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。
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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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).