鍋爐、壓力容器是承載壓力的密閉設(shè)備，發(fā)生事故的后果嚴重，往往產(chǎn)生爆炸，造成人身傷亡與設(shè)備損壞。因此，《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》規(guī)定，把鍋爐、壓力容器列入特種設(shè)備監(jiān)察范圍。

    1 鍋爐的基本構(gòu)成與分類

    鍋爐是利用燃料釋放的熱能將工質(zhì)（水或其他流體）加熱到一定參數(shù)的機構(gòu)設(shè)備。

    鍋爐包括“鍋”和“爐”兩部分。現(xiàn)代工業(yè)上使用的鍋爐，已不是簡單的“鍋”和“爐”，而是具備復(fù)雜的汽水系統(tǒng)和爐內(nèi)系統(tǒng)；汽水系統(tǒng)是使水受熱變成水蒸氣的管道和容器，通常也叫汽水系統(tǒng)；爐內(nèi)系統(tǒng)是進行燃燒和熱交換的系統(tǒng)，通常也叫燃燒系統(tǒng)或風(fēng)煤煙系統(tǒng)。鍋爐就是汽水系統(tǒng)和燃燒系統(tǒng)的統(tǒng)一體。

    鍋爐的種類很多，分類和命名方法也各式各樣，通常可按其容量和壓力來分類。

    按容器分類有：大型鍋爐（≥100t/h）、中型鍋爐（20t/h～100t/h）和小型鍋爐（≤20t/h）；

    按鍋爐出口蒸汽壓力分類有：低壓鍋爐、中壓鍋爐、高壓鍋爐、超高壓鍋爐、亞臨界壓力鍋爐和超臨界壓力鍋爐。

    2 鍋爐事故的原因與種類

    造成鍋爐發(fā)生事故的原因是多方面的，歸納起來主要有以下4個方面：

    （1） 設(shè)計制造方面：結(jié)構(gòu)不合理，材質(zhì)不符合要求，焊接質(zhì)量不好，受壓元件強度不夠，以及其他設(shè)計制造不良方面的原因。

    （2） 運行管理方面：違反勞動紀律，違章作業(yè)；設(shè)備失修、超過檢驗周期，沒有進行定期檢驗；操作人員不懂技術(shù)；無水質(zhì)處理設(shè)施，或水質(zhì)處理不好，其他運行管理不善方面的原因。

    （3） 安全附件：不全或失效、不靈。

    （4） 安裝、改造、檢修質(zhì)量不好，以及其他方面的原因

    2.2 鍋爐事故的種類

    2.2.1 鍋爐爆炸事故

    鍋爐爆炸總是在受壓元件最薄弱的失效部位，然后由汽、水劇烈膨脹引起鍋內(nèi)大量的水發(fā)生水錘沖擊使裂口擴大。

    立式鍋爐破裂，多數(shù)在下腳圈處，大量蒸汽從裂口噴出，就象火箭騰空飛起，可能飛離幾十到幾百米遠。

    臥式鍋爐的爆炸，易發(fā)生在鍋筒下腹高溫輻射區(qū)或者內(nèi)燃爐膛上方高溫輻射區(qū)，由于在爐膛內(nèi)部，鍋爐本體最可能是前后平行飛動。

    鍋爐爆炸的原因：

    （1） 先天性缺陷 設(shè)計失誤：結(jié)構(gòu)受力、熱補償、水循環(huán)、用材、強度計算、安全設(shè)施等方面出現(xiàn)嚴重錯誤。制造失誤：用錯材料、不按圖施工、焊接質(zhì)量低劣、熱處理、水壓試驗等工藝規(guī)范錯誤等。

    （2） 超壓破裂 鍋爐運行壓力超過最高許可工作壓力，使元件應(yīng)力超過材料的極限應(yīng)力。超壓工況常因安全泄放裝置失靈、壓力表失準、超壓報警裝置失靈、嚴重缺水事故而處理不當(dāng)引起。

    （3） 過熱失效 鋼板過熱燒壞，強度降低而致元件破壞。通常因鍋爐缺水干燒，結(jié)垢太厚，鍋水中有油脂或鍋筒內(nèi)掉入石棉橡膠板等異物原因引起。

    （4） 爆紋和起槽 元件受交變應(yīng)力作用，產(chǎn)生疲勞裂紋，又由腐蝕綜合作用，造成槽狀減薄。

    （5） 水擊破壞 因操作不當(dāng)引起汽水系統(tǒng)水錘沖擊，使受元件受到強大的附加應(yīng)力作用而失效。

    2.2.2 缺水事故

    當(dāng)鍋爐水位低于水位表最低安全水位刻度線時，即形成了鍋爐缺水事故。鍋爐缺水時，水位表往往看不到水位，表內(nèi)發(fā)白發(fā)亮；低水位報警器動作并發(fā)出警報；過熱蒸汽溫度升高。

    鍋爐缺水是鍋爐運行中最常見的事故之一，常常造成嚴重后果。嚴重的缺水會使鍋爐蒸發(fā)受熱而使管子過熱變形甚至燒塌；脹口滲漏以致脹管脫落；受熱面鋼材過熱或過燒，降低以致喪失承載能力，管子爆破；爐壁損壞。處理不當(dāng)時，甚至導(dǎo)致鍋爐爆炸事故。

    常見的缺水原因：

    ①運行人員疏忽大意，對水位監(jiān)視不嚴或誤操作；②水位表故障造成假水位面運行人員未及時發(fā)現(xiàn)；③水位報警器或給水自動調(diào)節(jié)器失靈；④給水設(shè)備或給水管路故障，無法給水或水量不足；⑤運行人員排污后忘記關(guān)排污閥，或者排污閥泄漏等。

    2.2.3 滿水事故

    鍋爐滿水是由于鍋爐水位高于水位表最高水位刻度線，致使水位表內(nèi)看不到水位，但表內(nèi)發(fā)暗，這是滿水與缺水的重要區(qū)別。滿水時，高水位報警器發(fā)出警報；過熱蒸汽溫度降低；給水流量不正常的大于蒸汽流量；嚴重時，鍋水進入蒸汽管道及過熱器，造成水擊及過熱器結(jié)垢。滿水的主要危害是降低蒸汽品質(zhì)、損害、破壞過熱器。

    常見的滿水原因：

    ①運行人員疏忽大意，對水位監(jiān)視不嚴或誤操作；運行人員擅離職守，放棄了對水位及其他儀表的監(jiān)視；②水位表故障造成假水位面而運行人員未及時發(fā)生；③水位報警器或給水自動調(diào)節(jié)器失靈且又未及時發(fā)現(xiàn)。

    3 鍋爐事故的預(yù)防

    鍋爐是一種承受壓力和高溫的特種設(shè)備，往往由于設(shè)計、制造、安裝不合理或者使用管理不當(dāng)而造成爆炸事故。為了預(yù)防鍋爐事故，必須從鍋爐的設(shè)計、制造、安裝、使用、維修、保養(yǎng)等環(huán)節(jié)著手，切實貫徹執(zhí)行國家的法律、規(guī)程和標準。

    3.1 把好鍋爐設(shè)計關(guān)

    鍋爐設(shè)計要做到結(jié)構(gòu)合理，受壓元件強度計算精確，選材得當(dāng)，設(shè)計單位及設(shè)計人員應(yīng)對其設(shè)計的鍋爐的安全性能負責(zé)。設(shè)計圖紙上應(yīng)有設(shè)計、校對、審核和設(shè)計負責(zé)人簽字。鍋爐總圖上應(yīng)有批準、備案等說明。鍋爐元件的強度計算，必須按規(guī)定的要求進行。

    3.2 鍋爐制造要保證質(zhì)量

    由于鍋爐工作條件比較惡劣，尤其是受熱面，外部受強烈的熱輻射和高溫氣流的沖刷，內(nèi)部受高壓水和蒸汽的作用，鍋爐元件同時處于高溫、高壓和易于腐蝕的條件下。因此，鍋爐能否保證安全運行，制造質(zhì)量至關(guān)重要。制造單位必須從制造設(shè)備、工藝等方面保證質(zhì)量要求；對材料質(zhì)量、工藝技術(shù)、焊接質(zhì)量和檢驗等都要嚴格要求。焊接工人必須經(jīng)過考試，取得特種設(shè)備安全監(jiān)察機構(gòu)頒發(fā)的證書，才準許焊接受壓元件。鍋爐出廠時必須附有安全技術(shù)資料。各種安全附件（如安全閥、壓力表、水位計、排污閥等）應(yīng)質(zhì)量合格。

    3.3 鍋爐的安裝須符合要求

    鍋爐的安裝質(zhì)量好壞與安全運行有直接關(guān)系。安裝單位須取得資質(zhì)，鍋爐安裝前，應(yīng)對鍋爐各個部件的質(zhì)量進行逐個檢查，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量不合格，有權(quán)拒絕安裝。立式鍋爐、快裝鍋爐，經(jīng)審查同意后使用單位可以自行安裝。

    3.4 加強鍋爐使用中的安全管理和維修

    為了預(yù)防鍋爐事故，必須加強對鍋爐安全管理工作。使用單位應(yīng)按照《蒸汽鍋爐安全監(jiān)察規(guī)程》的要求，搞好鍋爐的運行管理、維修保養(yǎng)、定期檢修等工作。應(yīng)有專人負責(zé)鍋爐設(shè)備的技術(shù)管理，要建立以崗位責(zé)任制為主的各項規(guī)章制度，對用煤粉、油、氣體燃燒的鍋爐，還應(yīng)建立巡回監(jiān)視檢查和對自動儀表定期進行校驗檢修的制度。司爐工人應(yīng)經(jīng)過考核取得《特種設(shè)備作業(yè)人員證書》，方準操作。鍋爐運行值班人員應(yīng)不間斷地觀察鍋爐給水、燃燒等情況，如發(fā)現(xiàn)異常危險征兆，要立即報告領(lǐng)導(dǎo)，采取措施，防止爆炸。

    鍋爐除加強運行管理外，還要堅持定期停爐檢修、檢驗制度。要每年進行一次內(nèi)外部檢驗，及時發(fā)現(xiàn)缺陷，及時修理。

    4 壓力容器的定義與分類

    所謂容器，通常指承裝固體、液體及氣體等物料的器皿構(gòu)件。而壓力容器是承受壓力載荷的密閉容器。通常壓力容器是指易發(fā)生事故，特別是事故的破壞性較大的特殊設(shè)備。根據(jù)《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》規(guī)定，對壓力容器實行安全監(jiān)察的范圍是：“最高工作壓力大于或者等于0.1MPa（表壓），且壓力與容積的乘積大于或者等于2.5MPa·L的氣體、液化氣體和最高工作溫度高于或者等于標準沸點的液體的固定式容器和移動式容器；盛裝公稱壓力大于或者等于0.2MPa（表壓），且壓力與容積的乘積大于或者等于0.1MPa·L的氣體、液化氣體和標準沸點等于或者低于60℃液體的氣瓶、氧艙等。 ”

    根據(jù)《壓力容器安全監(jiān)察規(guī)程》規(guī)定，按容器的壓力高低、介質(zhì)的危害程度以及在生產(chǎn)過程中的作用，將容器劃分為三類：

    一類容器：①非易燃或無毒介質(zhì)的低壓容器；②易燃或有毒介質(zhì)的低壓分離容器和換熱容器。

    二類容器：①中壓容器；②劇毒介質(zhì)的低壓容器；③易燃或有毒介質(zhì)的低壓容器和儲運容器；④內(nèi)徑小于1m的低壓余熱鍋爐。

    三類容器：①高壓、超高壓容器；②劇毒介質(zhì)，且PwV≥200LMPa的低壓容器或劇毒介質(zhì)的中壓容器；③有毒介質(zhì)，且PwV≥500LMPa的中壓容器；④中壓余熱鍋爐或內(nèi)徑大于1m的低壓余熱鍋爐。

    壓力容器應(yīng)用比較廣泛，在石油、化工企業(yè)中多數(shù)設(shè)備均屬壓力容器。

    5 壓力容器事故的原因與分類

    5.1 壓力容器事故的原因

    造成壓力容器發(fā)生事故的原因是多方面的，歸納起來有以下幾個方面：

    （1） 設(shè)計方面 壓力容器設(shè)計不符合標準、規(guī)范的要求、采用一些不合理的設(shè)計結(jié)構(gòu)。如簡體與封頭連接采用搭接或角接，支座選型不當(dāng)，材質(zhì)不符合要求，受壓元件強度不夠等。

    （2） 制造方面 粗制濫造，焊接質(zhì)量差。存在氣孔、夾渣、未焊透、未融合等焊接缺陷。焊縫布置不當(dāng)。

    （3） 安裝方面 一些大型設(shè)備需要現(xiàn)場安裝，由于現(xiàn)場條件較差，焊條未烘干就施焊或強力組裝等。

    （4） 使用方面 不按工藝要求的程序開停車。操作人員不懂專業(yè)技術(shù)等。

    （5） 檢驗、修理方面 不按《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》的要求進行定期檢驗，容器超期服役、擅自修理、改造容器結(jié)構(gòu)和用途等。

    （6） 安全附件方面 安全附件不完善或失去靈、準、穩(wěn)。

    （7） 安全管理方面 不重視安全生產(chǎn)，無視國家法規(guī)、規(guī)程和標準，無嚴格的規(guī)章制度以及違章指揮等。

    5.2 壓力容器事故分類

    根據(jù)壓力容器的損壞程度，分為爆炸事故、重大事故和一般事故3種：

    （1） 爆炸事故 壓力容器在使用中或試壓時發(fā)生破裂，使壓力瞬間時降至等于外界大氣壓力的事故，稱為爆炸事故。

    （2） 重大事故 壓力容器由于受壓部件嚴重損壞、附件損壞等，被迫停止運行，必須進行修理的事故，稱為重大事故。

    （3） 一般事故 損壞程度不嚴重，不需要停止運行修理的事故，稱為一般事故。

    6 壓力容器破壞的形式分析

    6.1 延性破壞的形式

    延性破壞是材料經(jīng)受過高的應(yīng)力作用，以致超過了他的屈服極限和強度極限，使它產(chǎn)生較大的塑性變形，最后發(fā)生破斷的形式。延性破壞時，一般都具有較大的塑性變形，即容器破裂后的殼體周長都具有較大的塑性變形，即容器破裂后的殼體周長要比原來的周長有較大的增加。通常可達10％～20％。對破裂的殼體進行斷口分析，即宏觀檢查可見斷口大部分是屬于塑性斷口，有剪切唇，一般沒有或很少有碎片。從使用條件上看，有超壓的可能或使用中受到嚴重的均勻性腐蝕致使壁厚大為減薄。

    6.2 脆性破壞的形式

    脆性破壞是在低應(yīng)力的情況下，即在材料的屈服極限之內(nèi)，沒有什么大的塑性變形，而突然發(fā)生破裂，這種破壞和脆性材料破壞現(xiàn)象差不多，故稱為脆性破壞。脆性破裂時，一般沒有明顯的塑性變形，通常都裂成較多的碎片（塊）。斷口齊平并與主應(yīng)力方向垂直，有時有晶粒狀的光亮，斷口粗糙。在較厚的斷面中常可看到“人字”形紋路，尖端指向起爆點（裂源）。脆性破壞常在較低的使用壓力下發(fā)生，而且多數(shù)是用高強鋼制造的容器。這種破裂事先很少有前兆，斷裂速度極快。

    6.3 疲勞破壞的形式

    疲勞破壞是材料經(jīng)過長時間或多次的反復(fù)載荷作用以后，由于疲勞而在比較低的應(yīng)力狀態(tài)下沒有明顯的塑性變形，而突然發(fā)生的損壞，稱為疲勞破壞。疲勞破裂時，沒有產(chǎn)生明顯的整體塑性變形，也很少斷裂成碎塊，僅是一般的撕開，突然發(fā)生泄漏、損壞而失效。斷裂的斷面常可見到兩個不同的斷面區(qū)，一個是裂紋的形成和逐步擴展區(qū)，另一個是脆斷區(qū)。裂開的部位，往往是在局部應(yīng)力較高的地方。只有那些在使用上間歇操作較頻繁或操作壓力大幅度波動的容器才有條件產(chǎn)生。

    6.4 腐蝕破壞的形式

    腐蝕破壞是材料在腐蝕性介質(zhì)作用下，使厚度減薄或強度降低而產(chǎn)生的損壞。腐蝕一般可分為均勻腐蝕、局部腐蝕、晶間腐蝕和斷裂腐蝕等4種類型。腐蝕破裂時，通過對斷口及金屬表面進行微觀檢查就可以鑒別，必要時通過金相檢查更易鑒別。

    6.5 蠕變破壞的形式

    金屬材料在高溫條件下受力的作用，其變形隨時間的增長而增加，在變形不斷增大的情況下，材料會在較低的應(yīng)力狀態(tài)下發(fā)生破壞，這種破壞叫蠕變破壞。蠕變破裂多發(fā)生在高溫操作的壓力容器上，破裂部位有明顯的殘余變形，金相組織有明顯的變化。這種破壞在壓力容器事故中較少發(fā)生。

    7 壓力容器事故的預(yù)防

    7.1 壓力容器的設(shè)計要求

    根據(jù)《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》規(guī)定：“壓力容器的設(shè)計單位應(yīng)當(dāng)經(jīng)國務(wù)院特種設(shè)備安全監(jiān)督管理部門許可，方可從事壓力容器的設(shè)計活動。”“壓力容器的設(shè)計單位應(yīng)當(dāng)具備的條件是：（1）有與壓力容器設(shè)計相適應(yīng)的設(shè)計人員、設(shè)計審核人員；（2）有與壓力容器設(shè)計相適應(yīng)的健全的管理制度和責(zé)任制度。”

    壓力容器的設(shè)計應(yīng)符合《壓力容器安全監(jiān)察規(guī)程》要求，做到選材得當(dāng)、計算精確、結(jié)構(gòu)合理、考慮周密、安全可靠和經(jīng)濟合理。設(shè)計的圖紙上報和備案時，要報送總圖、裝配圖、壓力元件圖、新產(chǎn)品設(shè)計書、技術(shù)設(shè)計文件和強度計算書等圖紙和資料。在總圖上要注明容器名稱、類別、容積、介質(zhì)、設(shè)計溫度、設(shè)計壓力等，還需要有耐壓試驗和制造技術(shù)條件以外的特殊要求。

    7.2 壓力容器的制造要求

    根據(jù)《特咱設(shè)備安全監(jiān)察條件》的規(guī)定，壓力容器的制造單位，必須具備相應(yīng)的條件，經(jīng)國務(wù)院特種設(shè)備安全監(jiān)督管理部門的許可，方可從事壓力容器的制造。

    壓力容器的焊接，必須由經(jīng)過培訓(xùn)，考試合格的焊工施焊，并經(jīng)無損探傷檢驗合格。對焊接或制造中存在的其他缺陷，要及時處理，防止制造中的先天不足。

    制造壓力容器的材質(zhì)及規(guī)格應(yīng)符合有關(guān)標準和設(shè)計的要求，需有質(zhì)量合格證明書。材料制造廠提供制造容器的材料應(yīng)有標記。使用、保管單位要建立管理制度。當(dāng)鋼材割開時，必須作標記移植，保證使用者能識別。

    7.3 壓力容器的安全使用

    壓力容器的安全裝置和附件需齊全、靈敏、安全、可靠。裝截易燃介質(zhì)的移動式槽車需裝設(shè)可靠的靜電接地裝置。乙炔氣瓶需裝設(shè)專用的減壓器、回火防止器（阻止器）、安全附件并定期檢驗，如發(fā)現(xiàn)失效，應(yīng)及時更換。

    壓力容器及各類鋼瓶充裝時，任何情況下均不得超裝超壓。

    氧氣瓶的瓶體與瓶閥不得粘有油脂、易燃品和帶有油污的物品。

    所裝介質(zhì)相互接觸后能引起燃燒、爆炸的氣瓶，不得同車運輸、同室儲存。易起聚合反應(yīng)的氣體鋼瓶，需規(guī)定貯存期限。

    日常應(yīng)加強對壓力容器的使用保養(yǎng)。容器在運行使用中應(yīng)處于完好狀態(tài)，要不定期檢驗和進行安全檢查，及時發(fā)現(xiàn)并處理容器存在的缺陷。要經(jīng)常監(jiān)視和記錄容器的使用壓力及溫度、安全附件和指示儀表的工作情況，以及容器外部的腐蝕情況。對容器及氣瓶壁嚴重腐蝕或因傷痕而變薄部位，應(yīng)進行強度核算，以確定是否符合強度要求。

    壓力容器操作人員需經(jīng)專業(yè)培訓(xùn)，考核合格取得《特種設(shè)備作業(yè)人員證書》后，方可上崗。操作中要嚴格遵守安全操作規(guī)程和崗位責(zé)任制。操作要平穩(wěn)，杜絕壓力頻繁或大幅度波動以及溫度梯度過大。

    容器運行中嚴禁超載、超溫、超壓，其運行壓力和溫度如有異常，應(yīng)立即按操作規(guī)程調(diào)整到正常參數(shù)。

    如本文開頭所述，鍋爐壓力容器是承壓的特種設(shè)備，一旦發(fā)生事故，其后果極為嚴重。因此，必須認真貫徹《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》，嚴格執(zhí)行規(guī)程和標準，以保證鍋爐壓力容器的安全。