典型事故案例03
  发表者:管理员   发表日期:2016/11/24 浏览次数:5129次    分享到:

天津第一棉纺厂锅炉爆炸事故

1.事故概况

1955年4月25日,天津第一棉纺厂1台锅炉在运行中发生了爆炸,爆炸部位发生在下锅筒纵向铆接连接处,上下锅筒间的连接管飞出75m,烟囱严重破坏。锅炉爆炸造成的人员伤亡,既有该厂职工,也有市民,其中死亡8人,重伤17人,轻伤52人,直接经济损失37万元。发生爆炸的锅炉是日本制造的田熊式锅炉,汽包的纵、环缝采用铆接连接;最高许用压力2.5MPa,蒸发量20t/h。

2.事故原因

经分析,锅筒的开裂是由于锅筒铆接处钢板发生苛性脆化造成的。事故发生的直接原因是该厂管理混乱。一是领导严重忽视安全,对锅炉存在的问题不予应有的重视。该锅炉从当年2月始漏水而且日趋严重,到3月底下锅筒接缝处的裂纹深达33mm,漏水的长度已达2m多,到4月份锅炉漏水量已达1.5t/h以上。该厂对此严重缺陷未及时修理。二是锅炉运行管理水平低,锅炉水质低劣,锅水相对碱度过高,是造成锅筒钢板产生苛性脆化主要原因之一。

简评 此次事故是新中国成立后首起锅炉大事故。由于这起事故促发了我国锅炉安全监察机构的成立。从这一角度看,此次事故对于我国特种设备安全监察工作的深入与发展功不可没。锅炉钢板发生苛性脆化必须具备3个条件:(1)钢板冷加工变形的残余应力已超过钢板的屈服限,钢板铆接时所形成的残余应力已超过钢板屈服限;(2)钢板连接间存在缝隙,两张钢板采用铆接是物理连接,存在缝隙是必然的;(3)必须有腐蚀介质―NaOH的存在,三者缺一不可。防止苛性脆化惟有控制锅水中的NaOH浓度。对此,在上个世纪80年代中期开始,我国制订的低压锅炉水质标准中,都限定了锅水中的相对碱度不超过20%,以防止产生苛性脆化。

内蒙古喇嘛湾电厂锅炉爆炸事故

1.事故概况

1975年6月3日,内蒙古喇嘛湾电厂发电用的锅炉发生爆炸。该锅炉为英国制造的拔伯葛型锅炉,锅筒由3节筒节和2个封头铆接而成,设计参数为:蒸发量7t/h,工作压力1.03MPa。运行40年后移装在喇嘛湾电厂,并且进行了改造,加大了受热面,使蒸发量提高到12t/h,最高使用压力上升到1.37MPa。改造后锅炉运行2368h后在运行中突然发生爆炸。锅炉爆炸后,右侧锅筒飞出45m以外,全部过热器管和部分排管砸弯变形,锅炉钢架及锅筒横梁全部弯曲,锅炉间厂房大部坍塌,附近一些厂房及办公室也遭到爆炸冲击波破坏。直接经济损失达80万元,幸未造成人员伤亡。

2.事故分析

经宏观检查,锅炉爆炸后,锅筒前段有一条长达1571mm贯穿性爆破口,锅筒的前封头与筒体连接铆钉全部被切断。铆钉孔因剪切挤压有塑性变形,铆钉孔变成椭圆形,且有放射状裂纹。主爆破口的铆缝搭接面有白色盐垢;主爆破口区域的铆钉孔有放射性状裂纹,最长已达44mm;主爆破口处的铆钉断口陈旧、呈赤褐色,具有明显的层断纹络,属无塑性变形的平齐断口,筒体壁厚未有明显减薄,基本属于脆性断口。

事故后对爆炸锅筒的材质的力学性能、化学成分进行了分析,未发现异常。在对主爆破口的铆钉孔做微观检查时,裂纹边缘齐钝,裂区与非裂区的金相组织均为珠光体加铁素体,晶粒度8级,未发现有过热或淬硬性组织存在。在裂纹的延伸方向有许多二次分枝裂纹,且沿铁素体晶粒边界扩展,形成网络状晶间裂纹,大大削弱了金属内部晶粒间的联系,而且裂纹末端尖锐,有明显向晶间发展趋势。经对事故分析,此次锅炉爆炸类型属于苛性脆化断裂。

3.事故原因

1)锅水的相对碱度过高。锅炉移装投入运行后,对锅水的相对碱度控制不严,锅水相对碱度高达43%,超过国家标准1倍以上,使锅炉铆接缝产生苛性脆化提供了必要条件。

2)擅自提高锅炉工作压力。锅炉在移装时,擅自将压力从1.03MPa提高到1.37MPa。事故发生后,经应力测试,当压力达到1.37MPa时,筒体的应力提高了35%,接近了材料的屈服点,加速了苛性脆化的发生。

3)锅筒存在的缺陷未及时消除。锅炉大修时曾发现锅筒铆缝有两处渗漏,但未及时修理消除。检修后又进行了两次违章水压试验,压力高达1.72MPa,加速了铆缝的渗漏。

4)违章操作。操作人员经常将锅炉的压力控制在1.27~1.47MPa范围,有时竟使锅炉压力上升到1.57MPa以上;当锅炉出现故障,又突然降至0.2MPa以下。再加上锅炉经常发生缺水现象,且处理不当,导致锅筒壁温变化快,应力变动频繁。

简评 锅筒采用铆接或受热面管与锅筒(管板)采用胀接连接方式,发生苛性脆化的三要素中的两个要素必然存在,即冷加工形成的残余应力已达到材料的屈服限以及两连接件间存在缝隙。为了防止产生苛性脆化,唯一可以控制的就是锅水的相对碱度。我国的锅炉水质标准要求不超过20%,而喇嘛湾电厂的锅水相对碱度却高达43%。另外,该厂擅自增加受热面,提高工作压力,也是导致事故的重要原因。所以,1982年国务院颁发的《锅炉压力容器安全监察暂行条例》规定,对锅炉的重大改造(动受热面)应经安全机构审核备案,以防止擅自改变运行参数。

湖北大同湖农场糖厂锅炉爆炸事故

1.事故概况

1978年10月13日,湖北大同湖农场糖厂一台连续运行仅18个月的KZL4-1.27型锅炉,在工作压力为1.11MPa下突然发生爆炸。锅炉从后管板上部扳边处撕开,27t重的锅炉本体向前冲出10多m远,遇到地面障碍后翻了跟斗,形成炉底朝天。156?O锅炉房全部摧毁,临近厂房和设备等受到不同程度的破坏,1人死亡,4人受伤,直接经济损失4万余元。

2.事故分析

经现场检查,爆炸从锅炉后管板扳边弯曲处上方撕开而发生的。破口长度1.71m,管板上部月牙形部分被撕裂向下翻转贴在管板上;后管板上部的四块角板拉撑全部与管板脱开,在角板拉撑的断口有明显的水垢和水锈;角板拉撑与管板连接的焊缝尺寸远未达到设计要求,而且焊缝金属与角板熔合性也差;压力表、水位表及安全阀均遭破坏;锅内水垢不严重。爆炸前运行中水位、压力正常,安全阀未动作。

经对1.71m的断口分析,断口明显分为两部分:靠近内壁(宽度约为1.4~10.3mm)表面光滑亮晶,有不规则的台阶;在靠近内表面个别部分,有疲劳裂纹源和疲劳前沿线。靠近外部断口呈纤维状,表面较粗糙,方向性明显,无台阶过度平面,是爆炸时撕开的韧性断口。以上特征是较为明显的疲劳断口。

对管板材质进行化验,结果证明不是16Mng,而是16MnCu。

3.事故原因

1)角板拉撑与后管板连接焊接质量低劣,焊缝尺寸远未达到设计值,且熔合差,强度严重不足,锅炉运行中拉裂后渐渐断开,使管板成为没有拉撑加强的平板,应力急剧上升,再加上管板扳边处的附加应力,叠加后的高应力作用管板扳边弯曲处的内侧。

2)锅炉间断运行,启停次数多,压力波动频繁,造成扳边处的高应力周期性变化。

3)管板材质成分含有铜,这种材料具有热脆性和较大的缺口敏感性,促使材料产生裂纹并迅速扩展,直至不足以承受锅炉压力,便发生没有任何先兆的突然爆炸。

简评 此次爆炸定性为大应力低周疲劳破坏。焊接质量低劣是事故的主要原因,用错材料也是一个重要原因。在当时对此次事故讨论分析中,提出了另外一个值得注意的强度问题。前管板下部人孔平板部分,既没有进行强度计算(当时强度标准没有给出计算方法),也无加强结构,上万台这种型号的锅炉运行是否安全。一些锅炉制造单位、科研院校做了不少实验研究工作,在结构上也采取一些措施。为此,在制订JB3622―84《锅壳式锅炉受压元件强度计算》标准时,明确给出了人孔平板部分的强度计算方法,以确保该部分的强度。


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