常偃波 耿亞鴿

（洛陽市鍋爐壓力容器檢驗所，河南 洛陽 471000）

引言

鍋爐是提供動力和熱能的主要設(shè)備，一旦發(fā)生爆炸事故，不僅設(shè)備本身遭到破壞，影響生產(chǎn)或生活，還會損毀周圍設(shè)備及廠房等建筑物，甚至造成嚴重的人身傷害，所以鍋爐的安全運行一直是值得關(guān)注和重視的問題。本文根據(jù)事故調(diào)查情況，對一起立式水管鍋爐爆炸事故的原因進行了分析，并還原了事故發(fā)生過程，提出了加強鍋爐運行維護和監(jiān)管的建議。

1 爆炸事故概況

2009年6月3日早上7：20左右，位于洛陽市某縣城賓館的一臺運行中的立式鍋爐發(fā)生爆炸。該鍋爐型號為LSH0.5-0.4-WⅢ，其設(shè)備示意圖見圖1，由某鍋爐公司設(shè)計、制造，2004年11月制造完工，經(jīng)當(dāng)?shù)劐仚z所監(jiān)檢合格出廠，2005年5月安裝后投入使用。2006年辦理注冊登記手續(xù)，2008年9月經(jīng)我市鍋檢所全面檢驗，鍋爐本體合格。

圖1 鍋爐示意圖

事故造成鍋爐整體炸毀，爐體落于鍋爐房西南方約200米處，煙囪落于鍋爐房西側(cè)約50米處。爆炸產(chǎn)生的沖擊波將爐墻推倒，鍋爐房全部垮塌，該賓館樓上37處窗戶玻璃被震碎，附近的6個卷閘門受力變形損壞，事故造成附近人員一死兩傷，直接經(jīng)濟損失達10萬元。

2 事故原因調(diào)查

2.1 事故發(fā)生經(jīng)過

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，當(dāng)班司爐工陳某，沒有司爐操作證。據(jù)當(dāng)事人口述，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(guān)閉風(fēng)機后將爐火壓上煤停爐。6月3日早晨6時20左右，司爐工陳某并未觀測水位表情況，即憑以往經(jīng)驗起火開爐。當(dāng)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，這時他開啟給水泵進行上水操作，瞬時鍋爐發(fā)生爆炸。司爐工被沖擊波和蒸汽拋向鍋爐西側(cè)15米處一平房屋頂，造成腿部骨折和身體大面積灼傷，幸無生命大礙。

2.2 鍋爐破壞起始位置

有資料表明[2]，立式鍋爐在下腳圈與筒體連接的對接焊縫，爐膽、筒體和爐門圈的角焊縫處最易造成焊縫撕裂?，F(xiàn)場勘查發(fā)現(xiàn)，鍋爐下部排污管管口右側(cè)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450剪切唇，斷面粗糙，細看為纖維狀，為典型的450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)開裂，斷口兩邊緣有較少的剪切唇邊，而中部較為平齊，斷面無明顯的塑性變形，有雙杯和解理斷口的共同特征?？烧J定鍋爐下部排污管管口右側(cè)為破裂初始開口區(qū)（見圖2）。

圖2 初始斷口情況

2.3 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（見圖3），可認定該部位金屬已嚴重超溫。其對應(yīng)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。從而說明橘紅色金屬過熱部位以上部位，有缺水現(xiàn)象發(fā)生，通常水位達到這個位置，鍋爐已發(fā)生嚴重缺水事故。

圖3 局部過熱現(xiàn)象

2.4 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(zhuǎn)變現(xiàn)象（見圖3）；對相應(yīng)部位進行力學(xué)性能試驗，發(fā)現(xiàn)抗拉強度（Rm）值已超過原材料抗拉強度的上限值，而其斷后伸長率（A）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。

2.5 排污閥有漏水現(xiàn)象

圖4 金相分析圖片

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（見圖5），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。排污閥泄露，很可能是造成鍋爐缺水的主要原因。而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，而當(dāng)班司爐工并未注意該情況，即憑以往經(jīng)驗起火開爐。

圖5 泄露的排污閥

2.6 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，使得6月2日晚上所上滿的鍋爐爐水有流失，此時實際已缺水。隨著鍋內(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?zé)煔獬隹谔?，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(dāng)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(yīng)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汽化，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(dāng)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(yīng)力集中的共同作用下，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，瞬間鍋內(nèi)壓力降低。這時由于汽壓驟減，鍋內(nèi)剩余的飽和水劇烈汽化膨脹，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。

3 結(jié)論和啟示

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

3.2 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(dǎo)致這起爆炸事故發(fā)生的直接原因。

3.3 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時應(yīng)該尤為重視。

3.4 特種設(shè)備安全監(jiān)察部門應(yīng)嚴格貫徹《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，同時宣傳特種設(shè)備安全知識和意識。

[1]中華人民共和國國務(wù)院令.特種設(shè)備安全監(jiān)察條例[S].北京：中國計量出版社，2009.

[2]盛水平，程正米，陳海正等.立式鍋爐爆炸機理試驗研究[J].工業(yè)安全與環(huán)保，2010，36(4):34～ 36.

[3]牛國慶，徐志勝，徐彧等.鍋爐爆炸原因分析與事故后果模擬 [J].遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報，2005，24(6):909～912.

[4]李文煒，狄剛，郭建平等.對LSC0.5-0.7-AⅡ鍋爐爆炸事故的深度分析[J].科技通報，2010,26 (4):606～622.