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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，重點分析事故案例中機艙火災的原因，以及發生機艙火災的時間、船舶動態、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。

關鍵詞：機艙火災；滅火措施；燃料漏泄；設備故障

        一、引言

       隨著航運業的蓬勃發展，船舶火災事故的發生頻率越來越高，其造成財產損失和人員傷亡的情況也愈發嚴重。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注^[1，2]。根據澳大利亞交通安全局 ( ATSB ) 的統計資料，2005—2010年的6年間，澳大利亞水域共發生各類船舶事故546起，其中船舶火災爆炸事故69起，約占12.6%，并且每年發生的頻次比較穩定^[3]；英國皇家海軍在15年間發生的非戰爭引起的船舶火災事故統計數據表明，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，絕大部分數據來源于英國海上事故調查局 ( 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查報告，較少部分事故案例數據來源于科技論文。

        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，可將機艙火災發生的原因總結為6類：①燃料漏泄接觸高溫表面；②機械設備故障；③操作失誤；④電器設備故障；⑤違規熱工作業；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，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計

       管路失效造成機艙火災共計16起，主要表現形式是磨穿、脫焊、裂紋等。磨穿是指管路與其接觸的部件因振動產生磨損而導致的穿孔，共計出現3起；脫焊是指因焊接質量不良導致焊接處出現破損，共計出現2起；出現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為連接儀器儀表的該類接頭失效，螺栓失效主要表現為螺栓松動和斷裂。

       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.機械設備故障引發機艙火災

       機械設備故障引發的機艙火災事故共計13起。本文中引起機艙火災的機械設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，涉及的設備有柴油機和空調壓縮機兩種，其中柴油機曲軸箱爆炸火災事故3起，空調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，油氣被激烈碰撞產生的能量引燃，軸承過熱會引起曲軸箱內油氣濃度過高，高溫軸承表面點燃油氣造成爆炸。空調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。其他原因導致機艙火災各1起。由機械設備故障引起機艙火災具體情況見表2。

表2  機械設備故障引起機艙火災情況統計

        3.操作失誤引發機艙火災

       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拆裝作業失誤導致燃料漏泄并接觸點火源，共計6起；④違規安裝非船用設備造成過載起火，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 ) 不當引發爆炸，共計2起；⑦鍋爐化學清洗產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計

        4.電器設備故障引發機艙火災

       電器設備故障引起機艙火災共計9起，其表現形式包括：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。電器設備故障引起火災具體情況見表4。

表4  電器設備故障引起機艙火災情況統計

        5.違規熱工作業引燃可燃物

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

表5  違規熱工作業引起機艙火災情況統計

        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聯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 ) 機艙火災發生的時間

       每日各時間段內機艙火災發生情況統計見表7。

表7  各時間段內發生機艙火災數量統計

       可以看出，發生在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，在此期間機艙內運行設備增加，操作工作比較頻繁。另外，根據ASTB的統計數據，大多數船舶事故發生在8：00—11：00之間。在這之后，下午事故發生的次數相當穩定，21：00會下降到一個低點。凌晨1：00—7：00之間的事故次數又有輕微上升。本文統計的數據規律與ASTB的統計數據基本符合。

        ( 三 ) 發生機艙火災時船舶動態

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

表8  發生機艙火災時船舶動態情況

        ( 四 ) 船舶機艙火災滅火措施

       發生機艙火災時，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、激活細水霧滅火系統、噴淋消防水和岸上協助滅火等。統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計

       共有56起機艙火災發生時啟用了氣體或泡沫滅火系統進行滅火，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部滅火，事實證明，氣體或泡沫對鍋爐內部著火無效，噴淋消防水可有效撲滅鍋爐內部火災。但是，在用消防水撲滅廢氣鍋爐內部火時，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助滅火，大多數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

       我國依據傷亡人數和財產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

       根據本文的統計，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，一經發現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為高溫表面。例如軸承過熱會使軸承殼體變為高溫表面，而軸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，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 ) 規范日常維護管理操作，防止機械設備故障引起機艙火災

       機械設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生類似故障。電器設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。如果連續發生點火失敗，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。熱工作業一定要按照作業規范進行，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。

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

       船舶防火規章制度包括船舶明火作業制度、船舶消防演習制度、消防設備定期檢查制度、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，對發現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備、防火結構的檢查，更應該側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生。

參考文獻：

[1] 陸軍,劉穎斌,金漢山.船舶機艙防火與滅火探討[C]//第十五屆中國海洋(岸)工程學術討論會論文集(下).太原:海洋出版社,2011:418-425.

[2] 鄒高萬,劉順隆,周允基,等.中國船舶機艙火災研究現狀[J].中國安全科學學報,2004(5):76-79.

[3] Australian shipping occurrence statistics 2005 to 2010[EB/OL].[2023-03-06].https://xueshu. baidu.com/usercenter/paper/show?paperid= f87b428394969d55dc5e19cad1cbbeec&site=xueshu_se.

[4] 張勇亮.船舶機艙火災風險等級評價及數值模擬研究[D].大連:大連海事大學,2020.