一起生活鍋爐爆炸事故原因分析

摘 ?要：針對一起生活鍋爐爆炸事故，通過調查取證，從筆錄、宏觀及微觀角度進行分析，找出導致事故發生的主要原因。

關鍵詞：鍋爐;缺水;爆炸;魏氏體

Abstract：Through the investigation and evidence collection for a life boiler’s explosion accident，analyze from the record， macro and micro perspective，the main cause of the accident has been found out.

Key words：boiler;water shortage;explosion;wei orgnizes

2019年3月20日，連云港市某私人浴室內一臺型號為LSC0.75-0.4-AⅡ的立式沖天管蒸汽鍋爐，非法安裝且運行期間發生爆炸，造成2人死亡，1人重傷，鍋爐房及周圍房屋受到不同程度的破壞。現對這起事故進行分析。

1.鍋爐參數

鍋爐型號：LSC0.75-0.4-AⅡ

爐膽材料：20g

鍋殼材料：Q235B

2.事故調查及初步判定

經調查和查閱筆錄，鍋爐由浴室業主自己購買，未經許可安裝。安裝前后未通知當地監管部門，檢查機構未對安裝過程進行監督檢查。該浴室業主（人員甲）雇傭了無司爐工操作證人員（人員乙）進行鍋爐操作，爆炸日期為人員乙操作鍋爐的第一天。該臺鍋爐未辦理鍋爐使用登記證。

事故當日，人員乙發現事故鍋爐壓力表指針停在零位，乙便向人員甲反映此問題，人員甲讓人員乙多加煤，把爐火燒旺。人員乙加煤后接著向爐內給水，進水后過了大約3-4分鐘，人員乙發現爐門圈處開始向外漏汽，又跑離鍋爐房向人員甲反映此情況，隨后鍋爐發生了爆炸。

初步判定事故原因為鍋爐嚴重缺水后強行補水。由于溫差過大，會產生巨大的熱應力，而使設備損壞。同時，水遇到灼熱的金屬表面，大量蒸汽會瞬間蒸發，導致氣壓突然升高，極易造成爆炸事故。

3.事故現場

經現場勘查發現，事故現場二層的混凝土鍋爐房已坍塌（圖1），從爐門圈撕裂后的鍋爐鍋殼（圖2）向南飛離原鍋爐基礎34米，飛離的鍋爐鍋殼從母材處沿縱向撕裂，鍋爐內膽（圖3）從原鍋爐基礎向北位移7米。安全閥出現解列，閥芯與閥體銹死。事故現場周圍房屋、車輛等受到不同程損壞，方圓200米范圍內的建筑物門窗被損毀、玻璃被震碎。

4.原因分析

4.1鍋爐鍋殼上部封頭現場外觀檢查發現鋼板顏色已改變，封頭上部氧化現象嚴重，破裂斷口呈典型韌性斷口特征。焊縫部位金相照片顯示金相組織為鐵素體+珠光體，有帶狀組織，且級別為1級。珠光體球化，球化級別評定為4級。證明鍋殼上部焊縫上部存在過燒現象。

4.2爐膽頂現場觀察發現鋼板顏色明顯改變。金相照片（圖7）顯示金相組織為鐵素體+珠光體，發現有魏氏組織存在，珠光體輕度球化，鐵素體晶界存在著一些粒狀碳化物，球化級別評定為2級。證明爐膽頂存在明顯過熱、過燒現象。

4.3鍋爐鍋殼中部（圖8）組織為鐵素體+珠光體，珠光體球化，球化級別評定為4級;爐膽中部（圖9）組織為鐵素體+珠光體，發有魏氏組織存在。有明顯的帶狀組織，且級別為3級。珠光體輕度球化，球化級別評定為2級。證明鍋殼和內膽中部也存在明顯過熱現象。

4.4爐膽下部（圖10）組織為鐵素體+珠光體，有魏氏組織存在。基體組織中珠光體呈帶狀分布，且級別為3級。珠光體輕度球化，球化級別評定為2級。

4.5現場發現鍋爐沖天管出現明顯過燒現象。

4.6鍋爐使用的安全閥（圖4、圖5）在爆炸事故中已嚴重損壞，現場勘查找到了安全閥的閥芯及上部調節彈簧裝置。通過現場查驗和解體檢查，發現閥芯與閥體已銹死，閥芯與閥體不能正常滑動。表明安全閥在事故發生時已失靈、無法正常開啟。

魏氏體組織是由于金屬在高溫過熱情況下，較快的冷卻而形成的[2]。可以判斷，該鍋爐在發生嚴重缺水時，爐膽（至少包含爐膽底部）受火焰和高溫直接加熱出現干燒過熱，再進水使金屬表面溫度急速冷卻，造成金屬組織變化，即產生魏氏體組織。魏氏體組織對材料性能的影響與其級別有關，出現0～2級魏氏體組織，不會降低鋼材的機械性能，只有4～5級粗大的魏氏體組織，會使材料的抗拉強度，沖擊韌性下降[1]。

以Q245材料為例，其抗拉強度在350～500℃的加熱區域降低明顯，出現蠕變現象。溫度越高，應力越大，蠕變速度越快。當溫度在500℃以上時，抗拉強度低于110MPa（圖11）[3]。

鍋爐嚴重缺水后再進水，冷水瞬間大量汽化，鍋爐內部壓力驟然升高快速超壓;爐膽內壁急速冷卻，產生溫差應力;爐膽在外壓作用下失穩，局部爐膽和爐膽頂向內凹陷，并在爐門圈焊縫處首先出現撕裂，進而造成鍋殼整體撕裂形成鍋爐爆炸事故。

5.結語

針對鍋爐爆炸事故，采用微觀和宏觀分析方法確定鍋爐爆炸事故的原因。通過對爐膽、鍋殼材料取樣進行金相檢驗，檢出有魏氏體組織存在，結合鍋爐操作人員對事件經過的描述筆錄，判斷鍋爐嚴重缺水后干燒過熱，然后注水使爐內瞬間汽化，造成快速超壓和鍋爐爆炸。事故的主要原因是使用單位違法經營、設備的非法使用和鍋爐操作人員的違規操作。

建議特種設備安全監督管理部門應加大宣傳和監管力度。充分發揮鍋爐制造單位、銷售單位和安裝單位的專業性，向使用單位交代清楚鍋爐使用環節應辦理的證件手續和注意事項，避免鍋爐使用單位因“不懂法”，造成特種設備安全監管盲區，避免類似事故發生。

參考文獻：

[1]楊勝濤.淺談魏氏組織形成機理及對材料性能影響[J].河南科技，2014（07）：76-77.

[2]李德忠.一起蒸汽鍋爐爆炸事故原因分析與預防措施[J].山東化工，2017，46（11）：192-195.

[3]盛水平，程正米，陳海云，趙輝，劉新杭，許林滔.立式鍋爐爆炸機理試驗研究[J].工業安全與環保，2010，36（04）：34-36.

作者簡介：

李飛（1971-），男、大學本科、高級工程師、主要研究方向特種設備檢驗檢測及事故調查分析