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作者張興彪

摘要：以100起船舶機艙火災事故實際案例為基礎(chǔ)，重點分析事故案例中機艙火災的原因，以及發(fā)生機艙火災的時間、船舶動態(tài)、滅火措施、損失和傷亡情況，最后提出預防機艙火災的措施，為船舶機艙火災的預防和管理提供參考。

關(guān)鍵詞：機艙火災；滅火措施；燃料漏泄；設(shè)備故障

        一、引言

       隨著航運業(yè)的蓬勃發(fā)展，船舶火災事故的發(fā)生頻率越來越高，其造成財產(chǎn)損失和人員傷亡的情況也愈發(fā)嚴重。船舶機艙火災具有火災載荷大、蔓延迅速、探測和撲救難度高、損失和傷亡大等特點，是影響船舶和人員安全的重要因素，一直受到管理和研究人員的關(guān)注^[1，2]。根據(jù)澳大利亞交通安全局 ( ATSB ) 的統(tǒng)計資料，2005—2010年的6年間，澳大利亞水域共發(fā)生各類船舶事故546起，其中船舶火災爆炸事故69起，約占12.6%，并且每年發(fā)生的頻次比較穩(wěn)定^[3]；英國皇家海軍在15年間發(fā)生的非戰(zhàn)爭引起的船舶火災事故統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，在116起火災事故中，機艙火災事故有53起^[4]。

       大連海事大學輪機工程學院“輪機案例分析”課程教研團隊一直注重收集和整理船舶機艙火災案例，并對這些案例進行了深入研究，目的是總結(jié)船舶機艙火災事故原因及其他影響因素，并探討船舶機艙火災事故的預防措施。

       本文共研究了100起船舶機艙火災實際事故案例，全部來源于官方公布的資料，絕大部分數(shù)據(jù)來源于英國海上事故調(diào)查局 ( MAIB )、ATSB、日本交通安全局 ( JTSB )、香港海事處和中國海事局的事故案例調(diào)查報告，較少部分事故案例數(shù)據(jù)來源于科技論文。

        二、船舶機艙火災事故案例分析

        ( 一 ) 船舶機艙火災原因分析

       對100起機艙火災實際案例進行研究，可將機艙火災發(fā)生的原因總結(jié)為6類：①燃料漏泄接觸高溫表面；②機械設(shè)備故障；③操作失誤；④電器設(shè)備故障；⑤違規(guī)熱工作業(yè)；⑥易燃品積存不當。

        1.燃料漏泄接觸高溫表面

       燃料漏泄接觸高溫表面引發(fā)的機艙火災事故共計46起，其中主機燃料漏泄火災19起，副機燃料漏泄火災13起，導熱油鍋爐燃料漏泄火災7起，液壓油漏泄火災6起，油柜漏泄火災1起。燃料漏泄主要以壓力噴濺和高處滴落兩種形式接觸高溫表面，其中壓力噴濺占大多數(shù)，共計32起。燃料漏泄主要來源于機艙燃油、滑油、液壓油動力管系，其主要原因可分為管路失效、連接件失效、密封件失效和壓力控制閥件失效，46起事故中各種燃料漏泄形式及原因的統(tǒng)計見表1。高溫表面是漏泄燃料的點火源，主要是指柴油機排氣管和增壓器的裸露高溫表面。

表1  燃料漏泄形式及原因統(tǒng)計

       管路失效造成機艙火災共計16起，主要表現(xiàn)形式是磨穿、脫焊、裂紋等。磨穿是指管路與其接觸的部件因振動產(chǎn)生磨損而導致的穿孔，共計出現(xiàn)3起；脫焊是指因焊接質(zhì)量不良導致焊接處出現(xiàn)破損，共計出現(xiàn)2起；出現(xiàn)管路裂紋的主要原因包括銹蝕、高壓、疲勞、材料缺陷等，共計11起。

       密封件失效是指動力管系中的軸封、墊圈或密封圈損壞，該類失效造成共計5起機艙火災。

       連接件失效包括螺紋或卡套接頭損壞、法蘭失效、螺栓失效三種主要形式。該類失效共計造成機艙火災22起，其中螺紋或卡套接頭失效9起，法蘭失效9起，螺栓失效4起。螺紋或卡套接頭損壞主要表現(xiàn)為連接儀器儀表的該類接頭失效，螺栓失效主要表現(xiàn)為螺栓松動和斷裂。

       管路中的壓力控制閥件主要包括背壓閥、調(diào)壓閥、安全閥等，壓力控制閥件失效引起的高壓會造成管路連接件或密封件損壞，也可能造成管路破裂，最終引起燃料漏泄，壓力控制閥失效共計造成3起機艙火災事故。

        2.機械設(shè)備故障引發(fā)機艙火災

       機械設(shè)備故障引發(fā)的機艙火災事故共計13起。本文中引起機艙火災的機械設(shè)備故障主要包括曲軸箱爆炸、增壓器爆炸、氣缸燃氣外泄、鍋爐干燒、發(fā)電機線圈短路、油泵軸承高溫等。曲軸箱爆炸導致機艙火災共計4起，涉及的設(shè)備有柴油機和空調(diào)壓縮機兩種，其中柴油機曲軸箱爆炸火災事故3起，空調(diào)壓縮機曲軸箱爆炸火災事故1起。柴油機曲軸箱爆炸的原因主要為運動件 ( 活塞、連桿、連桿螺栓 ) 斷裂和軸承過熱，運動件斷裂會擊碎曲軸箱，造成油氣外泄，油氣被激烈碰撞產(chǎn)生的能量引燃，軸承過熱會引起曲軸箱內(nèi)油氣濃度過高，高溫軸承表面點燃油氣造成爆炸?？照{(diào)壓縮機曲軸箱爆炸的原因為空氣進入曲軸箱 ( 低壓繼電器失靈 )，機體溫度升高造成曲軸箱內(nèi)油氣爆炸。氣缸燃氣外泄造成火災事故2起，原因分別為起動閥螺栓斷裂和氣缸蓋墊片漏氣。鍋爐干燒造成機艙火災事故2起，其中因燃油輔鍋爐和廢氣鍋爐缺水各1起。油泵軸承高溫造成火災2起，軸承高溫導致機械軸封損壞，燃料漏泄并被軸承點燃。其他原因?qū)е聶C艙火災各1起。由機械設(shè)備故障引起機艙火災具體情況見表2。

表2  機械設(shè)備故障引起機艙火災情況統(tǒng)計

        3.操作失誤引發(fā)機艙火災

       100起機艙火災事故中，由操作性失誤引起的共計22起。其表現(xiàn)形式包括：①駁油致油柜燃油滿溢并接觸點火源，共計4起；②鍋爐燃燒器維護不當導致回火時爆炸，共計6起；③拆裝作業(yè)失誤導致燃料漏泄并接觸點火源，共計6起；④違規(guī)安裝非船用設(shè)備造成過載起火，共計2起；⑤電器檢測誤操作造成配電板爆炸，共計1起；⑥充劑 ( 氣 ) 不當引發(fā)爆炸，共計2起；⑦鍋爐化學清洗產(chǎn)生可燃氣體遇點火源，共計1起。22起由操作失誤引起機艙火災具體情況見表3。

表3  操作失誤引起機艙火災情況統(tǒng)計

        4.電器設(shè)備故障引發(fā)機艙火災

       電器設(shè)備故障引起機艙火災共計9起，其表現(xiàn)形式包括：①電加熱器控制失靈引燃油氣，共計2起；②電器元件短路引燃可燃物，共計5起；③電器元件過載引燃可燃物，共計2起。電器設(shè)備故障引起火災具體情況見表4。

表4  電器設(shè)備故障引起機艙火災情況統(tǒng)計

        5.違規(guī)熱工作業(yè)引燃可燃物

       在100起機艙火災事故中，由于違規(guī)熱工作業(yè)引起的共計8起，其表現(xiàn)形式包括：①熱工作業(yè)引爆油氣，共計3起；②熱工作業(yè)點燃周圍固液可燃物，共計5起。違規(guī)熱工作業(yè)引起火災具體情況見表5。

表5  違規(guī)熱工作業(yè)引起機艙火災情況統(tǒng)計

        6.易燃品積存不當

       此類機艙火災共2起，原因分別為罐裝易燃品高處跌落和工作間積存的含油棉紗自燃。各種原因引起機艙火災的比例見表6。

表6  各種原因引起機艙火災的比例

       魚骨圖又名石川圖，是一種探究問題原因常用的方法，具有簡潔實用、深入直觀的特點。圖1為基于因果分析法進行因果關(guān)聯(lián)而繪制的機艙火災原因的魚骨圖。

圖1  機艙火災原因魚骨圖

        ( 二 ) 機艙火災發(fā)生的時間

       每日各時間段內(nèi)機艙火災發(fā)生情況統(tǒng)計見表7。

表7  各時間段內(nèi)發(fā)生機艙火災數(shù)量統(tǒng)計

       可以看出，發(fā)生在8：00—16：00間的機艙火災共計58起，這可能與該時間段屬于工作時間有關(guān)，在此期間機艙內(nèi)運行設(shè)備增加，操作工作比較頻繁。另外，根據(jù)ASTB的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，大多數(shù)船舶事故發(fā)生在8：00—11：00之間。在這之后，下午事故發(fā)生的次數(shù)相當穩(wěn)定，21：00會下降到一個低點。凌晨1：00—7：00之間的事故次數(shù)又有輕微上升。本文統(tǒng)計的數(shù)據(jù)規(guī)律與ASTB的統(tǒng)計數(shù)據(jù)基本符合。

        ( 三 ) 發(fā)生機艙火災時船舶動態(tài)

       船舶動態(tài)可以劃分為機動航行、定速航行、錨泊和停泊四種。船舶所處的動態(tài)不同，機電設(shè)備的運行和操作均會有所不同。因此，船舶動態(tài)對機艙火災的發(fā)生有一定影響。表8是不同船舶動態(tài)下發(fā)生機艙火災數(shù)量統(tǒng)計，該表中將工程船正在施工作業(yè)視為機動航行。可看出大多數(shù)機艙火災事故發(fā)生在船舶處于定速航行動態(tài)時，這可能與一般船舶處于該動態(tài)下的時間較長有關(guān)。因為船舶處于機動航行和錨泊的時間相對較短，所以發(fā)生機艙火災的次數(shù)相對較少。

表8  發(fā)生機艙火災時船舶動態(tài)情況

        ( 四 ) 船舶機艙火災滅火措施

       發(fā)生機艙火災時，采取的滅火措施主要包括使用移動式滅火器、釋放氣體或泡沫滅火系統(tǒng)、激活細水霧滅火系統(tǒng)、噴淋消防水和岸上協(xié)助滅火等。統(tǒng)計案例中采取的滅火措施情況見表9。

表9  機艙火災的滅火措施統(tǒng)計

       共有56起機艙火災發(fā)生時啟用了氣體或泡沫滅火系統(tǒng)進行滅火，有5起釋放氣體失敗，其包括未釋放或部分釋放，主要原因有操作不當、控制氣瓶壓力不足和控制管路漏泄等；另外有4起因機艙未有效封閉造成氣體或泡沫滅火效果受到影響。機艙火災中氣體或泡沫滅火使用率為56%，其釋放成功率為91%，成功滅火率為84%。使用移動滅火器滅火的有18起，成功撲滅4起，成功率為22%。在6起激活細水霧滅火中，成功滅火3起，成功率為50%。機艙火災中消防水主要用于邊界冷卻和鍋爐內(nèi)部滅火，事實證明，氣體或泡沫對鍋爐內(nèi)部著火無效，噴淋消防水可有效撲滅鍋爐內(nèi)部火災。但是，在用消防水撲滅廢氣鍋爐內(nèi)部火時，應注意水量過多對主機的影響。船舶只有在靠港或處于沿岸水域時才有可能得到岸上協(xié)助滅火，大多數(shù)情況下需要靠船員自己應對火災。

        ( 五 ) 機艙火災的損失和傷亡情況

       我國依據(jù)傷亡人數(shù)和財產(chǎn)損失對火災進行分類，例如，一般火災是指造成3人以下死亡，或者10人以下重傷，或者1 000萬元以下直接損失的火災。在本文統(tǒng)計的機艙火災中，1起屬于特別重大火災 ( 船舶沉沒 )，4起屬于較大火災，其余均屬一般火災。表10為機艙火災損失和傷亡情況統(tǒng)計。

表10  機艙火災的損失和傷亡情況

       本文的輕微損失是指機艙火災未造成機電設(shè)備功能性損壞或人員傷亡，只有7次，說明機艙火災對機電設(shè)備和人身安全造成損害概率很大。在32起造成人員傷亡的火災中，總計傷亡人數(shù)為91人，平均每起大約受傷2人，死亡1人。船舶鍋爐造成傷亡的人數(shù)最多，主要為鍋爐燃燒和爆炸所致。

        三、船舶機艙火災的預防措施

        ( 一 ) 重視燃料漏泄問題，在日常管理中仔細排查

       根據(jù)本文的統(tǒng)計，因管路、密封件、連接件和壓力控制閥失效造成的燃料漏泄引起的機艙火災占46%。另外，因拆裝操作失誤造成的燃料漏泄引起的機艙火災占6%。因此，實際燃料漏泄引起的機艙火災占52%。機艙日常管理中應該高度重視燃料漏泄問題，仔細查找各種形式的燃料漏泄，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)立即采取措施消除漏泄源。在可能涉及燃料漏泄的日常拆卸和安裝作業(yè)中，要注意不要造成燃料漏泄，尤其是在靠近點火源位置的拆卸作業(yè)要特別小心。

        ( 二 ) 及時包扎和遮蔽裸露的高溫表面，加強機械設(shè)備日常維護

       柴油機排氣管、增壓器、蒸汽管、鍋爐外殼等均屬高溫表面，如果漏泄燃料飛濺或滴落到這類高溫表面上，極有可能引起機艙火災。SOLAS公約對高溫表面的保護要求包括：①對可能因燃油系統(tǒng)故障而接觸到的溫度超過220 ℃的表面應妥善隔熱；②應采取措施防止在壓力作用下可能從任何油泵、過濾器或加熱器逸出的任何油類接觸熱表面。機艙火災案例分析表明滑油、液壓油接觸高溫表面同樣會引起火災。

       機械設(shè)備日常維護中應特別注意不要破壞高溫表面包扎的隔熱材料，缺失的隔熱材料應該立即采取彌補措施。管理人員應該認識到即使原本不屬于高溫表面，在某種情況下可能也會演變?yōu)楦邷乇砻?。例如軸承過熱會使軸承殼體變?yōu)楦邷乇砻妫S承過熱往往會損壞軸封，造成燃料漏泄，漏泄燃料如果接觸軸承殼體高溫表面，就會引起火災。管理人員還應該認識到即使高溫表面的隔熱材料完好，如果漏泄燃料滲透到隔熱材料的縫隙內(nèi)，同樣會引起火災。因此，機艙防火最根本的措施還是根除燃料漏泄。

        ( 三 ) 規(guī)范日常維護管理操作，防止機械設(shè)備故障引起機艙火災

       機械設(shè)備故障引起機艙火災的主要原因包括曲軸箱爆炸、增壓器爆炸、氣缸燃氣外泄、鍋爐干燒、發(fā)電機線圈短路和軸承高溫等，日常維護管理中應特別注意防止發(fā)生類似故障。電器設(shè)備的維護管理應注意防止電加熱器控制失靈、電器元件短路和過載等。鍋爐燃燒器的維護過程中應特別注意不要造成燃油漏入爐膛。如果連續(xù)發(fā)生點火失敗，再次點火時一定要充分掃風；點火失敗后打開爐膛門要特別謹慎，因為進入氧氣會造成鍋爐回火爆炸。熱工作業(yè)一定要按照作業(yè)規(guī)范進行，在可能存在油氣和其他可燃物的情況下禁止進行熱工作業(yè)。

        ( 四 ) 建立和落實船舶防火規(guī)章制度，定期開展防火安全檢查

       船舶防火規(guī)章制度包括船舶明火作業(yè)制度、船舶消防演習制度、消防設(shè)備定期檢查制度、船員培訓制度和機艙巡視制度等。船舶應該建立以輪機長為主要負責人的機艙防火領(lǐng)導小組，督促、檢查輪機部各崗位防火安全制度是否落實，對發(fā)現(xiàn)的問題應進行原因分析、制定防范措施。船舶機艙防火安全檢查不僅僅是對消防設(shè)備、防火結(jié)構(gòu)的檢查，更應該側(cè)重對機艙火災預防方面的檢查。實踐證明，堅持開展每日機艙防火安全檢查可以有效避免火災的發(fā)生。

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