一、事故的概況及經(jīng)過(guò)
1989年，新鄉(xiāng)市某化纖廠，一臺(tái)SHL20一1．27型鍋爐(工廠編號(hào)為1#)發(fā)生爆管事故。該化纖廠于1964年建廠時(shí)共安裝了由上海某鍋爐廠制造的四臺(tái)SHL20一 1．27型鍋爐，投產(chǎn)20多年來(lái)，這四臺(tái)鍋爐在同一部位的第三排凝渣管(共18根管)處，經(jīng)常因變形泄漏、爆管而頻繁進(jìn)行檢修。通常每五年要徹底進(jìn)行大修一次。特別是在1989年一號(hào)爐大修時(shí)，更換了由原制造廠制造且經(jīng)檢驗(yàn)合格的全部受壓元件，但僅運(yùn)行了半年就突然發(fā)生爆管。爆管部位是在第一道隔火墻上1．l米高處，按爐膛出口從前向后數(shù)為第三排，從左側(cè)墻數(shù)起的第10號(hào)管。該根管的迎火面有一橫向55毫米、寬35毫米、高l0毫米的鼓皰，鼓皰的頂點(diǎn)裂開(kāi)一橫向長(zhǎng)25毫米、寬1毫米的裂口。在爆破口處附近的500毫米管段內(nèi)，還有五個(gè)小鼓瘍，迎火面有三個(gè)，背火面有兩個(gè)，這些鼓皰都是橫向的，長(zhǎng)70—80毫米、寬15毫米，高5—6毫米，外觀很象彎管時(shí)的波浪度。此外，第三排凝渣管的其余15根管(靠左、右側(cè)墻的兩根除外)全部在同一管段部位向后方彎曲變形，個(gè)別管也有小的鼓皰，過(guò)熱變形管段長(zhǎng)約2米，最大彎曲度為295毫米，這部分管段的管徑由直徑70毫米，不同程度脹粗達(dá)直徑74—直徑77．5毫米。
二、事故原因分析
經(jīng)割管檢查，管壁有不同程度的變薄，內(nèi)壁也有不同的色澤，凡是變薄處呈灰黑色與酸洗后相似，其余管壁還有些氧化鐵類(lèi)附著物，附著物上有片狀白色鹽類(lèi)。對(duì)爆管采樣進(jìn)行金相和機(jī)械性能試驗(yàn)，金相組織為珠光體加鐵素體，稍有過(guò)熱、機(jī)械性能比正常降低20％左右。
造成管子過(guò)熱，發(fā)生變形、爆管的原因主要是：
1．鍋筒內(nèi)部裝置設(shè)計(jì)不合理，造成供水不足引起的。
鍋?zhàn)o(hù)的下鍋筒內(nèi)裝有一角形檔板，該檔板把第三排凝渣管與對(duì)流管束分隔開(kāi)，形成一單獨(dú)循環(huán)回路。角板的下開(kāi)口即是第三排管的供水有效截面，實(shí)測(cè)為115毫米。前兩排凝渣管是由下集箱供水的，雖位于第三排之前，由于供水可靠而無(wú)過(guò)熱跡象，而角板所在的象限內(nèi)，共布置了22根Φ108毫米的下降管，向前后左右各輻射受熱面供水，水動(dòng)力情況比較復(fù)雜，很有可能在這里出現(xiàn)與第三排凝渣管的爭(zhēng)水現(xiàn)象。爭(zhēng)水的結(jié)果造成第三排管供水障礙。靠左右側(cè)墻的兩根管之所以發(fā)生沒(méi)有變形或爆管，是由于角板的兩端是敞開(kāi)的，沒(méi)有影響此兩根管的供水。
至于該臺(tái)鍋滬大修后運(yùn)行半年就爆管，經(jīng)分析可能是在新安裝角板時(shí)沒(méi)有注意到它的下口尺寸，在裝配圖上也沒(méi)有標(biāo)注尺寸，只能按比例測(cè)量為145毫米，而實(shí)際安裝為115毫米，更加影響了第三排管的供水效果。
2．隔板內(nèi)的汽水混合物，通過(guò)汽水分離檔板時(shí)，因壓力差會(huì)形成蒸汽停止流動(dòng)或倒流到汽水混合物的引入管。
上鍋筒內(nèi)的汽水分離檔板四面環(huán)抱，后邊是筒壁，前后左右各路的導(dǎo)汽管把大量的蒸汽匯集在檔板之內(nèi)。蒸汽只有壓著水面且穿過(guò)水面才能進(jìn)入上鍋筒的汽空間，這樣必然在隔板內(nèi)形成一個(gè)水位差和壓力差。壓頭高的能順利導(dǎo)出，壓頭低的，特別是當(dāng)壓頭低于隔板內(nèi)的總壓頭時(shí)，如第三排管內(nèi)的蒸汽有時(shí)候就被壓著流不出來(lái)，甚至壓力高的蒸汽還要向這些管內(nèi)倒壓。
3．由于循環(huán)停滯，形成自由水面。
第三排管在下部供水不足，上部導(dǎo)汽不暢的情況下，就會(huì)形成一種循環(huán)停滯的自由水面現(xiàn)象，在自由水面之上停滯的蒸汽被外部高溫?zé)煔?火焰)加熱而成為過(guò)熱蒸汽，當(dāng)過(guò)熱蒸汽溫度達(dá)到500℃以上時(shí)，碳鋼會(huì)發(fā)生汽水腐蝕，使管壁變薄，強(qiáng)度降低而鼓皰。在自由水面之下部位，鍋水發(fā)生深度濃縮，堿性腐蝕也會(huì)同時(shí)發(fā)生。
三、防止同類(lèi)事故的措施是：
改進(jìn)鍋筒內(nèi)部裝置的設(shè)計(jì)和改善水循環(huán)。
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