對一起立式水管鍋爐爆炸事故的原因分析

常偃波，耿亞鴿

（洛陽市鍋爐壓力容器檢驗所，河南 洛陽 471000）

一、爆炸事故概況

2009年6月3日早上7：20左右，洛陽市某賓館一臺運行中的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

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，當班司爐工陳某沒有司爐操作證。事故發(fā)生的經(jīng)過為：2009年6月2日晚上，司爐工給鍋爐上滿水，關閉風機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水位表情況，僅憑以往經(jīng)驗起火開爐。當爐內(nèi)壓力達到0.4MPa左右，司爐工準備開啟分汽缸供汽閥門時，發(fā)現(xiàn)水位表已沒有水位，隨即開啟給水泵進行上水操作，瞬時鍋爐發(fā)生爆炸。

2.鍋爐破壞起始位置

現(xiàn)場勘查發(fā)現(xiàn)，鍋爐下部排污管管口右側有一個約50cm長，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開裂，斷口兩邊緣有較少的剪切唇邊，中部較為平齊，斷面無明顯的塑性變形?？烧J定鍋爐下部排污管管口右側為破裂初始開口區(qū)。

3.局部存在過熱現(xiàn)象

鍋爐上部喉管（煙氣從爐膛出口進入煙箱處）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)有橘紅色金屬過熱特征，可認定該部位金屬已嚴重超溫。其對應的爐膽以上受壓元件沒有水垢，而以下部位水垢堅硬，局部保留完整。說明橘紅色金屬過熱部位以上有缺水現(xiàn)象發(fā)生，通常水位達此位置，鍋爐已嚴重缺水。

4.爐膽發(fā)現(xiàn)淬火跡象

對筒體和爐膽進行硬度對比檢測，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水的部位；對有橘紅色金屬過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)組織轉變現(xiàn)象；對相應部位進行力學性能試驗，發(fā)現(xiàn)抗拉強度值已超過原材料抗拉強度的上限值，其斷后伸長率由原33%減小至11%，鍋爐筒體材料強度增大、塑性減小、脆性增高。這些現(xiàn)象說明爐膽下部有淬火現(xiàn)象，即該鍋爐存在嚴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)場發(fā)現(xiàn)了兩個串聯(lián)的排污閥，兩頭閥體斷裂，一個閥門呈半開啟狀，另外一個閥門呈嚴重銹蝕漏水狀，說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，到第二天早上時可能已經(jīng)嚴重缺水。

6.事故發(fā)生過程還原

綜合以上現(xiàn)象和分析，此次事故產(chǎn)生的原因及過程可能為：2009年6月3日上午7時前，司爐工進入鍋爐房，開始起火開爐，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重。同時高溫煙氣出口處，即喉管附近材質(zhì)發(fā)生過熱現(xiàn)象，呈現(xiàn)橘紅色。此時水位線以上部位，原來附著在表面的堅硬水垢，因與金屬的熱膨脹系數(shù)不同，開始逐漸脫落。

當爐內(nèi)壓力達到0.4MPa左右，司爐工準備開啟供汽閥門時，發(fā)現(xiàn)水位表已沒有水位，此時本應緊急停爐，而司爐工卻錯誤地開啟給水泵進行上水操作。由于此時實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，此時安全閥來不及起跳排放超壓汽體，使鍋爐瞬時嚴重超壓。當壓力超過鍋爐最弱部位即下腳圈附近所能承受的極限強度時，在排污管管孔應力的共同作用下，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展，最終鍋爐發(fā)生破壞，瞬間爐內(nèi)壓力降低。這時由于汽壓驟減，爐內(nèi)剩余的飽和水劇烈氣化膨脹，發(fā)生爆炸，產(chǎn)生的強大沖擊波將爐墻摧毀，鍋爐本體飛出。

三、結論和啟示

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

（2）司爐工陳某無證上崗，不具備操作資格和基本安全常識，在鍋爐嚴重缺水、承壓部件局部過熱的情況下，錯誤地向鍋爐上水，是導致這起爆炸事故發(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，又有應力集中現(xiàn)象，所以該部位在制造和檢驗時應重點關注。

（4）特種設備安全監(jiān)察部門應嚴格貫徹《特種設備安全監(jiān)察條例》、《蒸汽鍋爐安全技術監(jiān)察規(guī)程》等法規(guī)、規(guī)范，做好特種設備使用的督查工作，同時宣傳特種設備安全知識，以增強員工的安全意識。

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