油船清洗排气违规作业如何影响汽油爆炸的发生
油船清洗排气违规作业如何影响汽油爆炸的发生

油船清洗排气违规作业如何影响汽油爆炸的发生

1. 一根铁丝引发的悲剧

        2016年7月,童*根将自己刚刚购得的油船“瑞蚨油068”委托给了靖江市沿江的一个小船厂:华鑫船厂,要求进行喷砂、油漆和维修。18号,这艘船缓缓驶入了华鑫船厂前的沿江地带。

        这里位于上五圩港口东侧,是一片滩地,2005年,当地水利局同意船厂临时占用这里建船舶维修场,每年缴纳岸线占用补偿费。姜荣华带领全家,四个人撑起了这个小厂子,姜荣华负责全面工作,儿子姜日鑫一个人兼任总经理、生产部长、设备部长和安全员,儿媳妇是仓库保管员,老父亲则担任门卫,只有在接了活之后,才会临时叫维修工和油漆工过来。

      “瑞蚨油068”是艘小油船,总长不过16米,型宽6米,型深4米,一共六个舱室,分别配备了人孔和铁悬梯,用于人员进出。在卖给童*根之前,老船主就已经将舱室清洗过一次,但是由于装载的是汽油,18日,油船到达后,船厂又对油船进行了三次注水,借此稀释可燃气体(气化汽油)的浓度。

        在进行了表面的喷砂油漆后,24日清晨五点,姜荣华带着四名工人登上“瑞蚨油068”,准备在甲板上开新的人孔,并封闭原来的人孔。在作业之前,兼任安全员的姜日鑫对舱室内油气进行测爆,检测仪发出尖叫,警示浓度超标。见此情景,姜荣华决定再对船舱进行注水稀释,指挥工人用潜水泵抽江水。他们将水管缠绕在舱内悬梯的横杆上,接着启动潜水泵,在水流的惯性作用下,整根水管在舞动,他们听见了注水管管头撞在悬梯上的声音,那是闷闷的金属碰撞声,紧接着,爆炸裹挟的热浪瞬间掀翻了甲板,整艘油船陷入火海,正在人孔旁的姜荣华、姜日鑫、周春福(工人)被巨大的冲击力击飞,坠入长江,几天之后,三人的尸体先后浮出江面。

        经过调查,事故的直接原因,是事发当日气温较高,舱室内油气挥发快且达到爆炸区限,当潜水泵抽水后,绑扎在出水端的金属铁丝与铁悬梯相互碰撞摩擦,产生了火花,引爆了舱室内的爆炸性混合气体。

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2. 相关物质与设备分析

        这件事情看似是一个偶发的悲剧:铁丝碰撞悬梯造成了火花,继而引发了爆炸,就像是抽奖抽到了1%概率的赔钱奖,让人唏嘘。但只要我们仔细去分析,就会发现,一切偶发的悲剧,不过是悲剧的因素叠加的结果。

       我们先对事故中出现的物质、设备、作业地点和气象环境进行梳理。

       核心爆炸物质:汽油

       这是一种从石油中分馏裂解出来的五碳至十二碳烃类混合物。透明液体,不溶于水,标准大气压下密度为0.70-0.78g/cm³,具有芳香味,馏程30℃~220℃,饱和蒸气压需要另外测定。

       汽油的一般燃点为415 – 530℃,闪点为-45℃,属于易燃、低闪点液体。

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       设备:水管,出水端口绑着铁丝,悬梯也是铁质的。
       舱体:根据船身信息,去除掉非存储仓部分与船舶的材料厚度,推测单个舱体存储体积在12-15m³,属于受限空间
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       环境:2013年7月24日清晨五点,根据日变温规律,清晨是一天中气温最低的时候,根据历史气象数据,当地当日西南风3-4级,最低气温为30℃,考虑江水水体的吸热作用,实际作业环境约在25-28℃。

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       我们再从事故类型“爆炸”来看:爆炸是受限空间内的剧烈燃烧,既然本质是燃烧,离不开三个关键要素:点火源、可燃物、助燃物。

       可燃物是汽油(气体),助燃物是空气。

       我们一般用爆炸极限来描述气体可燃物与空气的混合物可能发生爆炸的浓度区间:

爆炸极限,指的是一种可燃气体或蒸汽与空气的混合物能发生爆炸的浓度范围。空气中含有可燃性气体或蒸汽时,在一定浓度范围内,遇到火花就会使火焰蔓延而发生爆炸。其最低浓度称作低限,最高浓度成为高限,浓度低于或高于这一范围都不会发生爆炸。浓度一般用体积比表示,有时候也以每立方米或每升混合物中含有若干克来表示。

       简单言之,爆炸极限就是可燃气体混合物可能发生爆炸的浓度范围区间。而汽油是低闪点液体,爆炸极限根据测算在1.6%-6%之间。
       点火源是铁制品(黑色金属)碰撞产生的火花。
常见的危险火源包括:化学点火源(明火、自燃着火)、冲击摩擦点火源(摩擦和撞击火花)、电器点火源(电火花、静电火花、雷电放电)、化学反应热和热辐射等。
       而在本次事故中,水管出水端口的铁丝和铁悬梯都为黑色金属制品,碰撞会产生火花,属于冲击摩擦点火源。

3. 事件分析:姜氏父子的错误作业究竟如何影响爆炸发生?

        我们综合事发当时的作业流程与汽油爆炸的条件后,现在来思考一个问题:避免爆炸的核心在于避免达到爆炸极限以及避免点火源,这里有三个变量:汽油、空气、点火源

        然而姜氏父子的灌水排气作业是否可以真正改变舱室内的可燃气体浓度?是否避免了点火源?这显然是有许多问题的。
        第一,灌水无法完全排除汽油物质。灌水是希望在排水时候借助汽油密度小于水且不溶于水的性质,将残留的汽油液体和逸散的汽油气体一并排出室外,但是,舱室内部并不是平整的,可能存在一部分空间是水流无法触及的;油料本身就具有较高的渗透性,所以舱体本身也可能残留汽油的烃类分子。所以,一旦温度升高,残余汽油仍然会挥发形成汽油气体。
        第二,灌水后缺乏配套的通风与防爆惰化措施,没有减少助燃物(空气)。当时并未出台现行的《油船清洗舱安全作业要求》(GB 41730-2022),船舶造修参考《造修船企业安全生产技术规范》(AQ7007-2013),但是旧行业标准也提及需要配备防爆通风设备。很显然,姜氏父子没有设备也没有意识到这个关键的防爆步骤,在排水后自然灌入的仍然是空气,一旦残余汽油挥发,舱内可燃气体会迅速达到爆炸极限。
        第三,灌水作业相关人员没有做好防静电措施,没有携带防爆设备,没有避免高温作业环境,没有充分避免引火源。就算没有铁丝撞出火星的偶然意外,凭借当时的作业温度,就算是一点点静电火花,爆炸发生的几率依然极高。
         我们基于上述的分析,得出了如下失误操作分析表:
序号
失误操作点
影响因素
影响分析
正确做法
1
18日,姜氏父子三次灌水入舱,稀释可燃浓度气体
可燃物汽油气体浓度
简单灌水无法完全清除舱内残余汽油物质,未使用正确设备进行洗舱
油舱底部所有部位应用水覆盖,然后收干。该操作应使用主货油泵和管系,或采用延伸到舱底的固定下舱管系,不应使用洗舱机。
洗舱过程中,应保持舱底排净。舱底如有积水,应停止洗舱直至排净。
2
18日,姜氏父子在多次灌水入舱过程中,未及时进行除气作业,未及时进行惰化作业,未控制舱室内气压,也未采用防爆通风措施
可燃物汽油气体浓度
在“灌水-排气-排水”过程中,代替水体进入舱内的气体仍然为空气,周围也没有创造惰化环境,没有达到氧气浓度控制要求,舱内气体得到没有良好交换,汽油气体持续挥发,滞留在舱室内,与空气形成混合爆炸性气体
洗舱过程中,应保持防爆机械通风。如无法保持机械通风,则应增加舱内烃类蒸气含量的检测频次,且每3h应至少检测1次。
洗舱期间货油舱中的氧气体积比浓度应在8%以下。
洗舱作业过程中,应定时检测舱内烃类蒸气浓度,且每6h应至少检测1次,读取烃类蒸气浓度数据时应暂停洗舱作业及通风。
3
24日,姜氏父子进行灌水作业前,仅对舱内气体作单次简单检测
可燃物汽油气体浓度
只检测上层可燃气体浓度,没有完全掌握舱室内可燃气体情况,没有精确测算LFL
洗舱开始前,应对货油舱进行通风,使舱内烃类蒸气浓度降低到LFL(着火下限)的10%或以下。应在舱内至少上、中、下3个测点测量烃类蒸气浓度。上部测点距货油舱顶部应不超过1m,中间测点在上、下两测点中间位置,下部测点应高于附近舱底构件高度,且应距货油舱底部至少0.5m。
4
24日,姜氏父子在看到可燃气体警报后,决定立即进行第四次灌水作业,借此稀释可燃气体浓度
可燃物汽油气体浓度
听到报警后,未及时停止作业,未及时对舱内进行持续通风,降低可燃气体浓度
当舱内烃类蒸气浓度高于LFL的35%时,应立即停止该舱的洗舱作业。当持续通风将舱内烃类蒸气浓度稳定在LFL的10%或以下时,则可恢复洗舱作业。
洗舱设备进入油舱前,油舱内烃类蒸汽浓度应降到LFL10%及以下。
5
24日,姜氏父子和工人将水管放入油舱内,并且将它直接绑在悬梯上
点火源
水管使用黑色金属,与铁质设备撞击,产生火花,即冲击摩擦点火源
洗舱设备的外壳材质与货油舱内部结构接触时应不致引起火花。洗舱设备伸入舱内时,应 用防静电绳索撑挂,不应使连接软管受力。
设备与工具应适用于易燃环境,不应使用黑色金属,应该采用防爆设备。

4. 事件反思:火星引发的是必然的悲剧

        虽然我们总将安全生产的事故称为“意外”,但是如果我们追索每一次意外,都会从中发现,决定事故发生的从来不是偶发要素,而是多个条件都符合后必然达成的结果。在物理学与系统理论中,人们用“叠加系统”这个概念,来去描述任何线性系统“在给定地点与时间,由两个或多个刺激产生的合成反应是由每个刺激单独产生的反应之和”这一规律。同样,如果我们将人类的社会活动进行系统化分析,我们也可以参考这一规律来进行分析,将事件拆分不同节点后,就会发现,我们的每一个抉择都影响了事件的变动,直到最后引发质变。

        就好像这个事件中,最终的质变来自铁丝撞击引发的火星,但是反过来说,如果前期姜氏父子正确进行洗舱处理,正确使用防爆通风设备,正确进行气体检测,就算这根铁丝再度撞出了火星,只要环境内的可燃气体浓度没有达到爆炸极限,这火星也会在那一瞬间熄灭,它掀不起巨大的爆炸,继而不会夺走宝贵的三条生命。

        又或者说,就算这根铁丝没有引发火星,也会有其他的引火源,当时正值江南的夏季,炎热无比;几名工人也没有穿戴防静电服;而且几名工人当时之所以登上甲板,是打算重新在上面开人孔,这个操作必然要动用切割工具,切割迸发的火星同样是引火源,所以说,无论铁丝是否撞出火星,最后的结果必然不会改变。

        再次提醒:进行与易燃易爆品有关的任何操作,都应该遵循相关安全生产作业流程,安全无小事,生命无小事。

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