一起鍋爐鼓包的案例分析

蘇檜武

（廣東省特種設(shè)備檢測(cè)研究院江門檢測(cè)院，廣東 江門 529000）

我市某公司的一臺(tái)DZL4-1.25-AII型鍋爐，設(shè)計(jì)壓力1.25Mpa，設(shè)計(jì)溫度193.5℃，使用壓力約1.0Mpa，安全閥整定壓力為1.1Mpa和1.15Mpa，采用鋼板材料為20g，三年前取證投入使用。在今年做內(nèi)部檢驗(yàn)的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)該鍋爐鍋筒底部，在爐膛輻射受熱面?zhèn)?，爐膛正上方，有一處嚴(yán)重的鼓包，其形狀接近正方形，長(zhǎng)軸沿鍋筒縱向有1100mm，短軸沿鍋筒周向有800mm，鼓包最大高度約為65mm，對(duì)鼓包部位進(jìn)行超聲波測(cè)厚，最薄的位置為11.6mm，最厚為16.2mm。

讓我們對(duì)這一起事故進(jìn)行相關(guān)的分析。首先，通過(guò)內(nèi)部檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)鍋爐鍋筒水垢厚度不大，煙管（含拉撐管）水垢厚度約1.0mm，部分煙管厚度達(dá)3.0mm。鍋筒底部堆滿了脫落下來(lái)的垢渣，徑向最厚的厚度達(dá)500mm，垢渣大小不一，但經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的沉積，堆積較厚。抽樣化驗(yàn)，水垢主要成分是硅酸鹽水垢和碳酸鹽水垢[1]。從鍋爐的傳熱及鼓包的原因和原理分析，鍋筒受熱面的金屬表面由于被較厚的水垢的堆積影響，導(dǎo)熱系數(shù)相差較大，在高溫受熱時(shí)得不到有效的熱傳遞而冷卻受阻，致使受熱面金屬遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)許用溫度，而金屬在高溫下其強(qiáng)度呈明顯的下降，我們可以從下圖對(duì)比水垢厚度與受熱面壁溫的變化關(guān)系[2]。

圖1 水垢厚度與受熱面壁溫的對(duì)比變化

結(jié)合一下水垢2mm～3mm厚度時(shí)受熱面金屬溫度與低碳鋼金屬?gòu)?qiáng)度變化。

圖2 受熱面金屬溫度與低碳鋼金屬?gòu)?qiáng)度變化

通過(guò)對(duì)圖中的數(shù)據(jù)查詢，水垢厚度為2mm時(shí)碳酸鹽水垢堆積的鍋筒金屬溫度超過(guò)600℃，硅酸鹽水垢堆積的鍋筒金屬溫度將超過(guò)800℃。而正常情況下，在充分的熱傳遞條件下，鍋筒的金屬溫度約200℃左右。對(duì)比溫度與低碳鋼力學(xué)性能表可見，此溫度下抗拉強(qiáng)度約520Mpa，而溫度超過(guò)600℃之后，降到不超過(guò)196Mpa，下降幅度達(dá)60%；而屈服強(qiáng)度，則從200℃的220Mpa左右，下降幅度更加巨大。由此可見，鍋筒的金屬力學(xué)性能隨著溫度升高，呈相反的下降趨勢(shì)[3]。

其次，對(duì)鼓包邊沿位置進(jìn)行金相分析。

由于鼓包情況較嚴(yán)重，使用單位傾向于維修方式處理，以便更有利于的恢復(fù)企業(yè)生產(chǎn)，因此對(duì)鼓包的邊緣部位及完好部位進(jìn)行金相檢測(cè)[4]。經(jīng)過(guò)機(jī)械拋光，4%的硝酸酒精的侵蝕，結(jié)果顯示完好部位的金相組織未有惡化，邊沿部位基本組織為鐵素體加珠光體，鐵素體晶粒度約為8級(jí)，珠光體有輕度球化，珠光體區(qū)域中的碳化物部分已轉(zhuǎn)變?yōu)榱?，鐵素體晶界也存在著一些粒狀碳化物，球化級(jí)別評(píng)定為三級(jí)。

圖3 顯微組織100×

圖4 顯微組織400×

再次，現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)后，我分別與管理人員、司爐人員和化驗(yàn)人員詢問(wèn)了解情況。該鍋爐配備水處理人員持證在崗一名，司爐工持證在崗兩名，分兩班輪流上班，另外每班配備一個(gè)輔助工人，協(xié)助鍋爐運(yùn)行。在生產(chǎn)運(yùn)行中，管理人員基本上靠從司爐人員匯報(bào)的形式獲得鍋爐信息，司爐人員兼職其他工作，水化驗(yàn)人員兼職其他工作，而且沒(méi)有建立相關(guān)記錄。水處理設(shè)備中，樹脂從原來(lái)的金黃色變成黑色失效狀態(tài)，沒(méi)有相關(guān)反洗再生操作和記錄，水處理有關(guān)材料藥品殘缺不全，磷酸三鈉燒堿等常用藥供應(yīng)不正常，檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)水質(zhì)抽樣報(bào)告顯示不合格，硬度超標(biāo)嚴(yán)重。由于司爐人員兼任其他崗位，該鍋爐幾乎沒(méi)有定期排污。水垢不是一天就能形成檢驗(yàn)時(shí)的狀態(tài)，而是經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的積累演變而成，這說(shuō)明鍋爐日常管理上的工作存在較大的欠缺。司爐工人和水質(zhì)化驗(yàn)人員的工作安排，盡管是因?yàn)槌鲇诳紤]人員收入的情況，但是嚴(yán)重違反操作規(guī)程，司爐人員長(zhǎng)時(shí)間在職不在崗，造成鍋爐日常操作嚴(yán)重不達(dá)標(biāo)，造成鍋爐如此嚴(yán)重的積垢；而水質(zhì)化驗(yàn)持證也處于在職不在崗狀態(tài)，不但沒(méi)有進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)控，而且長(zhǎng)期的不操作，也造成操作技能下降甚至不達(dá)標(biāo)的情況。

按《鍋爐定期檢驗(yàn)規(guī)則》有關(guān)要求，與使用單位進(jìn)行商討，最終考慮企業(yè)目前的生產(chǎn)狀況和安全要求，對(duì)該鍋爐采取挖補(bǔ)的方式進(jìn)行維修。由于鍋筒挖補(bǔ)的面積較大，維修技術(shù)要求較高，考慮到對(duì)設(shè)備的了解熟悉程度，補(bǔ)焊鋼板的預(yù)成型和維修質(zhì)量方面，該公司選擇鍋爐的原生產(chǎn)單位，由原生產(chǎn)單位制定相應(yīng)的維修施工方案和焊接工藝，補(bǔ)焊后要對(duì)補(bǔ)焊區(qū)域進(jìn)行清除焊接應(yīng)力處理，并且要對(duì)補(bǔ)焊鋼板進(jìn)行100%的超聲波無(wú)損檢測(cè)，對(duì)坡口焊前進(jìn)行無(wú)損探傷，對(duì)焊接焊縫進(jìn)行100%RT射線探傷，煙氣側(cè)和水側(cè)兩面的表面焊縫進(jìn)行100%磁粉探傷。維修合格后按原參數(shù)進(jìn)行水壓試驗(yàn)。經(jīng)檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)監(jiān)督檢驗(yàn)合格后，對(duì)該鍋爐進(jìn)行煮爐除垢，徹底清除爐內(nèi)水垢。

通過(guò)這一起鍋爐事件，雖然這次能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)，未釀成重大事故，但是它也給我們一個(gè)深刻的教訓(xùn)。在我們接觸到事故中，大部分都是多個(gè)因素聚集在一起造成的，但是主要原因還是由于人為疏忽引起的。作為一家企業(yè)，不能過(guò)度追求利益，而忽略了安全。安全生產(chǎn)需要依法依規(guī)進(jìn)行，有賴于每一位企業(yè)員工愛崗敬業(yè)，盡每一份責(zé)任心，必須牢固掌握崗位的技能和有關(guān)知識(shí)，特種設(shè)備的操作人員，更需如此。