一、事故概況及經過
1975年6月3日,內蒙古某電廠發生鍋爐爆炸事故。該鍋爐系英制拔伯葛型,設計參數蒸發量為7噸/時,工作壓力為1.03兆帕, 運行40余年后拆遷安裝到該廠,進行了改造,加大了受熱面,使鍋爐蒸發量提高到12噸/時,最高使用壓力改為1.37兆帕。
改造后使用2368小時,鍋爐在運行中突然發生爆炸,右側鍋筒飛出45米遠,全部過熱器管子及部分排管砸彎變形,鍋爐鋼架及鍋筒橫梁全部變形彎曲,兩側墑及前后拱被破壞,鍋爐車間廠房大部分倒塌,附近一些廠房及辦公室也遭爆炸沖擊波破壞。經濟損失800000元,幸運的是未造成人員傷亡。
二、事故原因分析
1.宏觀檢查
鍋筒由三段筒體加兩個封頭鉚接而成,爆炸后發現鍋筒前段有一個貫穿性爆破口,全長1571毫米,鍋筒前封頭落在廠房內,它與筒體的連接鉚釘前部被切斷。鍋筒鉚釘孔因剪切擠壓有塑性變形,孔變成橢圓形,橢圓度達1.17%,并有束狀裂紋,主爆破口的鉚縫搭接結合面上有白色鹽垢,積垢區占爆口總長的71.9%。主爆破口區的鉚釘孔有放射性裂紋、在半個孔周上裂紋數量有的多達7條,最長的裂紋可達44毫米,主爆破口處的鉚釘斷口陳舊、呈赤褐色,具有明顯的層斷紋絡,屬無塑性變形的平齊斷口,筒體壁厚未發現有減薄現象,基本上可定為脆性斷口,在斷口上還可看到白色鹽垢。
2.金相檢查
對主爆破口區的鉚釘孔取樣作顯微檢查,發現裂紋邊緣齊鈍,裂區和非裂區的金相組織均為珠光體加鐵素體,其晶粒度均為8級,未發現有過熱或淬硬性組織存在。在裂紋的延伸方向上有許多二次分枝,這些分枝沿鐵索體晶粒邊界擴展,形成網絡狀晶間裂紋,大大減弱了金屬內部晶粒之間的聯系,而裂紋未稍特別尖銳,有明顯的晶間發展趨勢亦屬晶間裂紋。但個別穿透晶粒形成混合裂紋,在裂紋主干的兩側和二次分枝主干上,均可見到有斷續的腐蝕情況,非裂區試樣雖未見明顯的晶間裂紋,但晶粒間的內部聯系也已有減弱趨勢。
3.化學成分分析
在鍋筒前段的裂區和非裂區取樣進行化學分析,分析結果表明材料化學成分基本上無變化。
4.機械性能試驗
對裂區和非裂區進行硬度測試和取樣進行沖擊試驗,結果表明材料的機械性能也基本上未變。
綜上所述,這次事故系由鍋爐材料的苛性脆化所致,造成這臺鍋爐苛性脆化的原因主要有:
1.爐水相對堿度過高
該鍋爐移裝投入運行后,對爐水相對堿度要求不嚴,經化驗,爐水相對堿度高達43%左右,超過標準一倍以上,為鍋爐鉚縫產生苛性脆化提供了必要條件。
2.私自提高鍋爐工作壓力
僅從生產用汽要求出發,未經校核就將工作壓力從1.03兆帕提高到1.37兆帕,事故發生后,經應力測試,當工作壓力提高到1.37兆帕時,鍋筒內應力提高了35%,簡體應力接近材料的屈服點,也是造成苛性脆化的一個原因。
3.鍋筒鉚縫滲漏
在鍋爐大修時曾發現鍋筒鉚縫有兩處滲漏,但未予消除,檢修后又兩次違章進行水壓試驗,試驗壓力高達1.72兆帕,加速了鉚縫的滲漏。
4.違章操作,運行不正常
由于個別操作人員資任心差,常使汽壓在1.27兆帕到1.47兆帕范圍內波動,有時甚至波動到1.57兆帕以上,當鍋爐遇到故障時,汽壓又突然降到0.196兆帕,鍋爐急降快升,壓力升降太快,加之缺水事故經常發生,處理又往往不當,致使鍋筒溫差變化太快,應力變動頻繁。
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