王雄飛

【摘 要】在對(duì)本廠一臺(tái)DZL4-1.25-AⅡ3鍋爐進(jìn)行內(nèi)部檢驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)鍋爐管板與煙管連接焊縫因鍋爐缺水造成泄漏事故，本文針對(duì)此事故原因進(jìn)行分析，提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施。

【關(guān)鍵詞】鍋爐；管板焊縫；缺水；泄漏；預(yù)防措施

【中圖分類號(hào)】 TK22【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A【文章編號(hào)】1672-5158（2013）07-0188-02

本廠一臺(tái)DZL4-1.25-AⅡ3鍋爐，現(xiàn)已使用13年，根據(jù)《鍋爐定期檢驗(yàn)規(guī)則》要求，鍋爐壓力容器檢驗(yàn)檢測(cè)人員在對(duì)該設(shè)備進(jìn)行內(nèi)部檢驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)該鍋爐管板與煙管連接焊縫有泄漏痕跡。經(jīng)過(guò)進(jìn)一步檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)該鍋爐高低水位報(bào)警及低水位聯(lián)鎖保護(hù)裝置失效；鍋爐煙管彎曲變形；鍋爐左側(cè)爐墻變形外拱，后煙室爐墻開裂，裂縫寬達(dá)20mm。針對(duì)這種現(xiàn)象本文進(jìn)行了原因分析，并提出相應(yīng)的改進(jìn)措施，以防日后發(fā)生更嚴(yán)重的安全事故，給員工生命安全和工廠經(jīng)濟(jì)造成損失。

1 鍋爐管板焊縫缺陷原因分析：

1）根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，造成該鍋爐管板與煙管連接焊縫泄漏缺陷的主要原因是本廠司爐人員未按操作規(guī)程要求觀察水位表，沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)鍋爐缺水。由于熱脹冷縮，當(dāng)溫度升高時(shí)，物體的長(zhǎng)度就會(huì)伸長(zhǎng)，體積就會(huì)增大；反之，當(dāng)溫度降低時(shí)，物體的長(zhǎng)度就會(huì)縮短，體積就會(huì)縮小。物體因溫度升高而引起的長(zhǎng)度伸長(zhǎng)，稱為線膨脹（圖1）。而引起體積增大稱為體膨脹。固體的膨脹既是線膨脹又是體膨脹，液體和汽體的膨脹僅是體膨脹。

DZL4-13一AIII鍋爐管板受熱膨脹量計(jì)算。該爐鍋筒長(zhǎng)4160mm，外徑1500mm，壁厚16mm，由20℃冷爐生火到1.27MPa壓力時(shí)，鍋筒壁溫升至193℃，管板受熱運(yùn)行后的伸長(zhǎng)量為？L=？L0（t2-t1）=1.05×10-5×1.5×（193—20）

=0.00272m=2.72mm

當(dāng)鍋爐缺水時(shí)管板壁溫更高，此時(shí)的管板的伸長(zhǎng)量也更大，同時(shí)煙管也受熱伸長(zhǎng)，在這種情況下司爐人員未緩慢冷卻鍋爐或立即停爐而直接補(bǔ)充冷水，使鍋爐快速冷卻，必將造成過(guò)熱的管板與煙管連接焊縫因急劇收縮開裂而泄漏。爐膛溫度一般為1000℃多度，缺水嚴(yán)重時(shí)，管板壁溫繼續(xù)升高，當(dāng)壁溫超過(guò)350℃時(shí)，管板鋼材會(huì)發(fā)生蠕變現(xiàn)象，使鋼材強(qiáng)度降低，當(dāng)鍋內(nèi)壓力大于鍋爐受壓元件所能承受的壓力時(shí)造成鍋爐破壞和爆炸事故。這是鍋爐管板與煙管連接焊縫產(chǎn)生裂紋泄漏事故的重要原因；

2）司爐人員缺乏責(zé)任心，操作鍋爐時(shí)注意力不集中，疏忽大意，不精心監(jiān)視水位，安全意思淡薄，且司爐人員操作水平低，當(dāng)發(fā)現(xiàn)鍋爐缺水時(shí)操作不當(dāng)，未按操作規(guī)程要求立即停爐并進(jìn)行“叫水”操作，檢查鍋爐缺水情況而直接補(bǔ)充冷水，使鍋爐快速冷卻，這是鍋爐管板與煙管連接焊縫產(chǎn)生裂紋泄漏事故的主要原因；

3）高低水位報(bào)警及低水位聯(lián)鎖保護(hù)裝置失效，不能及時(shí)提醒司爐人員補(bǔ)充鍋水，同時(shí)當(dāng)鍋爐水位在最低水位時(shí)未切斷鍋爐的鼓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)電源，停止鍋爐燃燒，造成鍋爐干燒缺水；

4）給水自動(dòng)調(diào)節(jié)器失效，當(dāng)鍋爐水位少于低水位時(shí)，無(wú)法自動(dòng)補(bǔ)充鍋爐給水，保證鍋爐在正常水位下運(yùn)行；

5）水位表模糊，水位表汽水連通管堵塞、水位表各個(gè)旋塞損壞造成假水位，使操作人員判斷水位失誤；

6）鍋爐排污管道、排污閥泄漏，在排污操作時(shí)，未及時(shí)關(guān)閉、關(guān)嚴(yán)排污閥。

7）金屬疲勞作用。金屬在承受大小和方向都隨時(shí)間發(fā)生周期性變化的交變載荷作用下，盡管載荷所產(chǎn)生的應(yīng)力不大，低于材料的屈服極限，但長(zhǎng)期受這種載荷的作用，往往會(huì)在它的表面、晶界及非金屬夾雜物等處產(chǎn)生不均勻的滑移而引起裂紋，這就是金屬疲勞。而疲勞裂紋的核心常常產(chǎn)生在幾何形狀不連續(xù)處等應(yīng)力集中部位。

這次出現(xiàn)泄漏事故的鍋爐管板與煙管連接焊縫就符合這種應(yīng)力集中部位的特征，且該臺(tái)鍋爐使用至今已有13年，管板處的角焊縫長(zhǎng)期承受水位波動(dòng)、壓力波動(dòng)、溫度變化和周期性的外載荷所引起的反復(fù)作用的載荷，再加上管板處的應(yīng)力集中比較嚴(yán)重，因而容易產(chǎn)生疲勞裂紋核心。

此時(shí)，如果疊加出現(xiàn)上述的人為失誤，就會(huì)加速焊縫裂紋的產(chǎn)生，從而出現(xiàn)類似的事故發(fā)生。

2 改進(jìn)措施

為防止鍋爐管板與煙管連接焊縫因鍋爐缺水造成的泄漏事故的發(fā)生，可以采取以下措施：

l）經(jīng)常對(duì)操作人員進(jìn)行安全教育和技術(shù)培訓(xùn)，提高司爐工的安全意識(shí)及責(zé)任心和司爐操作水平，嚴(yán)格操作規(guī)程，加強(qiáng)鍋爐的巡回檢查，杜絕疲勞操作。

2）當(dāng)發(fā)現(xiàn)鍋爐缺水時(shí)，應(yīng)先立即暫時(shí)停爐并進(jìn)行“叫水”操作，判斷鍋爐缺水程度，然后針對(duì)鍋爐缺水情況進(jìn)行處理?！敖兴辈僮髦贿m用于鍋爐水位表的通水孔高于鍋爐受熱面最高火界和水容量較大的鍋爐。

“叫水”操作方法和原理：先開啟水位表的放水旋塞，后關(guān)閉水位表的汽旋塞，再關(guān)閉水位表的放水旋塞，一開一關(guān)重復(fù)幾次，此時(shí)注意水位表內(nèi)是否出現(xiàn)了水位，最后開啟汽旋塞，關(guān)閉放水旋塞?！敖兴辈僮鞯脑硎?，先開啟水位表的放水旋塞目的是為了沖洗水位表，關(guān)閉水位表的汽旋塞時(shí)，使水位表與鍋爐的汽連通管切斷，此時(shí)水位表的水旋塞并沒有關(guān)閉，與鍋爐的水連通管暢通，當(dāng)再打開放水旋塞時(shí)，水位表與大氣相通，水位表內(nèi)的壓力很快下降。當(dāng)關(guān)閉放水旋塞的瞬時(shí)，水位表內(nèi)的壓力與鍋爐內(nèi)的壓力不平衡，就會(huì)發(fā)生自動(dòng)平衡現(xiàn)象，同時(shí)水位表內(nèi)得到冷卻，蒸汽發(fā)生凝結(jié)，造成“真空”現(xiàn)象。此時(shí)，如果鍋爐內(nèi)的水位在水位表水連通管口附近時(shí)，會(huì)把水帶入水位表，說(shuō)明鍋爐內(nèi)缺水程度并不十分嚴(yán)重。如果鍋爐內(nèi)的水位在水位表水連通管口以下時(shí)，不可能把水帶入水位表，說(shuō)明鍋爐內(nèi)缺水程度比較嚴(yán)重。“叫水”操作要點(diǎn)是不要擰動(dòng)水位表的水旋塞。

可以進(jìn)行“叫水”操作的鍋爐，經(jīng)“叫水”后，水位表中出現(xiàn)水位時(shí)，可以緩慢開啟鍋爐給水閥，當(dāng)水位恢復(fù)正常后，啟動(dòng)鍋爐的燃燒設(shè)備繼續(xù)投入使用。如果緩慢開啟鍋爐給水閥時(shí)，鍋內(nèi)有強(qiáng)烈的響聲或加大給水時(shí)仍不見水位升上來(lái)，則絕不可啟動(dòng)鍋爐的燃燒設(shè)備，必須緊急停爐待檢查，嚴(yán)格禁止向鍋爐內(nèi)上水。不允許進(jìn)行“叫水”操作的鍋爐，應(yīng)緊急停爐。

3）企業(yè)應(yīng)充分認(rèn)識(shí)到鍋爐各種安全裝置的重要性，特別是高低水位報(bào)警裝置、低水位聯(lián)鎖保護(hù)裝置和給水自動(dòng)調(diào)節(jié)器的重要性，定期試驗(yàn)和維護(hù)， 以保證其在鍋爐出現(xiàn)安全隱患時(shí)能及時(shí)準(zhǔn)確地報(bào)警和起到保護(hù)作用。

4）定時(shí)沖洗和維護(hù)水位表，保證水位表的水位清晰可見，防止出現(xiàn)假水位。

5）加強(qiáng)鍋爐運(yùn)行管理，做好定期排污工作，關(guān)閉、關(guān)嚴(yán)排污閥。

6）加強(qiáng)鍋爐特別是老舊鍋爐的定期檢驗(yàn)工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)初期的疲勞裂紋等缺陷，盡早排除安全隱患。

3 結(jié)束語(yǔ)

鍋爐管板與煙管連接焊縫泄漏缺陷的主要原因是鍋爐缺水，是司爐人員操作失誤，由于熱脹冷縮的作用，導(dǎo)致管板與煙管連接焊縫因急劇收縮開裂而泄漏。要保證鍋爐的安全運(yùn)行，企業(yè)應(yīng)做好鍋爐的安全管理工作，定期試驗(yàn)和維護(hù)鍋爐的安全附件和儀表。司爐人員應(yīng)嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，一旦發(fā)現(xiàn)鍋爐缺水，無(wú)論什么情況，應(yīng)先立即暫時(shí)停爐，對(duì)可以進(jìn)行“叫水”操作的鍋爐進(jìn)行“叫水”操作，檢查鍋爐缺水程度，然后針對(duì)鍋爐缺水情況再進(jìn)行處理，嚴(yán)格禁止盲目向鍋爐內(nèi)上水， 以防造成不必要的安全事故，給人民生命安全和經(jīng)濟(jì)造成損失。

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