中铁硫元素循环的参与者。根据细菌种类及作用的不同可以分为硫酸盐还原菌SRB、硫氧化菌SOB、产酸菌APB、铁氧化细菌IOB、铁还原细菌IRB、硝酸盐还原菌NRB以及产粘液细菌SFB等。而铁氧化细菌IOB会导致大量铁离子氧化，从而加速金属的损伤并形成局部腐蚀，从而导致明显的铁锈，还会加速锌/铁沉淀的形成。
因此该类腐蚀情况应该是由于使用过程中对罐体清洗不足，导致罐底长期积液积累，同时汁液中含有大量的油脂、盐类及微生物，对罐底内表面产生腐蚀作用，进而形成腐蚀坑。而在腐蚀坑内积液进一步浓缩，盐度进一步提高，形成适合微生物生长的高粘度体系，从而导致罐底出现大量较深的、坑壁粗糙的腐蚀坑。
图6 3#罐底部腐蚀情况 图7 4#罐底部腐蚀情况
图8 5#罐底部腐蚀情况
3、罐壁腐蚀
在对饮料车间进行检验过程中发现，该车间设备罐壁内表面存在普遍大气腐蚀现象，腐蚀情况主要集中在罐壁积水线以上，在内表面呈现大面积的麻点、麻坑现象，腐蚀深度大多不超过0.5mm，如图。
在与公司负责人交流中得知，该车间杀菌锅主要是用于对封装好的饮料罐头装车后消毒使用，在蒸汽消毒及喷水降温过程中，罐内空气含水量较高，操作温度长期在较高温度和常温之间循环。造成罐壁表面出现大量的大气腐蚀坑，呈麻点、麻坑状。
钢铁在空气中腐蚀主要是电化学腐蚀，电化学腐蚀包括析氢腐蚀和吸氧腐蚀。
析氢腐蚀：电解质溶液酸性较强
负极：Fe - 2e- = Fe2+；正极：2H+ +2e- =H2（^）
总反应：Fe + 2H+ = Fe2+ +H2（^）
吸氧腐蚀：电解质溶液酸性较弱或溶液呈中性或碱性。
负极：2Fe - 4e- = 2Fe2+ 正极：O2 + 4e- +2H2O = 4OH-
总反应：2Fe + O2 + 2H2O = 2Fe（OH）2
4Fe（OH）2 + O2 + 2H2O = 4Fe（OH）3
Fe（OH）3部分脱水生成铁锈Fe2O3.nH2O
图9 罐壁腐蚀 图10 罐壁腐蚀近照
图11罐壁腐蚀
三、预防措施
1、对该公司玉米车间杀菌锅罐底导轨增加限位装置，避免推车由于惯性撞击远端封头；加强企业管理，加强操作人员培训，避免推车速度过快；在推车尖角处及封头接触部位加装垫板，避免产生进一步损伤；对撞击严重部位清理打磨，做补焊处理。
2、对该公司鱼罐头车间杀菌锅罐底腐蚀部位清理积液，腐蚀严重部位清理打磨并进行修理；加强人员培训，增加罐内清洗次数，采用除油除垢剂清除油污，避免积液。
3、对该公司饮料车间杀菌锅操作人员加强培训，增加罐内通风并加强监控
参考文献：
【1】马春跃，胡镧铟.杀菌小推车进出杀菌锅装置设计【J】包装与食品机械，1995，13（1：45-46）
【2】贾国栋，史进，艾志斌，等.GB/T30579-2014承压设备损伤模式[s].北京：中国标准出版社，2004.
【3】黄烨，刘双江，姜成英.微生物腐蚀及腐蚀机理研究进展[J].微生物学通报，2017，44（7）：1699-1713
论文作者:陈晨
论文发表刊物:《基层建设》2019年第17期
论文发表时间:2019/9/11
标签：车间论文; 杀菌锅论文; 损伤论文; 情况论文; 过程中论文; 罐头论文; 推车论文; 《基层建设》2019年第17期论文;