1、首钢电力厂蒸汽管道爆炸重大事故(一)事故概况2000 年 7 月 9 日凌晨， 北京首钢电力厂汽机车间主蒸汽管道发生爆炸重大事故，造成 6 人死亡，直接经济损失 75 万余元。7 月 9 日。时 57 分，北京首钢电力厂汽机车间主蒸汽母管道北端阀门与管道焊接部位发生泄漏，l 时 01 分左右该阀门与主蒸汽母管道焊接部位撕裂，发生爆炸。阀门连同长约 1. 5m 的管道向北飞出 13. 3m。将 3 号锅炉、汽轮机值班室的南，北两堵墙击塌，从主蒸汽管道中喷出的高温高压蒸汽，将值班室内的控制设备毁坏，值班室内 6 名人员被砸、烫伤，经送医院抢救无效死亡。(二)事故原因分析1. 首钢电力厂 4 台 2
2、20t/h 锅炉的布置为并联，井经主蒸汽管道汇总于蒸汽母管线上。蒸汽母管北侧末端有一阀门(事故阀门)。该阀门是在 1986 年为调试 1号锅炉、1 号汽轮机时用于吹洗蒸汽管道安装的临时管道阀门。编号为 11号。调试结束后，没有将其拆除。经调查，此事故阀门在投入使用之后未对其进行过定期检查.2. 对 3 台锅炉 2000 年 7 月 9 日的运行记录及运行日志进行检查，压力均在 8. 88. 9MPa 之间，温度均在 533540之间。可以确定在发生爆炸时，没有出现超温超压运行现象，也排除了撮作人员违章操柞造成事故的可能性.3. 对失效部件的分析(1)焊缝外观及射线探伤破坏部位焊缝上存在未焊透和
3、错边，未焊透最大深度约 8mm(见图2-1-31-2)，最大错边量为 7mm。对具有射线探伤条件的事故阀门的另一端即未破裂端的焊缝进行了 x 射线探伤，结果表明存在未焊透缺陷。(2)断口分析通过对断口的宏观检查，其大部分断裂面平齐(见图 2-1-31-3)，具有脆性断裂纹的明显特征。通过扫描电镜对断口的微观形貌进行观察，可以看到大面积断口呈准解理的形貌，也具有明显的脆性断裂特征，属于脆性断裂。另外，在阀体侧的断裂面上，可以看到有 3 处明显的起裂源，经扫描电镜观察这 3 处裂纹源上存在有夹渣，属焊接缺陷。断口位置少部分位于焊缝和热影响区上，而 90%以上的断口位于阀体母材上。经无损探伤及外观检
4、验分析，由于焊缝存在整圈未焊透、错边及夹渣等焊接缺陷，且在未焊透的根部应力较高，因此容易产生裂纹。裂纹从焊缝开始，然后穿过热影响区，到达阀体母材，迅速扩展。(3)化学成分分析对蒸汽母管和阀体材质进行了化学成分分析， 蒸汽母管的材质为 CrMo耐热合金钢材料，阀体材质为碳素铸钢材料。根据原国家劳动总局 1980 年颁发的蒸汽锅炉安全监察规程中规定：对于壁温大于 450且小于 565的钢管材料应为 15CrMoA 或12CrlMoV。蒸汽母管的材质为 CrMo 耐热合金钢，符合上述规程规定. 对于铸钢件规程中规定，介质温度超过 450的铸钢件，应选用耐热合金钢.此事故阀门所用材料为碳素铸钢， 不符
5、合法规的规定， 不能用于高温工况。(4)机械性能试验沿阀体母材取样，试样尺寸为 M16X11omm，试验温度 530。试验结果见下表：试验温度试样编号厶凸(MPa)Jo. 2(MPa)抚()o()5301119152173922101601235通过机械性能试验结果可以看到，阀体材料(530C)的强度及韧性值仅为 12CrlMoV 耐热钢强度及韧性值的 50%以下。该材料在力学性能方面不能达到高温使用要求。(5)金相组织分析阀体金相组织为：铁素体+珠光体，晶粒粗大，且存在许多孔洞。母管组织为：铁素体+珠光体，铁索体内可见碳化物质点，晶粒较细小。4.分析与结论断口宏观观察及断口在扫描电镜下观察结
6、果表明：裂纹向 35 铸钢扩展的过程及最终断裂的斜边，其断口都具有准解理的断裂形貌特征，同时在断裂源区可以看到许多二次裂纹。就是说蒸汽管爆裂时，因焊接缺陷引起的裂纹扩展到一定程度时沿阀体侧发生了低应力脆断。35 铸钢阀体，除了铸件本身材质致密性较差(在金相显微镜下可见到孔洞)，基体因没有固溶及析出强化相，其热稳定性和热强性较差，所以不能用于 530的工况条件，更不要说是在其工况条件下长期工作。35 铸钢阀体的断裂韧性比 CrMo 钢要低，裂纹起源于焊缝，当裂纹长度达到 35 铸钢阀体在 350C 时的临界裂纹长度时， 就发生了瞬间的低应力脆断。综合上述分析，首钢电力厂蒸汽母管北侧末端阀门爆炸的直接原因为：(1)事故阀门的材质为碳素铸钢，该材料的使用不符合国家劳动总局1980 年颁发的蒸汽锅炉安全监察规程第四章第 37 条的有关规定，不能用于工况为 540的蒸汽母管线上。(2)焊缝存在错边、未焊透及夹渣等严重缺陷，是产生裂纹源并引发断裂的原因。(三)预防同类事故的措施1. 严格执行有关法规，认真进行检验，特别对与竣工图不一致的管道管件，认真检查，消除隐患。2. 安装时，对工艺性管道管件与
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