對(duì)一起立式水管鍋爐爆炸事故的原因分析

常偃波，耿亞鴿

（洛陽(yáng)市鍋爐壓力容器檢驗(yàn)所，河南 洛陽(yáng) 471000）

一、爆炸事故概況

2009年6月3日早上7：20左右，洛陽(yáng)市某賓館一臺(tái)運(yùn)行中的LSH0.5-0.4-WⅢ立式鍋爐發(fā)生爆炸。事故造成鍋爐整體炸毀，爐體落于鍋爐房西南方約200m處，煙囪落于鍋爐房西側(cè)約50m處。事故造成人員一死兩傷。

二、事故原因調(diào)查

1.事故發(fā)生經(jīng)過(guò)

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，當(dāng)班司爐工陳某沒(méi)有司爐操作證。事故發(fā)生的經(jīng)過(guò)為：2009年6月2日晚上，司爐工給鍋爐上滿水，關(guān)閉風(fēng)機(jī)后將爐火壓上煤停爐。6月3日早晨6：20左右，司爐工陳某并未觀測(cè)水位表情況，僅憑以往經(jīng)驗(yàn)起火開(kāi)爐。當(dāng)爐內(nèi)壓力達(dá)到0.4MPa左右，司爐工準(zhǔn)備開(kāi)啟分汽缸供汽閥門時(shí)，發(fā)現(xiàn)水位表已沒(méi)有水位，隨即開(kāi)啟給水泵進(jìn)行上水操作，瞬時(shí)鍋爐發(fā)生爆炸。

2.鍋爐破壞起始位置

現(xiàn)場(chǎng)勘查發(fā)現(xiàn)，鍋爐下部排污管管口右側(cè)有一個(gè)約50cm長(zhǎng)，由鍋爐下腳圈向鍋爐筒體延伸的撕裂口，斷口呈45°剪切唇，斷面粗糙，呈纖維狀，為典型的45°剪切延性斷口。其余下腳圈與爐膽連接的環(huán)向焊縫近半周撕裂帶為沿環(huán)焊縫融合線下腳圈側(cè)開(kāi)裂，斷口兩邊緣有較少的剪切唇邊，中部較為平齊，斷面無(wú)明顯的塑性變形。可認(rèn)定鍋爐下部排污管管口右側(cè)為破裂初始開(kāi)口區(qū)。

3.局部存在過(guò)熱現(xiàn)象

鍋爐上部喉管（煙氣從爐膛出口進(jìn)入煙箱處）附近，煙氣高溫段處彎水管與筒體連接的下管口附近，發(fā)現(xiàn)有橘紅色金屬過(guò)熱特征，可認(rèn)定該部位金屬已嚴(yán)重超溫。其對(duì)應(yīng)的爐膽以上受壓元件沒(méi)有水垢，而以下部位水垢堅(jiān)硬，局部保留完整。說(shuō)明橘紅色金屬過(guò)熱部位以上有缺水現(xiàn)象發(fā)生，通常水位達(dá)此位置，鍋爐已嚴(yán)重缺水。

4.爐膽發(fā)現(xiàn)淬火跡象

對(duì)筒體和爐膽進(jìn)行硬度對(duì)比檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)爐膽下部硬度略高，而爐膽下部是受火焰加熱溫度最高且首先接觸進(jìn)水的部位；對(duì)有橘紅色金屬過(guò)熱特征部位的金相組織分析，發(fā)現(xiàn)晶粒粗大，原珠光體組織已出現(xiàn)組織轉(zhuǎn)變現(xiàn)象；對(duì)相應(yīng)部位進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)抗拉強(qiáng)度值已超過(guò)原材料抗拉強(qiáng)度的上限值，其斷后伸長(zhǎng)率由原33%減小至11%，鍋爐筒體材料強(qiáng)度增大、塑性減小、脆性增高。這些現(xiàn)象說(shuō)明爐膽下部有淬火現(xiàn)象，即該鍋爐存在嚴(yán)重缺水后且向鍋爐上水的跡象。

5.排污閥有漏水現(xiàn)象

在事故現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)串聯(lián)的排污閥，兩頭閥體斷裂，一個(gè)閥門呈半開(kāi)啟狀，另外一個(gè)閥門呈嚴(yán)重銹蝕漏水狀，說(shuō)明排污管路閥門有泄漏現(xiàn)象。排污閥泄漏，很可能是造成鍋爐缺水的主要原因，使頭天晚上滿水的鍋爐，到第二天早上時(shí)可能已經(jīng)嚴(yán)重缺水。

6.事故發(fā)生過(guò)程還原

綜合以上現(xiàn)象和分析，此次事故產(chǎn)生的原因及過(guò)程可能為：2009年6月3日上午7時(shí)前，司爐工進(jìn)入鍋爐房，開(kāi)始起火開(kāi)爐，由于排污閥內(nèi)漏，爐水逐漸流失，鍋爐缺水。隨著爐內(nèi)蒸汽壓力的升高，水位不斷降低，使得鍋爐缺水更加嚴(yán)重。同時(shí)高溫?zé)煔獬隹谔帲春砉芨浇馁|(zhì)發(fā)生過(guò)熱現(xiàn)象，呈現(xiàn)橘紅色。此時(shí)水位線以上部位，原來(lái)附著在表面的堅(jiān)硬水垢，因與金屬的熱膨脹系數(shù)不同，開(kāi)始逐漸脫落。

當(dāng)爐內(nèi)壓力達(dá)到0.4MPa左右，司爐工準(zhǔn)備開(kāi)啟供汽閥門時(shí)，發(fā)現(xiàn)水位表已沒(méi)有水位，此時(shí)本應(yīng)緊急停爐，而司爐工卻錯(cuò)誤地開(kāi)啟給水泵進(jìn)行上水操作。由于此時(shí)實(shí)際水位已降至給水管管口以下，使得所上新水在接觸爐膽上部和喉管附近熾熱金屬的瞬間全部氣化，致使鍋爐汽壓急劇升高，此時(shí)安全閥來(lái)不及起跳排放超壓汽體，使鍋爐瞬時(shí)嚴(yán)重超壓。當(dāng)壓力超過(guò)鍋爐最弱部位即下腳圈附近所能承受的極限強(qiáng)度時(shí)，在排污管管孔應(yīng)力的共同作用下，鍋爐沿排污管管孔處撕裂。由于高能量在破口處的釋放，致使裂口沿晶粒粗大的下腳圈與爐膽環(huán)焊縫熔合線處不斷擴(kuò)展，最終鍋爐發(fā)生破壞，瞬間爐內(nèi)壓力降低。這時(shí)由于汽壓驟減，爐內(nèi)剩余的飽和水劇烈氣化膨脹，發(fā)生爆炸，產(chǎn)生的強(qiáng)大沖擊波將爐墻摧毀，鍋爐本體飛出。

三、結(jié)論和啟示

（1）該賓館在鍋爐使用過(guò)程中管理混亂，違反《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》的相關(guān)規(guī)定，聘用無(wú)司爐操作證、不懂鍋爐運(yùn)行安全知識(shí)的人員操作鍋爐，是導(dǎo)致這起鍋爐爆炸事故發(fā)生的根源。

（2）司爐工陳某無(wú)證上崗，不具備操作資格和基本安全常識(shí)，在鍋爐嚴(yán)重缺水、承壓部件局部過(guò)熱的情況下，錯(cuò)誤地向鍋爐上水，是導(dǎo)致這起爆炸事故發(fā)生的直接原因。

（3）立式水管鍋爐的下腳圈與筒體連接處，最易發(fā)生焊縫撕裂。尤其是在排污管管座附近，又有應(yīng)力集中現(xiàn)象，所以該部位在制造和檢驗(yàn)時(shí)應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注。

（4）特種設(shè)備安全監(jiān)察部門應(yīng)嚴(yán)格貫徹《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》、《蒸汽鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》等法規(guī)、規(guī)范，做好特種設(shè)備使用的督查工作，同時(shí)宣傳特種設(shè)備安全知識(shí)，以增強(qiáng)員工的安全意識(shí)。

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