湖北某糖廠鍋爐爆炸案列分析

　　一、事故概況及經(jīng)過

　　1978年，湖北某糖廠一臺(tái)連續(xù)運(yùn)行時(shí)間僅18個(gè)月的KZL4—1.27型鍋爐，在工作壓力為1.11兆帕的情況下突然發(fā)生爆炸。鍋爐從后管板上部扳邊處撕開，27噸重的鍋爐本體向前沖出十多米遠(yuǎn)，遇到地面障礙后翻了個(gè)跟斗，爐底朝天。156平方米的鍋爐房全部摧毀。鄰近廠房和設(shè)備等受到不同程度的破壞。造成死亡1入，傷4人，經(jīng)濟(jì)損失44000元。

　　根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢查，爆炸由鍋爐后管板扳邊彎曲處上方撕開而發(fā)生的，破口長(zhǎng)1.71米，管板上部月牙形部分被撕裂向下翻轉(zhuǎn)貼到管板上，壓力表、水位表及安全閥均遭破壞，鍋爐內(nèi)部水垢不嚴(yán)重，煙管及鍋殼下部無過熱鼓包等現(xiàn)象。鍋爐爆炸前未發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象，鍋筒內(nèi)的水位、壓力正常，安全閥也未動(dòng)作。注冊(cè)安全工程師試題

　　二、事故原因分析

　　1.斷口分析

　　在1.71米長(zhǎng)的斷口上，明顯分為兩部分：靠近內(nèi)壁(寬度約為1.4—10.3毫米不等)的一部分表面光滑晶亮，有不規(guī)則的臺(tái)階;在靠近內(nèi)表面的個(gè)別部位，可以觀察到疲勞裂源和疲勞前沿線?？拷獠康臄嗫诔世w維狀，表面比較粗糙，方階性明顯，無臺(tái)階過渡平面，是爆炸時(shí)被撕開的韌性斷口。根據(jù)以上特征，認(rèn)為是比較明顯的疲勞斷口。

　　2.超聲波探傷

　　對(duì)被炸開的鍋爐后管板進(jìn)行超聲波探傷，未發(fā)現(xiàn)鋼板內(nèi)有不允許存在的缺陷。

　　3.化學(xué)成分、機(jī)械性能和金相分析

　　經(jīng)對(duì)鍋爐后管板材料進(jìn)行化學(xué)成分、機(jī)械性能和金相分析，可以確定所選用材料與16MnCu(錳鋼)材料的規(guī)范基本相符，而這種鋼材，根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和有關(guān)規(guī)定，是不允許用來制造鍋爐受壓件的。因?yàn)檫@種鋼材具有熱脆性和較大的缺口敏感性，促使材料產(chǎn)生裂紋并迅速擴(kuò)展，直至不足以承受鍋爐壓力時(shí)，便發(fā)生沒有任何預(yù)兆的突然爆炸。

　　4.角板拉撐焊接質(zhì)量的檢查注冊(cè)安全工程師試題

　　鍋爐后管板上部月牙形面積上有四根焊接連接的角板拉撐，爆炸后，四根角板撐全部留在鍋筒內(nèi)，都是在角板撐和管板的角焊縫處拉脫。位于水線以下的一根可以清楚看到斷口上有一層水垢，位于汽空間的三根，斷口上也有浮垢和水銹。這說明在鍋爐爆炸前，角板拉撐就已經(jīng)斷開了。

　　角板拉撐和管板的焊接質(zhì)量極差，按強(qiáng)度計(jì)算要求，設(shè)計(jì)的連援焊縫長(zhǎng)度為320毫米，焊角高度和寬度均為14髦米。但實(shí)際上的焊縫長(zhǎng)、寬、高都遠(yuǎn)未達(dá)到設(shè)計(jì)要求，且熔焊金屬與角板撐的熔合也很差。

　　綜上所述，由于鍋爐后管板和角板撐連接的焊接質(zhì)量低劣，其雖度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足，在鍋爐運(yùn)行過程中被拉裂后漸漸斷開，使得管板成為沒有拉撐加強(qiáng)的平板，在其上部月牙形上承受的載荷大大提高，加劇了管板扳邊彎曲處的應(yīng)力集中。使拉應(yīng)力和很大的彎曲應(yīng)力相互迭加。迭加后的應(yīng)力峰值出現(xiàn)在管板扳邊彎曲處的內(nèi)表面，應(yīng)力值將高于鋼板的屈服限。而這個(gè)應(yīng)力又是不穩(wěn)定的，它隨著鍋爐內(nèi)蒸汽壓力的變化而變化，同時(shí)煙管內(nèi)煙氣溫度波動(dòng)致使煙管脹縮，也會(huì)使這個(gè)應(yīng)力產(chǎn)生波動(dòng)。此外該鍋爐為間斷供汽，運(yùn)行中壓力波動(dòng)大而頻繁，起停次數(shù)多，在這樣的運(yùn)行條件下，拉撐斷開后又造成 度的應(yīng)力集中，為在管板扳邊彎曲處開始產(chǎn)生低周波大應(yīng)力疲勞創(chuàng)造了條件。因此認(rèn)為，這起事故是一起較典型的在鍋爐上產(chǎn)生的低周波大應(yīng)力疲勞破壞引起的爆炸事故。

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