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小型鍋爐爆炸事故分析

文檔作者：劉雨均，何山，王日永文檔來源：廣州市特種承壓設(shè)備檢測研究院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年10月24日
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理論/研發(fā)/設(shè)計(jì)/制造
ACADEMIC COMMUNICATION
小型鍋爐爆炸事故分析
劉雨均，何山，王日永
（廣州市特種承壓設(shè)備檢測研究院，廣州510050）
摘要：某鍋爐上汽箱、下水箱的焊接采用了角接接頭結(jié)構(gòu)，與原設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)要求不符，且焊接質(zhì)量差，導(dǎo)致鍋爐爆炸事
故。文中介紹了對該事故進(jìn)行調(diào)查研究及檢驗(yàn)檢測的過程，給出了事故原因及相關(guān)的建議。
關(guān)鍵詞：焊接缺陷：測試；分析：開裂
中圖分類號：TK223.6
文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A
文章編號：1002-2333（2012）08-0123-02
1引言
3資料審核及鍋爐事故前狀態(tài)
2009年8月3日，廣州某廚柜有限公司一臺1SS0.3-
使用單位有該鍋爐的出廠資料、安裝資料、定期檢驗(yàn)報(bào)
0.7-YC型蒸汽鍋爐發(fā)生爆炸事故。該鍋爐于2006年6
告，有持證操作的司爐工，但無鍋爐運(yùn)行記錄和其他記錄。
月由湖南某鍋爐廠制造，2006年7月由岳陽某安裝公司
據(jù)司爐工口述，事故當(dāng)天早上7：47開啟鍋爐，開啟
安裝，2007年5月正式投用。為了解事故原因，我們對其
時(shí)鍋爐運(yùn)行正常，供汽至鍋爐房左側(cè)約10m遠(yuǎn)的油漆車
進(jìn)行了詳細(xì)的調(diào)查研究及檢測分析。
間。之后鍋爐壓力升至0.7MPa，鍋爐自動停機(jī)，壓力下降
2現(xiàn)場情況
至0.4MPa，鍋爐自動啟動，壓力升至0.6MPa，此后司爐工
事故現(xiàn)場鍋爐房
到鍋爐房外左側(cè)檢查管道，10min后鍋爐發(fā)生爆炸。
石棉瓦房頂被掀開，4測試與分析
兩側(cè)墻壁部分倒塌，4.1宏觀檢查與現(xiàn)場測量
后窗和前門破損。鍋
（1）宏觀檢查
爐的燃燒機(jī)、頂蓋板、
鍋爐開裂部位為鍋爐上汽箱的上平封頭與內(nèi)筒連接
安全閥及接管、吊耳、的角接接頭，整圈裂開，裂口完全吻合，上平封頭已變形
圖1鍋爐房墻壁
超壓控制器等部件已，向上凸起，裂口張開約60-68mm（見圖2、圖6）。安全閥
飛出鍋爐房，部分部
接管、主蒸汽管接管從上平封頭管口中拉脫，壓力表（含
件掉入鍋爐房對面的
車間，最遠(yuǎn)距離達(dá)
70m；主蒸汽管道變形
（見圖1-2）。燃燒機(jī)主
體、與燃燒機(jī)相連的
上保溫蓋板、安全閥
圖2上汽箱開裂處
等部件未能找到。
圖3下水箱開裂處
圖4下水箱平封頭變形
計(jì)，并利用協(xié)同方法進(jìn)行求解，提高了產(chǎn)品設(shè)計(jì)效率。
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作者簡介：劉偉（1985-），男，工程師，碩士，研究方向?yàn)榇霸O(shè)計(jì)。
Concurrent Engineering[J].Computer and Industrial Engineering，
收稿日期：2012-02-10
機(jī)械工程師2012年第8期123
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壓力控制器）的接管從上平封頭管口處斷裂，兩個(gè)吊耳從
下平封頭材質(zhì)的C含量偏低，上汽箱內(nèi)簡的P元素含量
上平封頭角焊縫上拉斷飛出。對下水箱取樣時(shí)發(fā)現(xiàn)其下
超標(biāo)?；瘜W(xué)成分分析結(jié)果與鍋爐質(zhì)量證明書中的數(shù)據(jù)不符。
平封頭與內(nèi)筒連接角焊縫穿透性開裂（圖3中箭頭處），
對上汽箱內(nèi)筒樣的火側(cè)、汽水側(cè)取樣進(jìn)行復(fù)膜金相
開裂長度為角焊縫長度的90%以上。下水箱的下平封頭
檢驗(yàn)。其火側(cè)組織為珠光體加鐵素體，珠光體較少，3.5級
向下凸起變形（見圖4）。
球化；汽水側(cè)組織為珠光體加鐵素體，珠光體較少，3.5級
經(jīng)對鍋爐爆炸后的本體結(jié)構(gòu)與鍋爐設(shè)計(jì)圖紙核查，
球化（見圖7）。對下水箱下平封頭與內(nèi)筒角焊縫制取試
發(fā)現(xiàn)爆炸開裂處（圖5中部位1）為角接接頭結(jié)構(gòu)，與鍋爐
樣進(jìn)行金相檢驗(yàn)，封頭側(cè)過熱區(qū)為魏氏組織，晶粒異常粗
設(shè)計(jì)圖紙中要求的扳邊帶墊板對接接頭結(jié)構(gòu)嚴(yán)重不符。
大，且有大量網(wǎng)狀鐵素體（見圖8）。
上汽箱、下水箱各有三條環(huán)焊縫實(shí)際連接結(jié)構(gòu)（圖5中部
位1-6）均為角接接頭，僅上汽箱的上平封頭外側(cè)為扳邊
對接結(jié)構(gòu)，而鍋爐設(shè)計(jì)圖紙中這些部位均為扳邊對接結(jié)
構(gòu)（見圖5右）。
角焊縫焊接工藝為單邊焊未開坡口，且存在大量未
焊透缺陷。上汽箱內(nèi)側(cè)及水管內(nèi)側(cè)基本無水垢，其下平封
頭上有少量堆積物。上汽箱內(nèi)側(cè)上半部局部有一些小面
（a）1#樣（火側(cè)）500x
（b）2#樣（汽水側(cè)）500x
積的腐蝕坑，最大腐蝕面積為中15mm，腐蝕深度約1mm。
圖7上汽箱內(nèi)筒母材組織
（2）開裂口尺寸測量
上汽箱的上平封頭在角焊縫處整圈開裂，開裂后上
平封頭圓形裂口直徑與內(nèi)筒圓形裂口直徑的差值為
18mm，裂口張開距離約為60-68mm（見圖6）。
60-65mm
上子
0
上汽箱上平封
上汽內(nèi)值
（a）9樣
100×
（h）9#樣
200×
圖8下水箱下平封頭與內(nèi)筒角焊縫封頭側(cè)過熱區(qū)組織
64345mm
5原因分析
下水箱
64525m
鍋爐上汽箱、下水箱內(nèi)筒和上、下平封頭連接結(jié)構(gòu)為
上汽箱上平封頭
實(shí)際結(jié)構(gòu)
設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)
上汽箱內(nèi)飾
角接接頭，焊接工藝為單邊焊未開坡口，造成大量未焊透
圖5結(jié)構(gòu)對比示意圖
圖6裂口尺寸示意圖
缺陷，不符合《蒸汽鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》（96版）第47
條的要求。該焊接接頭結(jié)構(gòu)和未焊透缺陷導(dǎo)致該位置嚴(yán)
（3）壁厚測量
重應(yīng)力集中。
上汽箱、下水箱的受壓部件壁厚與鋼板名義厚度差
上汽箱的上平封頭，下水箱內(nèi)筒的材質(zhì)與材質(zhì)證明
距較大，根據(jù)GB713-1999的要求，20g鋼板允許負(fù)偏差
書上標(biāo)稱的20g不符，上汽箱內(nèi)筒和小箱下平封頭材
為0.25mm，宏觀檢查無明顯均勻腐蝕、磨損減薄，可以認(rèn)
質(zhì)的C含量偏低，上汽箱內(nèi)筒的材質(zhì)P元素含量超標(biāo)。
定原始鋼板負(fù)偏差超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值。
開裂角焊縫處組織異常，熔合線附近存在晶粒粗大、
（4）安全附件檢查
網(wǎng)狀鐵素體等微觀缺陷，造成焊接接頭的強(qiáng)度和韌性下
鍋爐本體上的安全閥、壓力表現(xiàn)場未能找到。
降，因此在應(yīng)力集中作用下，導(dǎo)致鍋爐爆炸事故的發(fā)生。
（5）機(jī)械性能試驗(yàn)：（a）在上汽箱內(nèi)筒上制取兩個(gè)拉
6結(jié)語
伸試樣，拉伸試驗(yàn)結(jié)果表明：上汽箱內(nèi)筒材料的機(jī)械性能
（1）鍋爐上汽箱、下水箱的焊接采用了角接接頭結(jié)構(gòu)，
指標(biāo)符合GB713-1997對20g鋼板的要求。（b）在上汽箱
與原設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)不符，且焊接質(zhì)量差，存在嚴(yán)重的先天性制
內(nèi)筒上制取三個(gè)V型夏比沖擊試樣，試驗(yàn)結(jié)果表明：上汽
造缺陷，這是導(dǎo)致鍋爐爆炸事故的直接原因和主要原因。
箱內(nèi)筒材料的沖擊功符合GB713-1997對20g鋼板的要
（2）由于小型蒸汽鍋爐持證上崗的司爐人員難以實(shí)行
求。（c）采用里式硬度計(jì)對現(xiàn)場切割取回的上汽箱內(nèi)筒樣
專職是客觀存在的問題，為了加強(qiáng)水質(zhì)處理監(jiān)控，推行小
品進(jìn)行硬度測試，結(jié)果未見異常。
型蒸汽鍋爐日常保養(yǎng)工作制度，應(yīng)優(yōu)先選用銅合金材料的
4.2化學(xué)成分分析及金相檢驗(yàn)
全啟式安全閥。安全閥自動開啟；熄火保護(hù)聯(lián)鎖報(bào)警；低水
采用16元素光譜分析儀對鍋爐的四個(gè)受壓部件（標(biāo)
位保護(hù)聯(lián)鎖報(bào)警；每月至少試驗(yàn)一次。
（編樣立明）
稱材質(zhì)均為20g）進(jìn)行化學(xué)成分分析。參考GB713-1997
與GB/T222-2006，上汽箱上平封頭、下水箱內(nèi)筒和上汽
作者簡介：劉雨均（1978-），男，助理工程師，從事壓力容器檢驗(yàn)工作。
箱內(nèi)筒的材質(zhì)不符合20g的要求，上汽箱內(nèi)簡和下水箱
收稿目期：2012-03-30
1241機(jī)械工程師2012年第8期

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