对一起立式水管锅炉爆炸事故的原因分析

2012-01-26常偃波耿亚鸽

中国设备工程 2012年2期

关键词：排污管缺水筒体

常偃波，耿亚鸽

（洛阳市锅炉压力容器检验所，河南洛阳 471000）

一、爆炸事故概况

2009年6月3日早上7：20左右，洛阳市某宾馆一台运行中的LSH0.5-0.4-WⅢ立式锅炉发生爆炸。事故造成锅炉整体炸毁，炉体落于锅炉房西南方约200m处，烟囱落于锅炉房西侧约50m处。事故造成人员一死两伤。

二、事故原因调查

1.事故发生经过

调查发现，当班司炉工陈某没有司炉操作证。事故发生的经过为：2009年6月2日晚上，司炉工给锅炉上满水，关闭风机后将炉火压上煤停炉。6月3日早晨6：20左右，司炉工陈某并未观测水位表情况，仅凭以往经验起火开炉。当炉内压力达到0.4MPa左右，司炉工准备开启分汽缸供汽阀门时，发现水位表已没有水位，随即开启给水泵进行上水操作，瞬时锅炉发生爆炸。

2.锅炉破坏起始位置

现场勘查发现，锅炉下部排污管管口右侧有一个约50cm长，由锅炉下脚圈向锅炉筒体延伸的撕裂口，断口呈45°剪切唇，断面粗糙，呈纤维状，为典型的45°剪切延性断口。其余下脚圈与炉胆连接的环向焊缝近半周撕裂带为沿环焊缝融合线下脚圈侧开裂，断口两边缘有较少的剪切唇边，中部较为平齐，断面无明显的塑性变形。可认定锅炉下部排污管管口右侧为破裂初始开口区。

3.局部存在过热现象

锅炉上部喉管（烟气从炉膛出口进入烟箱处）附近，烟气高温段处弯水管与筒体连接的下管口附近，发现有橘红色金属过热特征，可认定该部位金属已严重超温。其对应的炉胆以上受压元件没有水垢，而以下部位水垢坚硬，局部保留完整。说明橘红色金属过热部位以上有缺水现象发生，通常水位达此位置，锅炉已严重缺水。

4.炉胆发现淬火迹象

对筒体和炉胆进行硬度对比检测，发现炉胆下部硬度略高，而炉胆下部是受火焰加热温度最高且首先接触进水的部位；对有橘红色金属过热特征部位的金相组织分析，发现晶粒粗大，原珠光体组织已出现组织转变现象；对相应部位进行力学性能试验，发现抗拉强度值已超过原材料抗拉强度的上限值，其断后伸长率由原33%减小至11%，锅炉筒体材料强度增大、塑性减小、脆性增高。这些现象说明炉胆下部有淬火现象，即该锅炉存在严重缺水后且向锅炉上水的迹象。

5.排污阀有漏水现象

在事故现场发现了两个串联的排污阀，两头阀体断裂，一个阀门呈半开启状，另外一个阀门呈严重锈蚀漏水状，说明排污管路阀门有泄漏现象。排污阀泄漏，很可能是造成锅炉缺水的主要原因，使头天晚上满水的锅炉，到第二天早上时可能已经严重缺水。

6.事故发生过程还原

综合以上现象和分析，此次事故产生的原因及过程可能为：2009年6月3日上午7时前，司炉工进入锅炉房，开始起火开炉，由于排污阀内漏，炉水逐渐流失，锅炉缺水。随着炉内蒸汽压力的升高，水位不断降低，使得锅炉缺水更加严重。同时高温烟气出口处，即喉管附近材质发生过热现象，呈现橘红色。此时水位线以上部位，原来附着在表面的坚硬水垢，因与金属的热膨胀系数不同，开始逐渐脱落。

当炉内压力达到0.4MPa左右，司炉工准备开启供汽阀门时，发现水位表已没有水位，此时本应紧急停炉，而司炉工却错误地开启给水泵进行上水操作。由于此时实际水位已降至给水管管口以下，使得所上新水在接触炉胆上部和喉管附近炽热金属的瞬间全部气化，致使锅炉汽压急剧升高，此时安全阀来不及起跳排放超压汽体，使锅炉瞬时严重超压。当压力超过锅炉最弱部位即下脚圈附近所能承受的极限强度时，在排污管管孔应力的共同作用下，锅炉沿排污管管孔处撕裂。由于高能量在破口处的释放，致使裂口沿晶粒粗大的下脚圈与炉胆环焊缝熔合线处不断扩展，最终锅炉发生破坏，瞬间炉内压力降低。这时由于汽压骤减，炉内剩余的饱和水剧烈气化膨胀，发生爆炸，产生的强大冲击波将炉墙摧毁，锅炉本体飞出。