关于北京东方化工厂“6•27”特大火灾事故分析

关于北京东方化工厂“6•27”特大火灾事故分析

1997年6月27日21时许，北京东方化工厂罐区发生了特大的火灾和爆炸事故，这是一次国内外罕见的特大事故。

受北京市人民政府的聘请，由原劳动部推荐部分专家成立了火灾原因分析专家组，专家组成员中不少是国家安全生产专家组的专家。经过专家组的认真调查、取证和综合分析，得出了一致的结论意见。现将本次事故的分析概况、结论意见及其技术依据简介如下：

一、总的情况

（1）受北京市人民政府的聘请（部分专家由原劳动部推荐），专家组的任务是查明火灾事故的原因；

（2）专家组由8个单位的9名固定成员组成，临时聘请了9个单位的近20名专家参加工作；

（3）专家组从1997年6月30日开始工作至9月10日结束，共计约二个半月；

（4）专家组分4个专业组（断口、能量、工况和质量组），其工作分3个阶段（现场调查、专题研究和综合分析）进行；

（5）1997年8月20日，专家组接到北京市事故调查组口头通知，其任务要求只对乙烯B罐罐体破裂原因进行分析。9月4日，专家组给北京市报出了《北京市东方化工厂“6•27”事故乙烯罐体及C5罐体爆炸和破 裂技术原因分析报告》。同时，形成了《北京市化工厂“6•27”事故技术原因分析报告》；这些报告是在专家组二个半月大量调查研究工作的基础上形成的，以物证为主要依据，人证为辅。

（6）专家们最终得出结论认为：

1）“6•27”事故的模式是易燃易爆油气引起的爆炸、爆燃、燃烧和乙烯B罐的爆沸；

2）乙烯罐区的球罐罐体、阀门和管线及C5罐体不是“6•27”事故的肇事者，而是受害者；

3）石脑油A罐的满装外溢是酿成“6•27”事故的起因。

二、主要诊断依据

现对上述三点结论的主要诊断依据汇报如下：

1.“6•27”事故的模式

1）易燃易爆的石脑油“满装外溢”（冒顶）；

2）泄漏的石脑油的油气在大气中迅速扩散，使某些区域的浓度达到爆炸范围（1.2%-6.0%），部分区域油气浓度超过爆炸上限（6.0%）；

3）遇火源发生爆炸（1.2%-6.0%）和爆燃（>6.0%），此后，罐区有油和可燃气的泄漏部位多处着火，石脑油A、B罐着火，油泵房爆炸（第一声爆炸），引起乙烯罐区管线的若干破坏和着火；

4）乙烯B罐A7附近受外部烧灼，发生高温塑性破裂，并引起此B罐内剩余乙烯的“爆沸”（爆炸）；

5）乙烯B罐的爆沸（爆炸），残骸和乙烯火球向四周抛撒，进一步引起罐区和管大火。

因此，“6•27”事故的模式是：石脑油A罐“满装外溢”蒸发，造成大面积的石脑油的爆炸（石脑油气浓度在爆炸范围即1.2%-6.0%内），爆燃、燃烧（浓度在爆炸范围之外即>6.0%），最后引起乙烯B罐的“爆沸”（即爆炸）。

在上述模式中：

1）石脑油A罐“满装外溢”（“冒顶”）是整个事故的起因；

2）石脑油的爆炸以及油泵房的爆炸（第一声爆炸）是使乙烯管线破坏着火的直接原因；

3）乙烯B罐剩余乙烯的“爆沸”是事故后果进一步扩大的重要原因。

可见，乙烯罐区是受害者，不是肇事源。

2.石脑油A罐“满装外溢”（“冒顶”）是“6•27”事故的起因：

1）从石脑油的物性看，大量溢漏是极其危险的。石脑油易挥发，其蒸气比空气重，能沿着地面扩散到相当远的地方，石脑油蒸气可引起眼及上呼吸道的刺激症状，如浓度过高，几分钟即可引起呼吸困难、紫绀等缺氧症状，吸入大量蒸气能引起神经麻痹；

2）事故当晚20时30分从42节轻柴油槽车向原料罐卸油，事故调查中阀门实物证实，此时通向轻柴油A、B罐的总气动阀门处于关闭状态，而通向石脑油A罐的二道气动阀门却处于开启状态。

3）石脑油A罐的液位，在事故当晚20时左右已达13.725m，即已经达到额定液位（13.775m）的99.64%。如果20时以后，再向石脑油A罐内罐装轻柴油，很容易将石脑油从罐顶呼吸孔口顶溢外流（“冒顶”）；

4）当通向石脑油A罐的二道阀门开启，通向轻柴油的总阀门关闭时，经过31.15分钟（4台泵工作）-36.92分钟（3台泵工作），石脑油A罐即“满溢外流”（“冒顶”）。如果按当晚20时30分开始装灌算起，21时1分9秒到21时6分55.2秒石脑油即开始外溢。这一时间与当时在现场有多人于21时5分嗅到“异味”的时间相符；

5）根据初步估算，现场火车槽车共45辆，V=60m3/辆，装料系数为0.9，根据现场调查及检查结果，其中4辆被烧毁的槽车按满槽车估算，其余41辆尚存余油514m3，A罐满装需轻柴油1063m3。故泄漏量V泄为637m3；

6）从石脑油A、B防火堤内的燃烧情况来看，确有大量石脑油外溢燃烧的证据：

（1）部分地面碎石表面被烧成石灰（包括粉未）；

（2）A罐的水泥基的水泥层被烧脱落，内部钢筋外露；

（3）罐区的管线及保温铁皮有明显的过油燃烧变黑；

（4）罐区的管线从管墩上掉下，防火堤南堤断开，西侧堤外倾，有明显的爆燃的痕迹；

（5）石脑油C-、D罐和轻柴油A、B罐防火堤内的情况与石脑油A、B罐防火堤内的情况截然不同：地面碎石无燃烧痕迹、罐基础完好、镀锌保温铁皮颜色未变、防护堤完整、管线未移位（注：石脑油D罐装油量为81%，液面高11.50m）；

7）根据事故现场当时死亡人员（共4人）死亡倒地的位置记录，郑刚、张伟和王庆和死在油泵房附近，李宝辉死在石脑油A罐西侧小路上。其中张伟和郑刚是在21时20分左右得知可燃气体报警后，为检查泄漏源，从综合楼出发，路过乙烯罐区向东，而死在油泵房北侧的。可见，在第一声爆炸前，乙烯罐区并未发生泄漏。

8）事故发生后，事故调查组取证组提供的笔录汇总材料也可作为证明：

（1）在发现有异味的人员中，明确认定是“油味”、“油蒸气味”、“轻柴油味”、“汽油味”、“煤油味”等的有10人；还有5人反映嗅到“从前未闻过的味道”、“闻到特殊的味道”、“闻到气味”；另有4人未闻到异味（以上共计19人）；

（2）在听到第一声爆炸的人员中，明确反映“东边方向着火”（“东边”是指万米罐）、“中间大罐着火”、"东北方向着火","东北方向两个大罐着火",“第一声响的方向是万米罐区”、“东侧”，明确反映“开始起火的不是乙烯A、B罐”的有12人，而反映“压力容器着火”、“西北方向有大火球”、“乙烯B罐裂，见火球”的有3人。

3.乙烯罐区的球罐罐体、阀门和管线及C5罐罐体不是“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罐发生了爆炸，残骸有7片；乙烯B罐和A罐的地面烧损最严重，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焊缝上有一条长2.8m的沿焊接热影响区的断口；专家组从断口、能量、工况和质量等多方面进行了研究和分析，并根据下述理由排除了乙烯B罐是肇事源：

（1）没有发现有腐蚀、应力腐蚀和氢脆等脆性断口的形貌特征，排除了因制造、工况和环境等因素引起的断裂（爆炸）的可能性；

（2）LT50的母材和焊缝具有足够的强度（焊缝强度大于母材），因此排除了因为强度不够引起的静强度破坏的可能性；

（3）虽然焊缝的冲击功和低温断裂韧度很低，但没有发现断口上有“老裂纹”或“旧断口”以及脆性断口。

（4）从断口上没有发现疲劳的形态特征，因此排除了发生疲劳断裂的可能性；

（5）从断口分析得出，B罐的断口类型有两类：一类是快速撕裂断口；一类是A7附近长2.2m的高温塑性断口。通过对A11焊缝断口宏观和微观的反复对比分析，认为它没有焊接、工艺、装备和使用缺陷，它也是一种快速撕裂断口，只不过是沿焊缝热影响区断裂而已；

（6）根据下述理由分析认为A7附近的裂口是B罐爆炸的第一裂口：

Ⅰ、根据“T字形原则”；

Ⅱ、根据残片飞散的方向；

Ⅲ、它是一种高温塑性断口，其断面收缩率ψ=90%，其加热温度估计为600℃-800℃，加热过程应先于快速撕裂过程，即在快速撕裂前承受较长时间的烧灼、加热，并在内压作用下发生高温的塑性变形（断面收缩）和破裂；

（7）B罐的爆炸模式是爆沸，因为它存在爆沸的基本条件：

Ⅰ、存在过热状态的介质——乙烯；

Ⅱ、足够大的裂口造成突然泄压；

Ⅲ、气液相共存，裂口在气相。

综上所述，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罐体不是肇事源，也是受害者；

它们的裂口或断口均为高温塑性断口，即在断裂或破裂前均承受高温的烧灼作用。因此，不可能是肇事源。

3）乙烯B罐的阀门和管线不可能是肇事源，而是受害者：

（1）通过空一所的分析和专家组的宏观分析，至今没有发现阀门和管线在第一声爆炸前存在泄漏情况；

(2)根据事故当晚21时26分以前,厂中心控制室和环氧乙烷分厂控制的压力记录,乙烯压力为20.13kg/cm2（正常）（2.0Mpa）。因此，在第一声爆炸前，乙烯罐区的气相管没有发生泄漏；

（3）通过初步的计算，在当晚21时26分-21时28分，乙烯压力突然回零，从管线的强度的角度无法得到解释。因为突然回零需要发生横向断裂，大约需要650-1300大气压力（65-130Mpa），这是不可能发生的。

（4）乙烯如果少量泄漏，不足以在短期内酿成这么大的事故；若大量集中的泄漏，必然形成大面积的雾状气团，但现场所有人员均未发现有雾状气团存在；

（5）张伟当晚21时10分左右从综合楼出发去检查“乙烯泄漏”，但未死在乙烯罐区，而死在乙烯罐区，而死在油泵房北的铁轨上，也证明泄漏与乙烯罐区无关。

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