關(guān)于北京東方化工廠(chǎng)“6•27”特大火災事故分析

1997年6月27日21時(shí)許，北京東方化工廠(chǎng)罐區發(fā)生了特大的火災和爆炸事故，這是一次國內外罕見(jiàn)的特大事故。

受北京市人民政府的聘請，由原勞動(dòng)部推薦部分專(zhuān)家成立了火災原因分析專(zhuān)家組，專(zhuān)家組成員中不少是國家安全生產(chǎn)專(zhuān)家組的專(zhuān)家。經(jīng)過(guò)專(zhuān)家組的認真調查、取證和綜合分析，得出了一致的結論意見(jiàn)?，F將本次事故的分析概況、結論意見(jiàn)及其技術(shù)依據簡(jiǎn)介如下：

一、總的情況

（1）受北京市人民政府的聘請（部分專(zhuān)家由原勞動(dòng)部推薦），專(zhuān)家組的任務(wù)是查明火災事故的原因；

（2）專(zhuān)家組由8個(gè)單位的9名固定成員組成，臨時(shí)聘請了9個(gè)單位的近20名專(zhuān)家參加工作；

（3）專(zhuān)家組從1997年6月30日開(kāi)始工作至9月10日結束，共計約二個(gè)半月；

（4）專(zhuān)家組分4個(gè)專(zhuān)業(yè)組（斷口、能量、工況和質(zhì)量組），其工作分3個(gè)階段（現場(chǎng)調查、專(zhuān)題研究和綜合分析）進(jìn)行；

（5）1997年8月20日，專(zhuān)家組接到北京市事故調查組口頭通知，其任務(wù)要求只對乙烯B罐罐體破裂原因進(jìn)行分析。9月4日，專(zhuān)家組給北京市報出了《北京市東方化工廠(chǎng)“6?27”事故乙烯罐體及C5罐體爆炸和破 裂技術(shù)原因分析報告》。同時(shí)，形成了《北京市化工廠(chǎng)“6?27”事故技術(shù)原因分析報告》；這些報告是在專(zhuān)家組二個(gè)半月大量調查研究工作的基礎上形成的，以物證為主要依據，人證為輔。

（6）專(zhuān)家們最終得出結論認為：

1）“6?27”事故的模式是易燃易爆油氣引起的爆炸、爆燃、燃燒和乙烯B罐的爆沸；

2）乙烯罐區的球罐罐體、閥門(mén)和管線(xiàn)及C5罐體不是“6?27”事故的肇事者，而是受害者；

3）石腦油A罐的滿(mǎn)裝外溢是釀成“6?27”事故的起因。

二、主要診斷依據

現對上述三點(diǎn)結論的主要診斷依據匯報如下：

1.“6?27”事故的模式

1）易燃易爆的石腦油“滿(mǎn)裝外溢”（冒頂）；

2）泄漏的石腦油的油氣在大氣中迅速擴散，使某些區域的濃度達到爆炸范圍（1.2%-6.0%），部分區域油氣濃度超過(guò)爆炸上限（6.0%）；

3）遇火源發(fā)生爆炸（1.2%-6.0%）和爆燃（>6.0%），此后，罐區有油和可燃氣的泄漏部位多處著(zhù)火，石腦油A、B罐著(zhù)火，油泵房爆炸（第一聲爆炸），引起乙烯罐區管線(xiàn)的若干破壞和著(zhù)火；

4）乙烯B罐A7附近受外部燒灼，發(fā)生高溫塑性破裂，并引起此B罐內剩余乙烯的“爆沸”（爆炸）；

5）乙烯B罐的爆沸（爆炸），殘骸和乙烯火球向四周拋撒，進(jìn)一步引起罐區和管大火。

因此，“6?27”事故的模式是：石腦油A罐“滿(mǎn)裝外溢”蒸發(fā)，造成大面積的石腦油的爆炸（石腦油氣濃度在爆炸范圍即1.2%-6.0%內），爆燃、燃燒（濃度在爆炸范圍之外即>6.0%），最后引起乙烯B罐的“爆沸”（即爆炸）。

在上述模式中：

1）石腦油A罐“滿(mǎn)裝外溢”（“冒頂”）是整個(gè)事故的起因；

2）石腦油的爆炸以及油泵房的爆炸（第一聲爆炸）是使乙烯管線(xiàn)破壞著(zhù)火的直接原因；

3）乙烯B罐剩余乙烯的“爆沸”是事故后果進(jìn)一步擴大的重要原因。

可見(jiàn)，乙烯罐區是受害者，不是肇事源。

2.石腦油A罐“滿(mǎn)裝外溢”（“冒頂”）是“6?27”事故的起因：

1）從石腦油的物性看，大量溢漏是極其危險的。石腦油易揮發(fā)，其蒸氣比空氣重，能沿著(zhù)地面擴散到相當遠的地方，石腦油蒸氣可引起眼及上呼吸道的刺激癥狀，如濃度過(guò)高，幾分鐘即可引起呼吸困難、紫紺等缺氧癥狀，吸入大量蒸氣能引起神經(jīng)麻痹；

2）事故當晚20時(shí)30分從42節輕柴油槽車(chē)向原料罐卸油，事故調查中閥門(mén)實(shí)物證實(shí)，此時(shí)通向輕柴油A、B罐的總氣動(dòng)閥門(mén)處于關(guān)閉狀態(tài)，而通向石腦油A罐的二道氣動(dòng)閥門(mén)卻處于開(kāi)啟狀態(tài)。

3）石腦油A罐的液位，在事故當晚20時(shí)左右已達13.725m，即已經(jīng)達到額定液位（13.775m）的99.64%。如果20時(shí)以后，再向石腦油A罐內罐裝輕柴油，很容易將石腦油從罐頂呼吸孔口頂溢外流（“冒頂”）；

4）當通向石腦油A罐的二道閥門(mén)開(kāi)啟，通向輕柴油的總閥門(mén)關(guān)閉時(shí)，經(jīng)過(guò)31.15分鐘（4臺泵工作）-36.92分鐘（3臺泵工作），石腦油A罐即“滿(mǎn)溢外流”（“冒頂”）。如果按當晚20時(shí)30分開(kāi)始裝灌算起，21時(shí)1分9秒到21時(shí)6分55.2秒石腦油即開(kāi)始外溢。這一時(shí)間與當時(shí)在現場(chǎng)有多人于21時(shí)5分嗅到“異味”的時(shí)間相符；

5）根據初步估算，現場(chǎng)火車(chē)槽車(chē)共45輛，V=60m3/輛，裝料系數為0.9，根據現場(chǎng)調查及檢查結果，其中4輛被燒毀的槽車(chē)按滿(mǎn)槽車(chē)估算，其余41輛尚存余油514m3，A罐滿(mǎn)裝需輕柴油1063m3。故泄漏量V泄為637m3；

6）從石腦油A、B防火堤內的燃燒情況來(lái)看，確有大量石腦油外溢燃燒的證據：

（1）部分地面碎石表面被燒成石灰（包括粉未）；

（2）A罐的水泥基的水泥層被燒脫落，內部鋼筋外露；

（3）罐區的管線(xiàn)及保溫鐵皮有明顯的過(guò)油燃燒變黑；

（4）罐區的管線(xiàn)從管墩上掉下，防火堤南堤斷開(kāi)，西側堤外傾，有明顯的爆燃的痕跡；

（5）石腦油C-、D罐和輕柴油A、B罐防火堤內的情況與石腦油A、B罐防火堤內的情況截然不同：地面碎石無(wú)燃燒痕跡、罐基礎完好、鍍鋅保溫鐵皮顏色未變、防護堤完整、管線(xiàn)未移位（注：石腦油D罐裝油量為81%，液面高11.50m）；

7）根據事故現場(chǎng)當時(shí)死亡人員（共4人）死亡倒地的位置記錄，鄭剛、張偉和王慶和死在油泵房附近，李寶輝死在石腦油A罐西側小路上。其中張偉和鄭剛是在21時(shí)20分左右得知可燃氣體報警后，為檢查泄漏源，從綜合樓出發(fā)，路過(guò)乙烯罐區向東，而死在油泵房北側的?？梢?jiàn)，在第一聲爆炸前，乙烯罐區并未發(fā)生泄漏。

8）事故發(fā)生后，事故調查組取證組提供的筆錄匯總材料也可作為證明：

（1）在發(fā)現有異味的人員中，明確認定是“油味”、“油蒸氣味”、“輕柴油味”、“汽油味”、“煤油味”等的有10人；還有5人反映嗅到“從前未聞過(guò)的味道”、“聞到特殊的味道”、“聞到氣味”；另有4人未聞到異味（以上共計19人）；

（2）在聽(tīng)到第一聲爆炸的人員中，明確反映“東邊方向著(zhù)火”（“東邊”是指萬(wàn)米罐）、“中間大罐著(zhù)火”、"東北方向著(zhù)火","東北方向兩個(gè)大罐著(zhù)火",“第一聲響的方向是萬(wàn)米罐區”、“東側”，明確反映“開(kāi)始起火的不是乙烯A、B罐”的有12人，而反映“壓力容器著(zhù)火”、“西北方向有大火球”、“乙烯B罐裂，見(jiàn)火球”的有3人。

3.乙烯罐區的球罐罐體、閥門(mén)和管線(xiàn)及C5罐罐體不是“6?27”事故的肇事者，而是受害者

1）乙烯B罐不是肇事者而是受害者的原因：

乙烯B罐發(fā)生了爆炸，殘骸有7片；乙烯B罐和A罐的地面燒損最嚴重，并有2.8 m×2.8m的“三角形”地坑和11m×2.4m的斜地坑；B罐的A11焊縫上有一條長(cháng)2.8m的沿焊接熱影響區的斷口；專(zhuān)家組從斷口、能量、工況和質(zhì)量等多方面進(jìn)行了研究和分析，并根據下述理由排除了乙烯B罐是肇事源：

（1）沒(méi)有發(fā)現有腐蝕、應力腐蝕和氫脆等脆性斷口的形貌特征，排除了因制造、工況和環(huán)境等因素引起的斷裂（爆炸）的可能性；

（2）LT50的母材和焊縫具有足夠的強度（焊縫強度大于母材），因此排除了因為強度不夠引起的靜強度破壞的可能性；

（3）雖然焊縫的沖擊功和低溫斷裂韌度很低，但沒(méi)有發(fā)現斷口上有“老裂紋”或“舊斷口”以及脆性斷口。

（4）從斷口上沒(méi)有發(fā)現疲勞的形態(tài)特征，因此排除了發(fā)生疲勞斷裂的可能性；

（5）從斷口分析得出，B罐的斷口類(lèi)型有兩類(lèi)：一類(lèi)是快速撕裂斷口；一類(lèi)是A7附近長(cháng)2.2m的高溫塑性斷口。通過(guò)對A11焊縫斷口宏觀(guān)和微觀(guān)的反復對比分析，認為它沒(méi)有焊接、工藝、裝備和使用缺陷，它也是一種快速撕裂斷口，只不過(guò)是沿焊縫熱影響區斷裂而已；

（6）根據下述理由分析認為A7附近的裂口是B罐爆炸的第一裂口：

Ⅰ、根據“T字形原則”；

Ⅱ、根據殘片飛散的方向；

Ⅲ、它是一種高溫塑性斷口，其斷面收縮率ψ=90%，其加熱溫度估計為600℃-800℃，加熱過(guò)程應先于快速撕裂過(guò)程，即在快速撕裂前承受較長(cháng)時(shí)間的燒灼、加熱，并在內壓作用下發(fā)生高溫的塑性變形（斷面收縮）和破裂；

（7）B罐的爆炸模式是爆沸，因為它存在爆沸的基本條件：

Ⅰ、存在過(guò)熱狀態(tài)的介質(zhì)——乙烯；

Ⅱ、足夠大的裂口造成突然泄壓；

Ⅲ、氣液相共存，裂口在氣相。

綜上所述，B罐是受害者，不是“6?27”事故的肇事源。

2）乙烯A、C、D罐和C5罐體不是肇事源，也是受害者；

它們的裂口或斷口均為高溫塑性斷口，即在斷裂或破裂前均承受高溫的燒灼作用。因此，不可能是肇事源。

3）乙烯B罐的閥門(mén)和管線(xiàn)不可能是肇事源，而是受害者：

（1）通過(guò)空一所的分析和專(zhuān)家組的宏觀(guān)分析，至今沒(méi)有發(fā)現閥門(mén)和管線(xiàn)在第一聲爆炸前存在泄漏情況；

(2)根據事故當晚21時(shí)26分以前,廠(chǎng)中心控制室和環(huán)氧乙烷分廠(chǎng)控制的壓力記錄,乙烯壓力為20.13kg/cm2（正常）（2.0Mpa）。因此，在第一聲爆炸前，乙烯罐區的氣相管沒(méi)有發(fā)生泄漏；

（3）通過(guò)初步的計算，在當晚21時(shí)26分-21時(shí)28分，乙烯壓力突然回零，從管線(xiàn)的強度的角度無(wú)法得到解釋。因為突然回零需要發(fā)生橫向斷裂，大約需要650-1300大氣壓力（65-130Mpa），這是不可能發(fā)生的。

（4）乙烯如果少量泄漏，不足以在短期內釀成這么大的事故；若大量集中的泄漏，必然形成大面積的霧狀氣團，但現場(chǎng)所有人員均未發(fā)現有霧狀氣團存在；

（5）張偉當晚21時(shí)10分左右從綜合樓出發(fā)去檢查“乙烯泄漏”，但未死在乙烯罐區，而死在乙烯罐區，而死在油泵房北的鐵軌上，也證明泄漏與乙烯罐區無(wú)關(guān)。

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