一起鍋筒鼓包事故的分析原因及預(yù)防措施

鐘金華

福建省特種設(shè)備檢驗研究院龍巖分院，福建龍巖 364000

鍋爐是生產(chǎn)蒸汽或熱水的換熱設(shè)備，它已日益廣泛地應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)、賓館及人們生活，以滿足人們生產(chǎn)和生活的需要。而在鍋爐使用過程中，受多方面因素的影響，會產(chǎn)生水垢。水垢的形成不僅浪費大量的能量，還會危及鍋爐的安全運行[1]。

2012年2月3日，龍巖市某家紙品廠一臺DZG4-1.25-WⅡ，2006年8月制造，并于2007年6月投入使用，設(shè)計壓力為1.25MPa，額定出力為4t/h，溫度為193℃。當(dāng)班司爐工在運行中打開爐門加煤時，發(fā)現(xiàn)鍋筒底部冒著白煙，初步判斷鍋爐漏水事故，立即采取緊急停爐措施，并將事故報告相關(guān)部門。

1 停爐檢驗概況

1.1 宏觀檢查

待鍋爐冷卻后，爐膛煤渣清理干凈，打開人手孔進行檢驗，發(fā)現(xiàn)：a鍋爐水位線以下水垢1.0mm～4.0mm，鍋筒及集箱底部積存較多垢渣（見圖1）；b鍋筒底部（鼓包后邊緣第一道環(huán)縫1030mm）鼓包開裂漏水，范圍330mm（縱）×350mm（環(huán)），最高鼓出高度45mm（見圖2），并有一條縱向穿透性裂縫長度26mm。

圖1 鍋爐底部水垢堆積

圖2 鍋筒鼓包位置及形狀圖

1.2 硬度檢測

對鍋筒正常區(qū)域硬度檢測，硬度值為152HB；對鼓包區(qū)域硬度檢測，硬度值為125HB，由經(jīng)驗公式求得鼓包處抗拉強度σb=3.45×112=431.25MPa，鼓包區(qū)域比正常母材硬度下降了17.76%，明顯是局部長時間高溫造成的。

1.3 金相分析

圖3 非裂紋處4%硝酸酒精浸蝕，放大400倍

圖4 裂紋附近4%硝酸酒精 浸蝕，放大400倍

分別對鍋筒鼓包靠近裂紋處（圖3）和鍋筒其他完好處（圖4）作金相組織分析，發(fā)現(xiàn)鼓包裂紋處金相組織為鐵素體加珠光體，其中珠光體中碳化物已經(jīng)析出并聚集于晶界，已經(jīng)出現(xiàn)球化，球化級別達到4級。在鍋筒其他完好處金相組織為鐵素體加珠光體，珠光體形態(tài)完好。

由于珠光體中碳化物的聚集與球化過程是通過碳化物的溶解，碳原子在固溶體中的擴散以及由ɑ一固溶體中析出碳化物的過程。試驗表明，球化后鋼材的室溫強度、高溫強度、 持久強度和硬度都會有不同程度的降低.特別是當(dāng)碳化物擴散分布到鐵素體晶界上時。即達到完全球化程度后，還會致使沖擊韌性急劇下降。如果球化后還伴有裂紋、蠕變、石墨化等缺陷時其危害性更大。

1.4 分析檢驗結(jié)果

通過宏觀檢查、硬度檢測和金相分析，結(jié)合上述檢驗項目的分析檢驗結(jié)果，按照我國鍋爐定期檢驗規(guī)則》中的相關(guān)規(guī)定，承壓部件變形在合理范圍內(nèi)時可以進行保留監(jiān)控，當(dāng)超過規(guī)定范圍內(nèi)時必須及時進行修理，對鍋爐采取復(fù)位、更換，或是挖補等修理措施。鍋爐承壓部件變形的規(guī)定范圍為：鍋爐筒體變形高度在原有直徑的1.5%以內(nèi)，同時應(yīng)小于20mm。由于該鍋爐筒體變形高度已經(jīng)超過20mm（實際為45mm），因此必須立刻對鍋爐采取挖補措施進行修理。

2 運行情況分析

鍋爐運行期間，給水直接采用周邊的河水，所采用的河水不僅水質(zhì)不穩(wěn)定，含有膠體物質(zhì)、溶解性雜質(zhì)、懸浮物等雜質(zhì)雜物。在雨季還會混有大量的泥砂，因此鍋爐運行中極易產(chǎn)生泥砂垢和混合垢，僅僅借助水池對河水進行初步的沉淀處理，而沒有采取有效的鍋外水處理措施，水質(zhì)不能滿足工業(yè)鍋爐用水的要求，產(chǎn)生了大量的鍋爐水垢。另外，司爐工在鍋爐運行期間，一直向鍋爐給水箱中投加一定量的堿性除垢劑，卻僅僅三天排污一次，沒能按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)定排污，沒有有效清垢，造成水垢不斷堆積的狀況。

3 原因分析

由于在鍋爐運行期間，沒能采取有效的水處理措施，尤其是加藥措施，使得鍋爐水堿度與pH值超出正常范圍，鍋爐內(nèi)部產(chǎn)生大量水垢、泥砂垢、混合垢，這些水垢等雜物在鍋爐運行過程中不斷脫落，而操作人員不按照規(guī)定定期、有效的排污，鍋爐停爐時也沒有采取人工除垢的措施，最終水垢堆積到鍋爐筒體底部，影響鍋爐傳熱，使溫度不斷升高，超過金屬耐溫限度，導(dǎo)致金屬蠕變，并在鍋爐壓力作用下出現(xiàn)鼓包、穿孔、開裂現(xiàn)象。

具體來講，此起鍋爐鼓包事故的原因包括以下三點：第一，由于給水采用多泥砂、雜質(zhì)的河水，且僅用水池作沉淀處理，沒有采用鍋外水處理措施，缺少對鍋爐運行狀況、水質(zhì)分析化驗等方面的檢查和記錄，也沒有專業(yè)安排水處理人員負責(zé)給水方面的工作，導(dǎo)致給水質(zhì)量沒能得到保證；第二，操作工排污工作做的不全面、不徹底，僅僅依靠三天一次的頻率進行排污根本無法保證水質(zhì)，致使鍋爐爐水堿度與pH值超出正常限度，產(chǎn)生大量水垢；第三，管理人員錯誤的使用除垢劑，將除垢劑的用法與防垢劑混為一談，由于加入除垢劑后鍋爐內(nèi)的水垢脫落，水垢沉積在底部，影響鍋爐內(nèi)部的傳熱（水垢導(dǎo)熱系數(shù)與鋼板導(dǎo)熱系數(shù)相比僅為幾十分之一），熱量無法繼續(xù)傳遞，由于鍋爐底部溫度極高，得不到有效的冷卻導(dǎo)致鍋爐壁溫升高，最終使鍋爐金屬在升溫與壓力的雙重作用下出現(xiàn)鼓包變形，穿孔、開裂。

4 預(yù)防此類事故的措施

首先，企業(yè)必須強化鍋爐管理，進一步完善安全管理制度，健全崗位、巡回檢查、設(shè)備維護保養(yǎng)、水質(zhì)管理、事故處理等制度，保證制度的嚴(yán)格執(zhí)行和有效落實，提高管理、操作人員的自身素質(zhì)。

其次，避免鍋爐水垢的大量產(chǎn)生，在做好給水處理的基礎(chǔ)上，定時排污，采用合理的排污措施，并結(jié)合鍋爐運行情況進行洗爐。

再次，司爐工需要注意觀察鍋爐的運行情況，及時發(fā)現(xiàn)、解決異常問題，以免隱患最終釀成事故，控制不良影響免于進一步的擴大。

最后，需要加裝鈉離子水處理設(shè)備，對鍋爐水側(cè)定期做化學(xué)清洗，加強司爐人員的教育和培訓(xùn)，按照專人擔(dān)任水質(zhì)化驗員，從設(shè)備、人員、技術(shù)、措施等各個方面保證鍋爐的安全、穩(wěn)定運行。

5 結(jié)論

綜上所述，作為受壓設(shè)備，鍋爐在高溫、高壓的環(huán)境下工作，一旦煙氣灰塵、水中雜質(zhì)過多，對鍋爐造成侵蝕，或是管理、操作不當(dāng)，極易引導(dǎo)事故，不僅影響正常生產(chǎn)，甚至可能危及現(xiàn)場設(shè)備、人員的安全，造成極為惡劣的后果。所以，管理、操作等人員必須加深對鍋爐管理的重視，嚴(yán)格遵守管理、操作制度和規(guī)程，做好維護保養(yǎng)工作，為鍋爐的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行提供保障。

[1]遼寧省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局鍋爐壓力容器監(jiān)察處編.司爐工讀本.4版.北京：中國勞動社會保障出版社，2001.

[2]劉波.關(guān)于加強鍋爐安全管理的幾點建議[J].黑龍江科技信息，2007(14).

[3]呂建華.關(guān)于加強鍋爐停爐保養(yǎng)安全管理的幾點建議[J].黑龍江生態(tài)工程職業(yè)學(xué)院學(xué)報，2008(4).