一起鍋爐鼓包開裂事故分析處理及預防措施

陳九龍

[摘 要]本文用一臺鍋爐鍋筒鼓包開裂事故闡述了臥式鍋爐鼓包的檢驗、維修、原因分析以及預防措施。

[關鍵詞]鍋爐、鼓包、開裂、檢驗、維修、原因、預防

中圖分類號：TK228 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）26-0025-01

0 引言

近年來，我省房地產(chǎn)經(jīng)濟快速發(fā)展，灰砂磚的需求增多。因此DZL（單鍋筒縱置式鏈條爐排）臥式鍋爐得到廣泛應用。隨著此類蒸汽鍋爐數(shù)目增加較多，但是各種事故常有發(fā)生，尤其是鍋筒鼓包開裂事故，危害極大。如何正確檢查分析鼓包開裂情況，對查明事故發(fā)生原因、防止事故擴大、采取正確的處理方法，制定合理的維修工藝以及預防措施具有很大的現(xiàn)實意義。

1 事故概況

1.1 設備概況

我省某環(huán)保磚廠一臺DZL4-1.6-AⅡ型蒸汽鍋爐，生產(chǎn)于2011年1月，于同年4月投入使用。該爐鍋筒材質16MnG，直徑φ1800mm，水處理形式為鍋外，實際使用壓力為1.3MPa。

1.2 設備事故概況

2014年5月某日該爐在運行時，司爐工發(fā)現(xiàn)鍋筒底部鼓包，且有泄漏現(xiàn)象，隨即停爐，并第一時間將事故情況報告了相關部門。

2 檢驗情況

接到當?shù)刭|監(jiān)局以及使用單位的委托，我所于次日進廠。待鍋爐安全冷卻后，進行內部檢驗，并重點檢查了鼓包泄漏位置。

2.1 宏觀檢驗及測厚

經(jīng)檢驗發(fā)現(xiàn)鍋筒底部距前管板1000mm處，有700mm×400mm×40mm（長×寬×高）的鼓包，且鼓包最高點已開裂，裂縫長50mm，寬5mm（圖1、圖2）。受壓部件水垢厚度為2-3mm，尤其是鼓包區(qū)域，水垢堆積最高為2000mm。經(jīng)測量鼓包中心金屬區(qū)域剩余壁厚及附近正常位置壁厚，未發(fā)現(xiàn)異常。

2.2 硬度測試

經(jīng)里氏硬度計測試，正常部位硬度為135HB，鼓包開裂處的硬度為109HB，低于正常位置的硬度值。

2.3 材質分析

該鍋筒材質為16MnG，經(jīng)型號為Arc-8000全定量光譜儀進行測量，鼓包泄漏處的主要元素C的含量僅為0.09%，與正常位置測試的C含量0.16%相距較大，造成強度的明顯下降。

2.4 磁粉探傷檢驗

鼓包處（不包括開裂處）經(jīng)過磁粉探傷檢驗，未發(fā)現(xiàn)裂紋。

2.5 金相分析

在正常位置處的金相組織為鐵素體+珠光體（圖3），珠光體區(qū)域完整，層片狀碳化物開始分散，已傾向性球化，球化級別2級。而鼓包開裂處進行現(xiàn)場金相分析，組織為鐵素體+極少量珠光體（圖4），珠光體形態(tài)特征基本已消失，球狀碳化物沿晶界聚集，已完全球化，球化級別5級，可見該位置的材質已劣化。

2.6 水質檢驗

根據(jù)該爐近期的鍋爐水質報告（圖5）結論可知，水質不合格，對該爐存在較大的隱患。

3 事故產(chǎn)生的原因分析

通過上述檢驗結果和現(xiàn)場調查情況，事故產(chǎn)生的主要原因：

3.1鍋爐使用單位管理人員對安全認識不足，企業(yè)對安全生產(chǎn)重視不夠。

3.2該爐水處理設施已失效，鍋爐給水不合格。且沒有按時排污，排污量不夠，鍋筒底部的垢渣不能充分排出，加帶了水垢的生成。由于大量的水垢不僅影響正常的水循環(huán)，更會使金屬傳熱嚴重惡化。

3.3鍋筒鼓包開裂位置位于爐膛燃燒室溫度最高處，直接受火焰輻射，煙氣沖刷，在鍋筒底部嚴重結垢情況下，很容易造成金屬過熱，且水垢導熱性極差，這時鍋筒金屬壁溫不能及時有效的傳導給鍋水，便得不到有效的冷卻。當壁溫超過允許溫度，金屬強度下降，隨著長時間的傳熱惡化，溫度上升，強度急劇下降，工作壓力超過金屬屈服極限發(fā)生塑性變形，即宏觀檢查表現(xiàn)為鼓包現(xiàn)象。一旦超過其強度極限時，即金屬出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。

4 缺陷的維修

綜上檢驗結果匯總，根據(jù)國家96版《鍋爐定期檢驗規(guī)則》承壓部位的變形高度不超過原直徑的1.5%且不大于20mm，該鍋筒變形高度為40mm，且該鼓包位置金相組織已劣化。故該鍋爐應由具備相關資質的單位進行挖補修理。其主要修理工藝措施如下：

4.1清除鍋爐內的水垢和垢渣。

4.2確定挖補區(qū)域后，選擇一塊質量符合要求，其材質、規(guī)格與原鍋筒圓弧度相同的補板（由于本次采用方形補板進行挖補，且挖補位置遠離鍋筒原焊縫，因此補板四個角應為半徑不小于100mm的圓角）經(jīng)過打磨、開破口后，按照修補焊接工藝進行焊接。

4.3焊接結束后，對挖補處的焊縫表面用砂輪打磨至圓滑過渡，經(jīng)外觀檢查合格后，進行100%射線檢測，其結果應符合相關要求。

4.4鍋筒底部挖補、焊接、外觀檢查、無損檢測合格后，按標準對鍋爐本體進行水壓試驗，試驗壓力為2.0MPa。

5 事故后的管理及預防措施

根據(jù)事故分析的結果，要求使用單位認真吸取教訓，采取事故防范措施。

5.1建立健全設備運行及管理各項規(guī)章制度以及水質化驗記錄，并認真貫徹執(zhí)行。

5.2加強各級責任人員的培訓，特別是司爐工的技術培訓和工作責任心。

5.3水處理措施應重新使用，對鍋爐給水進行處理，必須達到鍋爐給水符合《工業(yè)鍋爐水質》GB1576-2008的要求。并設置專職的水質化驗員，加強水質管理，做好水質化驗工作。

6結束語

該鍋爐在按照上述修補工藝維修后，安全運行至今?？梢姴扇∮行У奶幚韺Σ吆透倪M措施后很好的保證了設備安全、經(jīng)濟運行。

參考文獻

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[2] 《鍋爐定期檢驗規(guī)則》.

[3] 《工業(yè)鍋爐水質》.

[4] 朱元《鍋爐鼓包事故的原因及預防》《科教導刊》電子版，2013.5.

[5] 黃寶音《鍋爐鼓包事故分析及處理》《內蒙古科學與經(jīng)濟》第4期，2007.2.