一起锅炉鼓包的案例分析

苏桧武

（广东省特种设备检测研究院江门检测院，广东 江门 529000）

我市某公司的一台DZL4-1.25-AII型锅炉，设计压力1.25Mpa，设计温度193.5℃，使用压力约1.0Mpa，安全阀整定压力为1.1Mpa和1.15Mpa，采用钢板材料为20g，三年前取证投入使用。在今年做内部检验的时候，发现该锅炉锅筒底部，在炉膛辐射受热面侧，炉膛正上方，有一处严重的鼓包，其形状接近正方形，长轴沿锅筒纵向有1100mm，短轴沿锅筒周向有800mm，鼓包最大高度约为65mm，对鼓包部位进行超声波测厚，最薄的位置为11.6mm，最厚为16.2mm。

让我们对这一起事故进行相关的分析。首先，通过内部检验发现锅炉锅筒水垢厚度不大，烟管（含拉撑管）水垢厚度约1.0mm，部分烟管厚度达3.0mm。锅筒底部堆满了脱落下来的垢渣，径向最厚的厚度达500mm，垢渣大小不一，但经过长时间的沉积，堆积较厚。抽样化验，水垢主要成分是硅酸盐水垢和碳酸盐水垢[1]。从锅炉的传热及鼓包的原因和原理分析，锅筒受热面的金属表面由于被较厚的水垢的堆积影响，导热系数相差较大，在高温受热时得不到有效的热传递而冷却受阻，致使受热面金属远远超过许用温度，而金属在高温下其强度呈明显的下降，我们可以从下图对比水垢厚度与受热面壁温的变化关系[2]。

图1 水垢厚度与受热面壁温的对比变化

结合一下水垢2mm～3mm厚度时受热面金属温度与低碳钢金属强度变化。

图2 受热面金属温度与低碳钢金属强度变化

通过对图中的数据查询，水垢厚度为2mm时碳酸盐水垢堆积的锅筒金属温度超过600℃，硅酸盐水垢堆积的锅筒金属温度将超过800℃。而正常情况下，在充分的热传递条件下，锅筒的金属温度约200℃左右。对比温度与低碳钢力学性能表可见，此温度下抗拉强度约520Mpa，而温度超过600℃之后，降到不超过196Mpa，下降幅度达60%；而屈服强度，则从200℃的220Mpa左右，下降幅度更加巨大。由此可见，锅筒的金属力学性能随着温度升高，呈相反的下降趋势[3]。

其次，对鼓包边沿位置进行金相分析。

由于鼓包情况较严重，使用单位倾向于维修方式处理，以便更有利于的恢复企业生产，因此对鼓包的边缘部位及完好部位进行金相检测[4]。经过机械抛光，4%的硝酸酒精的侵蚀，结果显示完好部位的金相组织未有恶化，边沿部位基本组织为铁素体加珠光体，铁素体晶粒度约为8级，珠光体有轻度球化，珠光体区域中的碳化物部分已转变为粒状，铁素体晶界也存在着一些粒状碳化物，球化级别评定为三级。

图3 显微组织100×

图4 显微组织400×

再次，现场检验后，我分别与管理人员、司炉人员和化验人员询问了解情况。该锅炉配备水处理人员持证在岗一名，司炉工持证在岗两名，分两班轮流上班，另外每班配备一个辅助工人，协助锅炉运行。在生产运行中，管理人员基本上靠从司炉人员汇报的形式获得锅炉信息，司炉人员兼职其他工作，水化验人员兼职其他工作，而且没有建立相关记录。水处理设备中，树脂从原来的金黄色变成黑色失效状态，没有相关反洗再生操作和记录，水处理有关材料药品残缺不全，磷酸三钠烧碱等常用药供应不正常，检验机构水质抽样报告显示不合格，硬度超标严重。由于司炉人员兼任其他岗位，该锅炉几乎没有定期排污。水垢不是一天就能形成检验时的状态，而是经过较长时间的积累演变而成，这说明锅炉日常管理上的工作存在较大的欠缺。司炉工人和水质化验人员的工作安排，尽管是因为出于考虑人员收入的情况，但是严重违反操作规程，司炉人员长时间在职不在岗，造成锅炉日常操作严重不达标，造成锅炉如此严重的积垢；而水质化验持证也处于在职不在岗状态，不但没有进行水质监控，而且长期的不操作，也造成操作技能下降甚至不达标的情况。

按《锅炉定期检验规则》有关要求，与使用单位进行商讨，最终考虑企业目前的生产状况和安全要求，对该锅炉采取挖补的方式进行维修。由于锅筒挖补的面积较大，维修技术要求较高，考虑到对设备的了解熟悉程度，补焊钢板的预成型和维修质量方面，该公司选择锅炉的原生产单位，由原生产单位制定相应的维修施工方案和焊接工艺，补焊后要对补焊区域进行清除焊接应力处理，并且要对补焊钢板进行100%的超声波无损检测，对坡口焊前进行无损探伤，对焊接焊缝进行100%RT射线探伤，烟气侧和水侧两面的表面焊缝进行100%磁粉探伤。维修合格后按原参数进行水压试验。经检验机构监督检验合格后，对该锅炉进行煮炉除垢，彻底清除炉内水垢。

通过这一起锅炉事件，虽然这次能够及时发现，未酿成重大事故，但是它也给我们一个深刻的教训。在我们接触到事故中，大部分都是多个因素聚集在一起造成的，但是主要原因还是由于人为疏忽引起的。作为一家企业，不能过度追求利益，而忽略了安全。安全生产需要依法依规进行，有赖于每一位企业员工爱岗敬业，尽每一份责任心，必须牢固掌握岗位的技能和有关知识，特种设备的操作人员，更需如此。