1例苛性脆化引起的蒸汽锅炉爆炸事故分析

案例1：1975年，某自治区某县发电厂的1号蒸汽锅炉，铆缝苛性脆化而爆炸。此蒸汽锅炉是1926年英国制造的拔伯葛铝锅炉，1966年从外地拆迁至该厂，原蒸发量为7t/h，工作压力为1.039MPa(表压)。1970年此发电厂安装时，为了配合3号机(1500kw)运行，经改造将蒸发量提高为12t/h。

1号蒸汽锅炉在运行中爆炸，使双锅筒中的南侧锅筒飞离45m远，全部过热器管及部分排管砸弯变形，锅炉钢架、横梁全部折弯。两侧炉墙及前后拱都破坏。蒸汽锅炉车间厂房大部分倒塌，邻近的2号蒸汽锅炉和汽机车间也受到爆炸冲击损伤，也停止发电。所供化肥厂、水泥厂和小煤矿都被迫停产，地区农业电灌中断，损失重大。

分析事故主要原因是：

(1)盲目提高蒸汽锅炉蒸汽压力。为配合汽轮机的要求．未经强度核算，将工作压力原为1.036MPa提高到1.373MPa运行，工作压力提高了32.7%，水压试验高达1.765MPa。事故发生后，经强度核算及应力测定，当工作压力提高至1.373MPa时，锅筒应力提高了35%，已接近金属的屈服强度。由于锅简应力大幅度增高，大大地加快了苛性脆化的发展。

(2)锅水碱度过高。对锅水相对碱度无具体要求，不予控制。将原设计的化学软化加酸除碳装置擅自拆除。事故发生后按给水水质计算，锅水相对碱度为0.43左右，超过水质标准规定0.20的一倍多。

(3)锅筒铆缝泄漏，1974年大修时，曾发现蒸汽锅炉铆缝有两处渗漏，未予处理。

(4)违规操作，运行失常。蒸汽运行规程规定汽压波动不得超过在±0.049MPa，常使汽压在1.275~1.471MPa范围内波动，有时达到1.569MPa。但当锅炉遇有故障，汽压又突然降到1.177MPa运行。

司炉不注意监视水位，缺水常有发生，而急速补水或减弱燃烧，使铝筒骤冷骤热。

苛性脆化是一种沿金属晶间边缘而发展的一种腐蚀。其机理是金属构件的局部在高应力作用下，使金属的晶粒与晶粒的边缘产生电位差，形成腐蚀微电他。晶粒边缘的电位比晶粒本身低很多成为阳极，沿金属晶粒边缘遭到腐蚀，故又称晶间腐蚀。

苛性脆化必定要同时具备子个条件，即：

(1)炉水含有较高浓度的具有侵蚀性的游离碱；

(2)在蒸汽锅炉结构上有造成炉水局部高浓度浓缩的条件；

(3)在金属中有接近其屈服点的拉伸应力。

不难看出，此实例具备全部条件。

低压锅炉的水质标准《低压锅炉水质》(GBl576—2001)中，规定相对碱度＜0.2，以避免发生苛性脆化。其原理是相对碱度＜0.2,表示中性盐占80%以上，锅水蒸发后这些中性盐就下涸而将闭塞在晶缝间隙，将碱性结晶屏蔽而避免产生苛性脆化。

“相对碱度”这一规定是参照原苏联20世纪50年代的锅炉水质标准而制订的。现在锅简已不用铆接而改为焊接，管子用胀接或用焊接。因此，原苏联科学技术委员会已作了如下的修订：

(1)对铆接蒸汽锅炉，仍定为相对联的应不大于0.2；

(2)对于锅筒是焊接，而管子与锅筒是胀接的锅炉碱的应不大于0.5；

(3)对全部为焊接的锅炉，可不规定这一指标。

但我国2001年修订的水质标准仍规定相对碱度应不大于0.2。

蒸汽锅炉爆炸时，大量的汽、水从裂口冲出，撕开突破口，是全部的汽、水与外界相通，蒸汽锅炉从工作压力骤然降至大气压。在降压过程中汽和水的热焓都显著地减少，放出的大量热量使降压后的水转化为蒸汽，体积迅速膨胀。这个过程在1/10—1/20s的时间内迅速完成，而形成强大的冲压波，具有很大的破坏力，对周围的设备和建筑物造成严重破坏，还常造成人身伤亡，它是最为严重的蒸汽锅炉爆炸事故。

蒸汽锅炉发生爆炸事故后，除防止事故扩大或抢救人员而采取必要的措施外，一定要保护好现场，以备调查分析。并应立即向主管部门及当地劳动部门上报，组成事故调查组，查清事故发生的原因，提出改进的措施和对事故责任人的处理意见。