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摘 要：针对一起生活锅炉爆炸事故，通过调查取证，从笔录、宏观及微观角度进行分析，找出导致事故发生的主要原因。
关键词：锅炉;缺水;爆炸;魏氏体
Abstract：Through the investigation and evidence collection for a life boiler’s explosion accident，analyze from the record， macro and micro perspective，the main cause of the accident has been found out.
Key words：boiler;water shortage;explosion;wei orgnizes
2019年3月20日，连云港市某私人浴室内一台型号为LSC0.75-0.4-AⅡ的立式冲天管蒸汽锅炉，非法安装且运行期间发生爆炸，造成2人死亡，1人重伤，锅炉房及周围房屋受到不同程度的破坏。现对这起事故进行分析。
1.锅炉参数
锅炉型号：LSC0.75-0.4-AⅡ
炉胆材料：20g
锅壳材料：Q235B
2.事故调查及初步判定
经调查和查阅笔录，锅炉由浴室业主自己购买，未经许可安装。安装前后未通知当地监管部门，检查机构未对安装过程进行监督检查。该浴室业主（人员甲）雇佣了无司炉工操作证人员（人员乙）进行锅炉操作，爆炸日期为人员乙操作锅炉的第一天。该台锅炉未办理锅炉使用登记证。
事故当日，人员乙发现事故锅炉压力表指针停在零位，乙便向人员甲反映此问题，人员甲让人员乙多加煤，把炉火烧旺。人员乙加煤后接着向炉内给水，进水后过了大约3-4分钟，人员乙发现炉门圈处开始向外漏汽，又跑离锅炉房向人员甲反映此情况，随后锅炉发生了爆炸。
初步判定事故原因为锅炉严重缺水后强行补水。由于温差过大，会产生巨大的热应力，而使设备损坏。同时，水遇到灼热的金属表面，大量蒸汽会瞬间蒸发，导致气压突然升高，极易造成爆炸事故。
3.事故现场
经现场勘查发现，事故现场二层的混凝土锅炉房已坍塌（图1），从炉门圈撕裂后的锅炉锅壳（图2）向南飞离原锅炉基础34米，飞离的锅炉锅壳从母材处沿纵向撕裂，锅炉内胆（图3）从原锅炉基础向北位移7米。安全阀出现解列，阀芯与阀体锈死。事故现场周围房屋、车辆等受到不同程损坏，方圆200米范围内的建筑物门窗被损毁、玻璃被震碎。
4.原因分析
4.1锅炉锅壳上部封头现场外观检查发现钢板颜色已改变，封头上部氧化现象严重，破裂断口呈典型韧性断口特征。焊缝部位金相照片显示金相组织为铁素体+珠光体，有带状组织，且级别为1级。珠光体球化，球化级别评定为4级。证明锅壳上部焊缝上部存在过烧现象。
4.2炉胆顶现场观察发现钢板颜色明显改变。金相照片（图7）显示金相组织为铁素体+珠光体，发现有魏氏组织存在，珠光体轻度球化，铁素体晶界存在着一些粒状碳化物，球化级别评定为2级。证明炉胆顶存在明显过热、过烧现象。
4.3锅炉锅壳中部（图8）组织为铁素体+珠光体，珠光体球化，球化级别评定为4级;炉胆中部（图9）组织为铁素体+珠光体，发有魏氏组织存在。有明显的带状组织，且级别为3级。珠光体轻度球化，球化级别评定为2级。证明锅壳和内胆中部也存在明显过热现象。
4.4炉胆下部（图10）组织为铁素体+珠光体，有魏氏组织存在。基体组织中珠光体呈带状分布，且级别为3级。珠光体轻度球化，球化级别评定为2级。
4.5现场发现锅炉冲天管出现明显过烧现象。
4.6鍋炉使用的安全阀（图4、图5）在爆炸事故中已严重损坏，现场勘查找到了安全阀的阀芯及上部调节弹簧装置。通过现场查验和解体检查，发现阀芯与阀体已锈死，阀芯与阀体不能正常滑动。表明安全阀在事故发生时已失灵、无法正常开启。
魏氏体组织是由于金属在高温过热情况下，较快的冷却而形成的[2]。可以判断，该锅炉在发生严重缺水时，炉胆（至少包含炉胆底部）受火焰和高温直接加热出现干烧过热，再进水使金属表面温度急速冷却，造成金属组织变化，即产生魏氏体组织。魏氏体组织对材料性能的影响与其级别有关，出现0～2级魏氏体组织，不会降低钢材的机械性能，只有4～5级粗大的魏氏体组织，会使材料的抗拉强度，冲击韧性下降[1]。
以Q245材料为例，其抗拉强度在350～500℃的加热区域降低明显，出现蠕变现象。温度越高，应力越大，蠕变速度越快。当温度在500℃以上时，抗拉强度低于110MPa（图11）[3]。
锅炉严重缺水后再进水，冷水瞬间大量汽化，锅炉内部压力骤然升高快速超压;炉胆内壁急速冷却，产生温差应力;炉胆在外压作用下失稳，局部炉胆和炉胆顶向内凹陷，并在炉门圈焊缝处首先出现撕裂，进而造成锅壳整体撕裂形成锅炉爆炸事故。
5.结语
针对锅炉爆炸事故，采用微观和宏观分析方法确定锅炉爆炸事故的原因。通过对炉胆、锅壳材料取样进行金相检验，检出有魏氏体组织存在，结合锅炉操作人员对事件经过的描述笔录，判断锅炉严重缺水后干烧过热，然后注水使炉内瞬间汽化，造成快速超压和锅炉爆炸。事故的主要原因是使用单位违法经营、设备的非法使用和锅炉操作人员的违规操作。
建议特种设备安全监督管理部门应加大宣传和监管力度。充分发挥锅炉制造单位、销售单位和安装单位的专业性，向使用单位交代清楚锅炉使用环节应办理的证件手续和注意事项，避免锅炉使用单位因“不懂法”，造成特种设备安全监管盲区，避免类似事故发生。
参考文献：
[1]杨胜涛.浅谈魏氏组织形成机理及对材料性能影响[J].河南科技，2014（07）：76-77.
[2]李德忠.一起蒸汽锅炉爆炸事故原因分析与预防措施[J].山东化工，2017，46（11）：192-195.
[3]盛水平，程正米，陈海云，赵辉，刘新杭，许林滔.立式锅炉爆炸机理试验研究[J].工业安全与环保，2010，36（04）：34-36.
作者简介：
李飞（1971-），男、大学本科、高级工程师、主要研究方向特种设备检验检测及事故调查分析
关键词：锅炉;缺水;爆炸;魏氏体
Abstract：Through the investigation and evidence collection for a life boiler’s explosion accident，analyze from the record， macro and micro perspective，the main cause of the accident has been found out.
Key words：boiler;water shortage;explosion;wei orgnizes
2019年3月20日，连云港市某私人浴室内一台型号为LSC0.75-0.4-AⅡ的立式冲天管蒸汽锅炉，非法安装且运行期间发生爆炸，造成2人死亡，1人重伤，锅炉房及周围房屋受到不同程度的破坏。现对这起事故进行分析。
1.锅炉参数
锅炉型号：LSC0.75-0.4-AⅡ
炉胆材料：20g
锅壳材料：Q235B
2.事故调查及初步判定
经调查和查阅笔录，锅炉由浴室业主自己购买，未经许可安装。安装前后未通知当地监管部门，检查机构未对安装过程进行监督检查。该浴室业主（人员甲）雇佣了无司炉工操作证人员（人员乙）进行锅炉操作，爆炸日期为人员乙操作锅炉的第一天。该台锅炉未办理锅炉使用登记证。
事故当日，人员乙发现事故锅炉压力表指针停在零位，乙便向人员甲反映此问题，人员甲让人员乙多加煤，把炉火烧旺。人员乙加煤后接着向炉内给水，进水后过了大约3-4分钟，人员乙发现炉门圈处开始向外漏汽，又跑离锅炉房向人员甲反映此情况，随后锅炉发生了爆炸。
初步判定事故原因为锅炉严重缺水后强行补水。由于温差过大，会产生巨大的热应力，而使设备损坏。同时，水遇到灼热的金属表面，大量蒸汽会瞬间蒸发，导致气压突然升高，极易造成爆炸事故。
3.事故现场
经现场勘查发现，事故现场二层的混凝土锅炉房已坍塌（图1），从炉门圈撕裂后的锅炉锅壳（图2）向南飞离原锅炉基础34米，飞离的锅炉锅壳从母材处沿纵向撕裂，锅炉内胆（图3）从原锅炉基础向北位移7米。安全阀出现解列，阀芯与阀体锈死。事故现场周围房屋、车辆等受到不同程损坏，方圆200米范围内的建筑物门窗被损毁、玻璃被震碎。
4.原因分析
4.1锅炉锅壳上部封头现场外观检查发现钢板颜色已改变，封头上部氧化现象严重，破裂断口呈典型韧性断口特征。焊缝部位金相照片显示金相组织为铁素体+珠光体，有带状组织，且级别为1级。珠光体球化，球化级别评定为4级。证明锅壳上部焊缝上部存在过烧现象。
4.2炉胆顶现场观察发现钢板颜色明显改变。金相照片（图7）显示金相组织为铁素体+珠光体，发现有魏氏组织存在，珠光体轻度球化，铁素体晶界存在着一些粒状碳化物，球化级别评定为2级。证明炉胆顶存在明显过热、过烧现象。
4.3锅炉锅壳中部（图8）组织为铁素体+珠光体，珠光体球化，球化级别评定为4级;炉胆中部（图9）组织为铁素体+珠光体，发有魏氏组织存在。有明显的带状组织，且级别为3级。珠光体轻度球化，球化级别评定为2级。证明锅壳和内胆中部也存在明显过热现象。
4.4炉胆下部（图10）组织为铁素体+珠光体，有魏氏组织存在。基体组织中珠光体呈带状分布，且级别为3级。珠光体轻度球化，球化级别评定为2级。
4.5现场发现锅炉冲天管出现明显过烧现象。
4.6鍋炉使用的安全阀（图4、图5）在爆炸事故中已严重损坏，现场勘查找到了安全阀的阀芯及上部调节弹簧装置。通过现场查验和解体检查，发现阀芯与阀体已锈死，阀芯与阀体不能正常滑动。表明安全阀在事故发生时已失灵、无法正常开启。
魏氏体组织是由于金属在高温过热情况下，较快的冷却而形成的[2]。可以判断，该锅炉在发生严重缺水时，炉胆（至少包含炉胆底部）受火焰和高温直接加热出现干烧过热，再进水使金属表面温度急速冷却，造成金属组织变化，即产生魏氏体组织。魏氏体组织对材料性能的影响与其级别有关，出现0～2级魏氏体组织，不会降低钢材的机械性能，只有4～5级粗大的魏氏体组织，会使材料的抗拉强度，冲击韧性下降[1]。
以Q245材料为例，其抗拉强度在350～500℃的加热区域降低明显，出现蠕变现象。温度越高，应力越大，蠕变速度越快。当温度在500℃以上时，抗拉强度低于110MPa（图11）[3]。
锅炉严重缺水后再进水，冷水瞬间大量汽化，锅炉内部压力骤然升高快速超压;炉胆内壁急速冷却，产生温差应力;炉胆在外压作用下失稳，局部炉胆和炉胆顶向内凹陷，并在炉门圈焊缝处首先出现撕裂，进而造成锅壳整体撕裂形成锅炉爆炸事故。
5.结语
针对锅炉爆炸事故，采用微观和宏观分析方法确定锅炉爆炸事故的原因。通过对炉胆、锅壳材料取样进行金相检验，检出有魏氏体组织存在，结合锅炉操作人员对事件经过的描述笔录，判断锅炉严重缺水后干烧过热，然后注水使炉内瞬间汽化，造成快速超压和锅炉爆炸。事故的主要原因是使用单位违法经营、设备的非法使用和锅炉操作人员的违规操作。
建议特种设备安全监督管理部门应加大宣传和监管力度。充分发挥锅炉制造单位、销售单位和安装单位的专业性，向使用单位交代清楚锅炉使用环节应办理的证件手续和注意事项，避免锅炉使用单位因“不懂法”，造成特种设备安全监管盲区，避免类似事故发生。
参考文献：
[1]杨胜涛.浅谈魏氏组织形成机理及对材料性能影响[J].河南科技，2014（07）：76-77.
[2]李德忠.一起蒸汽锅炉爆炸事故原因分析与预防措施[J].山东化工，2017，46（11）：192-195.
[3]盛水平，程正米，陈海云，赵辉，刘新杭，许林滔.立式锅炉爆炸机理试验研究[J].工业安全与环保，2010，36（04）：34-36.
作者简介：
李飞（1971-），男、大学本科、高级工程师、主要研究方向特种设备检验检测及事故调查分析