關于北京東方化工廠“6•27”特大火災事故分析

1997年6月27日21時許，北京東方化工廠罐區發生了特大的火災和爆炸事故，這是一次國內外罕見的特大事故。

受北京市人民政府的聘請，由原勞動部推薦部分專家成立了火災原因分析專家組，專家組成員中不少是國家安全生產專家組的專家。經過專家組的認真調查、取證和綜合分析，得出了一致的結論意見。現將本次事故的分析概況、結論意見及其技術依據簡介如下：

一、總的情況

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

（2）專家組由8個單位的9名固定成員組成，臨時聘請了9個單位的近20名專家參加工作；

（3）專家組從1997年6月30日開始工作至9月10日結束，共計約二個半月；

（4）專家組分4個專業組（斷口、能量、工況和質量組），其工作分3個階段（現場調查、專題研究和綜合分析）進行；

（5）1997年8月20日，專家組接到北京市事故調查組口頭通知，其任務要求只對乙烯B罐罐體破裂原因進行分析。9月4日，專家組給北京市報出了《北京市東方化工廠“6?27”事故乙烯罐體及C5罐體爆炸和破 裂技術原因分析報告》。同時，形成了《北京市化工廠“6?27”事故技術原因分析報告》；這些報告是在專家組二個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、閥門和管線及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爆炸上限（6.0%）；

3）遇火源發生爆炸（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火，石腦油A、B罐著火，油泵房爆炸（第一聲爆炸），引起乙烯罐區管線的若干破壞和著火；

4）乙烯B罐A7附近受外部燒灼，發生高溫塑性破裂，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“滿裝外溢”蒸發，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“滿裝外溢”（“冒頂”）是整個事故的起因；

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

3）乙烯B罐剩余乙烯的“爆沸”是事故后果進一步擴大的重要原因。

可見，乙烯罐區是受害者，不是肇事源。

2.石腦油A罐“滿裝外溢”（“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，其蒸氣比空氣重，能沿著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麻痹；

2）事故當晚20時30分從42節輕柴油槽車向原料罐卸油，事故調查中閥門實物證實，此時通向輕柴油A、B罐的總氣動閥門處于關閉狀態，而通向石腦油A罐的二道氣動閥門卻處于開啟狀態。

3）石腦油A罐的液位，在事故當晚20時左右已達13.725m，即已經達到額定液位（13.775m）的99.64%。如果20時以后，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罐的二道閥門開啟，通向輕柴油的總閥門關閉時，經過31.15分鐘（4臺泵工作）-36.92分鐘（3臺泵工作），石腦油A罐即“滿溢外流”（“冒頂”）。如果按當晚20時30分開始裝灌算起，21時1分9秒到21時6分55.2秒石腦油即開始外溢。這一時間與當時在現場有多人于21時5分嗅到“異味”的時間相符；

5）根據初步估算，現場火車槽車共45輛，V=60m3/輛，裝料系數為0.9，根據現場調查及檢查結果，其中4輛被燒毀的槽車按滿槽車估算，其余41輛尚存余油514m3，A罐滿裝需輕柴油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）罐區的管線及保溫鐵皮有明顯的過油燃燒變黑；

（4）罐區的管線從管墩上掉下，防火堤南堤斷開，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）根據事故現場當時死亡人員（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，路過乙烯罐區向東，而死在油泵房北側的。可見，在第一聲爆炸前，乙烯罐區并未發生泄漏。

8）事故發生后，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）在聽到第一聲爆炸的人員中，明確反映“東邊方向著火”（“東邊”是指萬米罐）、“中間大罐著火”、"東北方向著火","東北方向兩個大罐著火",“第一聲響的方向是萬米罐區”、“東側”，明確反映“開始起火的不是乙烯A、B罐”的有12人，而反映“壓力容器著火”、“西北方向有大火球”、“乙烯B罐裂，見火球”的有3人。

3.乙烯罐區的球罐罐體、閥門和管線及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2.8m的沿焊接熱影響區的斷口；專家組從斷口、能量、工況和質量等多方面進行了研究和分析，并根據下述理由排除了乙烯B罐是肇事源：

（1）沒有發現有腐蝕、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，但沒有發現斷口上有“老裂紋”或“舊斷口”以及脆性斷口。

（4）從斷口上沒有發現疲勞的形態特征，因此排除了發生疲勞斷裂的可能性；

（5）從斷口分析得出，B罐的斷口類型有兩類：一類是快速撕裂斷口；一類是A7附近長2.2m的高溫塑性斷口。通過對A11焊縫斷口宏觀和微觀的反復對比分析，認為它沒有焊接、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℃，加熱過程應先于快速撕裂過程，即在快速撕裂前承受較長時間的燒灼、加熱，并在內壓作用下發生高溫的塑性變形（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、存在過熱狀態的介質——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罐的閥門和管線不可能是肇事源，而是受害者：

（1）通過空一所的分析和專家組的宏觀分析，至今沒有發現閥門和管線在第一聲爆炸前存在泄漏情況；

(2)根據事故當晚21時26分以前,廠中心控制室和環氧乙烷分廠控制的壓力記錄,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有發生泄漏；

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

（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，但現場所有人員均未發現有霧狀氣團存在；

（5）張偉當晚21時10分左右從綜合樓出發去檢查“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關。

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