一起鍋爐鼓包的案例分析

蘇檜武

（廣東省特種設備檢測研究院江門檢測院，廣東 江門 529000）

我市某公司的一臺DZL4-1.25-AII型鍋爐，設計壓力1.25Mpa，設計溫度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。在今年做內部檢驗的時候，發現該鍋爐鍋筒底部，在爐膛輻射受熱面側，爐膛正上方，有一處嚴重的鼓包，其形狀接近正方形，長軸沿鍋筒縱向有1100mm，短軸沿鍋筒周向有800mm，鼓包最大高度約為65mm，對鼓包部位進行超聲波測厚，最薄的位置為11.6mm，最厚為16.2mm。

讓我們對這一起事故進行相關的分析。首先，通過內部檢驗發現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3.0mm。鍋筒底部堆滿了脫落下來的垢渣，徑向最厚的厚度達500mm，垢渣大小不一，但經過長時間的沉積，堆積較厚。抽樣化驗，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，導熱系數相差較大，在高溫受熱時得不到有效的熱傳遞而冷卻受阻，致使受熱面金屬遠遠超過許用溫度，而金屬在高溫下其強度呈明顯的下降，我們可以從下圖對比水垢厚度與受熱面壁溫的變化關系[2]。

圖1 水垢厚度與受熱面壁溫的對比變化

結合一下水垢2mm～3mm厚度時受熱面金屬溫度與低碳鋼金屬強度變化。

圖2 受熱面金屬溫度與低碳鋼金屬強度變化

通過對圖中的數據查詢，水垢厚度為2mm時碳酸鹽水垢堆積的鍋筒金屬溫度超過600℃，硅酸鹽水垢堆積的鍋筒金屬溫度將超過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。對比溫度與低碳鋼力學性能表可見，此溫度下抗拉強度約520Mpa，而溫度超過600℃之后，降到不超過196Mpa，下降幅度達60%；而屈服強度，則從200℃的220Mpa左右，下降幅度更加巨大。由此可見，鍋筒的金屬力學性能隨著溫度升高，呈相反的下降趨勢[3]。

其次，對鼓包邊沿位置進行金相分析。

由于鼓包情況較嚴重，使用單位傾向于維修方式處理，以便更有利于的恢復企業生產，因此對鼓包的邊緣部位及完好部位進行金相檢測[4]。經過機械拋光，4%的硝酸酒精的侵蝕，結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，珠光體有輕度球化，珠光體區域中的碳化物部分已轉變為粒狀，鐵素體晶界也存在著一些粒狀碳化物，球化級別評定為三級。

圖3 顯微組織100×

圖4 顯微組織400×

再次，現場檢驗后，我分別與管理人員、司爐人員和化驗人員詢問了解情況。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，另外每班配備一個輔助工人，協助鍋爐運行。在生產運行中，管理人員基本上靠從司爐人員匯報的形式獲得鍋爐信息，司爐人員兼職其他工作，水化驗人員兼職其他工作，而且沒有建立相關記錄。水處理設備中，樹脂從原來的金黃色變成黑色失效狀態，沒有相關反洗再生操作和記錄，水處理有關材料藥品殘缺不全，磷酸三鈉燒堿等常用藥供應不正常，檢驗機構水質抽樣報告顯示不合格，硬度超標嚴重。由于司爐人員兼任其他崗位，該鍋爐幾乎沒有定期排污。水垢不是一天就能形成檢驗時的狀態，而是經過較長時間的積累演變而成，這說明鍋爐日常管理上的工作存在較大的欠缺。司爐工人和水質化驗人員的工作安排，盡管是因為出于考慮人員收入的情況，但是嚴重違反操作規程，司爐人員長時間在職不在崗，造成鍋爐日常操作嚴重不達標，造成鍋爐如此嚴重的積垢；而水質化驗持證也處于在職不在崗狀態，不但沒有進行水質監控，而且長期的不操作，也造成操作技能下降甚至不達標的情況。

按《鍋爐定期檢驗規則》有關要求，與使用單位進行商討，最終考慮企業目前的生產狀況和安全要求，對該鍋爐采取挖補的方式進行維修。由于鍋筒挖補的面積較大，維修技術要求較高，考慮到對設備的了解熟悉程度，補焊鋼板的預成型和維修質量方面，該公司選擇鍋爐的原生產單位，由原生產單位制定相應的維修施工方案和焊接工藝，補焊后要對補焊區域進行清除焊接應力處理，并且要對補焊鋼板進行100%的超聲波無損檢測，對坡口焊前進行無損探傷，對焊接焊縫進行100%RT射線探傷，煙氣側和水側兩面的表面焊縫進行100%磁粉探傷。維修合格后按原參數進行水壓試驗。經檢驗機構監督檢驗合格后，對該鍋爐進行煮爐除垢，徹底清除爐內水垢。

通過這一起鍋爐事件，雖然這次能夠及時發現，未釀成重大事故，但是它也給我們一個深刻的教訓。在我們接觸到事故中，大部分都是多個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，不能過度追求利益，而忽略了安全。安全生產需要依法依規進行，有賴于每一位企業員工愛崗敬業，盡每一份責任心，必須牢固掌握崗位的技能和有關知識，特種設備的操作人員，更需如此。