摘要：本文针对一起立式水管锅炉爆炸事故，通过采用炉胆变形、硬度测定为主的分析方法，辅以爆破口开裂、下脚圈变形等分析方法，对爆炸失效原因进行了分析，并得出结论，以供同仁参考。
关键词：立式锅炉爆炸；原因分析；缺水
一、前言
立式锅炉由于结构紧凑，占地面积小，整体运输和安装方便，且操作简单， 在一些中小企业中得到广泛运用，尤其是生产工艺单一、对蒸汽品质要求不高的小作坊和个体户较为常见。但是此类锅炉往往更容易发生爆炸事故，这通常和使用单位安全管理重视程度以及司炉人员操作水平有很大关系。如我市某粉厂一台立式工业锅炉在20点左右开始供汽，至 20时50分左右发生锅炉爆炸事故，锅炉爆炸后，其主体部分弹射到8m开外的位置，烟箱被炸成3块（其中有2块从锅壳上脱落）；水位计从与锅壳接管的角焊缝处断开，安全阀从锅壳上脱落阀杆折弯，未见校验铅封标牌，无法判断锅炉爆炸前安全阀有无开启；压力表从与锅壳的接管处断开，压力表已找不到；锅壳水侧空间内壁有轻微水垢，炉胆水侧基本没有水垢；炉胆与加煤孔圈的角焊缝整圈撕裂断开，炉胆与喉管孔圈的角焊缝也撕裂，断裂处焊缝金属颜色发亮；壳体与喉管孔圈也从角焊缝处整圈撕裂断开，炉胆、壳体母材与孔圈处角焊缝未开焊接坡口；炉胆在壳体内严重扭曲变形，炉胆下部水管部分孔桥被撕裂，断口颜色明亮且呈45°。该台锅炉于2007年8月制造完成，出厂前经制造监督检验合格，08年9月安装完成后于09年2月开始投入使用，但安装后由于锅炉制造单位提供的锅炉出厂技术文件不全面而未经安装监督检验合格，未在特种设备安全监督管理部门办理使用登记。下在就对这一起立式锅炉爆炸原因进行分析，总结立式锅炉检验中应注意问题，以供同仁参考。
二、事故原因分析
通过对事故现场调查取证，我们从两个可能的方面对该锅炉爆炸进行了原因分析：一是锅炉失水导致金属材质劣化失效，这是导致锅炉爆炸的直接原因；二是炉胆、壳体与加煤孔圈和喉管孔圈焊接形式不符合规定，焊接质量差，这是导致锅炉爆炸的间接原因。
（1）材质分析。我院分别从U形下脚圈和炉胆封头部位取样进行硬度测试及金相分析，下脚圈试样编号为A，炉胆封头水侧试样编号为B水，炉胆封头火侧试样编号为B火。金相试样用4％硝酸酒精溶液进行腐蚀。
1）硬度检测。根据GB/T 699-1999 的规定，20g交货状态硬度值≤156HB，正常硬度范围为HB110～HB120，从检测数据看，炉胆封头火侧硬度值略偏高，金属表面受淬火迹象不明显，说明炉胆在爆炸前只经历辐射过热，没有急速冷却的过程，但考虑试样所在位置离锅炉进水口距离较远，不能排除锅炉爆炸前有进水的可能。U型圈一直处于水空间，得到较好的冷却，没有过热迹象，金属表面硬度值基本正常。
（2）金相检验
A试样组织及说明：铁素体及块状分布的珠光体，铁素体晶粒细小，为7~8级。金相组织未见异常，但珠光体分布不够均匀。B水试样组织及说明：铁素体及珠光体， 晶粒度6～7级，珠光体球化较严重，球化级别达四级。铁素体内析出很多细小的碳化物颗粒。
B火试样组织及说明：较严重的魏氏组织（3级），属于典型的过热组织。魏氏组织的特征是亚共析钢中的先共析铁素体从晶界出发以针状或片状伸入晶内，而且定向的分布在基体上。此种组织的机械性能比一般的粗大晶粒还要差，
能使钢的塑性和冲击韧性显著降低。金相分析结果表明，U形圈金相组织基本正常，炉胆封头水侧金属珠光体出现中度球化，炉胆封头火侧金属出现较严重的魏氏组织，说明该炉在运行中炉胆顶部经受较长时间的过热且冷却速度较慢，导致金属材质严重劣化。
（2）焊接结构分析
由于锅炉爆炸时，炉胆与加煤孔圈的角焊缝整圈撕裂断开，炉胆与喉管孔圈的角焊缝也撕裂，壳体与喉管孔圈也从角焊缝处整圈撕裂断开，这些角焊缝部位极有可能是最先失效部位，使得炉胆失稳最终导致炉胆在壳体内严重扭曲变形。其原因很可能是由于壳体和炉胆与孔圈处角焊缝未开焊接坡口（如下图），角焊缝焊脚高度不够，焊接质量差造成的。
依据 GB/T16508-1996《锅壳锅炉受压元件强度计算》4.3.5规定：对于立式锅炉筒体上的加煤孔、出渣孔等，均应按12.2.5～12.2.7的规定进行加强，加强后
按无孔处理。但是由于锅炉制造厂家未提供锅炉装配总图，也未见到角焊缝焊接形式的相关图纸，我们无法断定锅炉制造厂有没有对这些开孔的角焊采用加强结构。但我们可以从GB/T16508相关规定及现场图片可以肯定该锅炉制造厂对立式锅炉筒体上的加煤孔圈和排烟喉管采取了不恰当的焊接结构形式，或者是焊接人员未按图纸规定进行施焊且焊接时焊脚高度不够而导致焊接质量差。
三、结论
从上述分析验证了我们提出的两个可能的原因，该次事故发生的主要原因是锅炉缺水引起锅炉过热导致魏氏组织的出现而使钢的机械性能变差和排烟喉管及加煤孔圈角焊缝焊接质量太差，两个因素综合作用的结果使得排烟喉管与炉胆角焊缝应力集中到一定程度就会使该处最先失效，从而使得锅炉炉胆失稳，最终导致锅炉爆炸事故的发生。从这次锅炉爆炸事故的发生也给我们每个检验人员敲响了警钟，由于此类锅炉结构简单，出力较小，我们在平时的检验中对其不太重视，往往会掉以轻心。而目前我市共有此类锅炉几百台，一旦出现事故，很可能会给我们带来很大麻烦。因此，我们在今后的检验工作中，应加大对立式锅炉的检验工作，避免类似事件的发生。
参考文献
[1]许永平．立式锅炉缺水爆炸原因分析鉴定方法[J]中国科技成果， 2015(18) ： 64-65．
[2]常偃波，耿亚鸽．对一起立式水管锅炉爆炸事故原因分析[J]．中国设备工程， 2012(2)：21-22．
论文作者: 彭伟明
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第05期
论文发表时间:2019/6/21
标签：锅炉论文; 金相论文; 喉管论文; 试样论文; 壳体论文; 珠光体论文; 原因论文; 《工程管理前沿》2019年第05期论文;