石油化工火災現場痕跡特征與調查方法

摘要：石油化工場所物質種類復雜、工藝流程高度耦合，火災事故一旦發生，常伴隨高溫燃燒、劇烈爆炸和多點復燃等復合現象。為提升火場調查的專業性與系統性，建立以痕跡識別為核心的調查路徑成為關鍵任務。圍繞四類典型痕跡——熱損痕跡、爆炸沖擊痕跡、電氣火災痕跡和人為干預與偽裝痕跡，從物理表現與形成條件兩個層面展開特征解析，提出梳理熱痕提取路徑、明確爆點溯源線索、精查電火成因邏輯與追溯人為引燃行為等可操作性的現場調查方法，旨在構建可復用的火災痕跡調查框架，為石油化工火災原因判定與事故預防提供方法支撐。

關鍵詞：石油化工火災；火場痕跡；熱損結構；電弧形貌；行為識別

中圖分類號：D631.6" " " 文獻標識碼：A" " " "文章編號：2096-1227（2025）10-0114-03

0 引言

在實際滅火和事故調查過程中，火災現場往往會殘留一些具有指向性的物理變化，例如燒蝕痕跡、熔融物形態、爆炸沖擊碎片、電線熔珠等，這類可見或可測的物理反應統稱為痕跡特征。傳統火災調查中對這類痕跡的識別與分析大多依賴經驗，但在石油化工領域，受火場環境復雜、殘留信息易被破壞等因素影響，經驗判斷難以形成穩定依據。基于此，本文結合現場執勤案例與技術實操需求，探討石油化工火災中典型痕跡的表現特征與對應調查方法。

1 石油化工火災現場痕跡特征分析

1.1" 熱損痕跡

石油化工場所中常見的熱損痕跡是指材料受高溫作用后發生的物理變形或表面結構改變。火勢在裝置間傳播過程中，會使金屬、塑料、橡膠等構件因持續高溫出現熔化、燒蝕、剝離、塌陷等現象。高溫作用于鋼結構時，表面可能失去原有光澤，出現藍黑、紅褐等顏色過渡，個別部位甚至因金屬再結晶而呈現顆粒粗大或龜裂紋理。熱氣流在管廊、罐區等半封閉空間內流動，極易形成溫差梯度，導致局部區域出現非對稱性收縮、熱翹或變形[1]。若有保溫層包覆，表層燒穿后，內部熱傳導模式也會發生改變，形成內外不同的熱損形貌。部分復合材料在受熱時不會立即熔化，而是先產生汽化膨脹，隨后炭化，表面可見起泡或鼓脹痕。熱損分布通常與火源強度、燃燒時間、空氣流向關系密切，呈現出一定的區域性與方向性，便于辨認和歸類。

1.2" 爆炸沖擊痕跡

石油化工區域內大量儲存和輸送高壓易燃氣體與液體，若發生爆燃或蒸汽云爆炸，現場極易形成典型爆炸沖擊痕跡。這類痕跡產生于高壓氣體瞬時釋放后所帶來的沖擊波作用，常表現為設備殼體向外翻裂、混凝土結構斷裂剝落、門窗框架整體脫落或被掀翻。爆點附近物體表面通常附有放射狀裂痕，部分區域因爆壓高達數兆帕，會出現鋼板折斷、螺栓拉脫或地面砸坑現象[2]。飛散物撞擊形成的二次損傷痕跡，如墻體破洞、鋼梁彎折、罐體凹陷，也會集中分布在爆心周圍。燃氣在密閉空間內積聚后，其爆炸產生的熱浪與沖擊波可疊加作用，使得痕跡范圍擴大、破壞程度更為復雜。沖擊方向具有明顯指向性，不同材質在沖擊下表現出的形變模式也存在差異，如玻璃碎裂呈放射紋，而金屬折斷多為外翻狀。

1.3" 電氣火災痕跡

石油化工系統中大量控制元件、電纜橋架和動力線路長期處于高負載、強干擾和復雜環境下工作，容易在絕緣老化、接觸不良或過載運行條件下發生異常發熱，引發電氣火災。電氣部件在高溫電弧作用下，會留下明顯的物理痕跡，例如導線末端的球狀熔珠、插頭連接部位的熔坑殘留、端子板碳化脫層等。不同故障模式下，熔化形態和顏色各異，短路時熔珠多呈對稱狀分布，接觸電阻升高時則表現為局部燒蝕加深[3]。塑料絕緣層受熱后易出現收縮變形、局部鼓泡或完全脫落，部分熱塑性材料還會產生焦化氣泡或黑棕色焦膜。元器件燒毀后，表面常殘留弧痕走向，且伴隨銅銹、錫斑等微粒沉積。電氣痕跡在中控室、泵房、電纜溝等位置尤為常見，分布范圍常受負載密度與布線模式影響，表現出集中性和路徑化的特征。

1.4" 人為干預與偽裝痕跡

部分火情源于人為因素干擾，現場常出現與自然燃燒規律不符的痕跡表現。人為干預與偽裝痕跡通常產生于蓄意點火、蓄意遮掩或操作規避行為，表現形式多樣。助燃液體傾倒形成的痕跡多呈片狀附著在地面、墻角或設備表面，邊緣銳利，中央殘留可見顏色差異；遇高溫后殘留物可能呈油漬斑紋，附帶異味[4]。火源設置位置不合理時，可能在遠離可燃物堆放區出現局部炭化，或在通風不暢區域產生倒熏現象。人為制造的多點起火通常呈現同步燃燒、非連續蔓延或逆氣流擴展的熱痕特征。偽裝行為也會造成非正常斷電、破壞監控、遮蓋火源痕跡等痕跡，現場物品擺放異常、門鎖結構破壞、消防設施異常失效也可作為間接表現。此類痕跡分布常無明顯規律，出現位置與功能布局不匹配，識別時需結合常識與環境判斷。

2 石油化工火災現場痕跡調查方法

2.1" 梳理熱痕提取路徑

現場遭受高溫作用后形成的熱損痕跡，往往分布在儲罐、管道、閥門以及鋼結構的暴露面上，提取時需結合火勢流動方向，從外圍向中心逐層推進。初步識別階段應避開已被沖洗或施救過的區域，優先觀察具備完整熱斑輪廓的物理表面，識別燒蝕深淺、熔融界限、色層過渡等外觀特征。高溫氣流走向可結合設備方位、障礙物影和結構陰影推演，輔助判讀熱力梯度變化造成的痕跡形態差異。

當熱痕集中在大型構件上時，應對金屬表面溫變紋、脫碳斑與結構隆起進行局部比對，同時采集不同區域微觀樣本，用于后續材質分析與變形機制復現。遇到保溫材料覆蓋區域，需在不破壞形貌的前提下揭除外層，保留內部熱透層結構，用以判斷熱源接觸方式及熱能轉移路徑[5]。易燃化學品泄漏后形成的碳層區域，需與正常燃燒產生的均質炭化帶區分提取，防止混淆火勢真實邊界。若火場內存在多重熱源干擾，還需繪制熱損區域分布圖，標注色變界限與燃點位置，通過溫度場反推熱流集中方向，輔助構建熱量傳播路徑模型。

提取過程應輔以紅外測溫、熱成像標定等手段，記錄火后遺留的溫度梯度殘影。對溫變分布不均的鋼構件，還可采用金相分析技術對晶粒形貌進行觀察，判斷受熱時間及冷卻速率變化。局部熔融物若呈現流動性邊緣，應對其走向與重力方向進行比對，判斷是否存在高空滴落或頂部傳熱模式。分析結果應結合空間布局圖與工藝流程圖進行疊加標注，構建符合裝置運行狀態的熱痕場景模型，用于后續相關數據復合比對與起火階段時序劃分。

2.2" 明確爆點溯源線索

當裝置區出現大范圍結構撕裂、構件位移與罐體塌陷現象時，應首先對沖擊碎片的拋灑方向與密度進行觀測。爆點識別以爆壓向外擴散方向為主線，從碎片落點形成的橢圓區域向內收縮，逐步縮小搜索范圍。圍繞中心位置，收集周邊受沖擊破壞的典型殘件，判斷其金屬斷口走向、連接部位損傷形態以及殘留壓力釋放孔洞分布，從而初步定位爆源位置。

密閉空間內形成蒸汽云爆炸后，設備表面的炭化層常被完全剝離，裸露出的基材甚至發生撕裂，此類現象大多出現在爆心上下游軸線上，配合火焰逆吹熏黑跡可輔助判斷燃燒疊加范圍。結構變形量大的區域，應采用標尺與激光測距儀測量彎曲幅度，再結合結構受力方向判斷是否為瞬時爆壓造成[6]。飛濺碎片撞擊痕跡應記錄凹坑輪廓、周邊裂紋延展方向，提取典型撞擊面材質用于后續破片匹配，建立爆炸源動力參數模型。若周邊存在玻璃構件，應分析破裂邊緣殘留形態，反推出力起始方向與沖擊角度，補足爆點軸向精度數據。

在特定場景下，爆源物質可能來自裝置泄漏形成的蒸汽云或罐體高壓噴射，此時還需對燃氣積聚區域進行殘氣檢測與通風死角建模，模擬其擴散行為與可能點燃條件。結合實時監控截圖、聲光報警記錄與操作日志，可反向印證爆點啟動時刻與壓力突變節點。對于多源協同爆炸情況，應繪制爆壓重疊分布圖，分區標記沖擊強度等級與破壞優先序列，為爆源區段劃定與爆炸耦合判別提供數據支撐。

2.3" 精查電火成因邏輯

電氣痕跡集中于控制柜、電纜橋架與配電箱附近，提取過程應沿導線布設方向逐段展開，優先處理未遭熱浪掩蓋的區域。燒熔斷點多位于接頭、彎折或壓接部位，應對其表面熔珠形貌、邊緣過渡光滑程度與附著物種類進行拍照與編號，形成與電源回路圖相對應的點位記錄矩陣。高溫電弧作用下產生的熔珠應避開因受熱塌落混合在內的金屬碎片，以防混淆故障位置。

電纜表皮絕緣材料殘留碳化層中常含有起始擊穿位點，其碳化深度與導線顏色變化具有明顯層次，拆解時應按序保留導線層級并以透明薄膜包覆保存。遇到設備面板受損但內部未熔毀的，應進一步檢查內部接線狀態與元器件腳焊處焊點是否熔化開裂，區分局部過熱與整組過載效應。氣體防爆電器因密封結構特殊，拆解時需采用無損開蓋方式，并用柔光裝置輔助識別接觸片高溫燒蝕或彈片熔焊位置。對集控電纜線路中出現熔融斷層區域，還需比對線路負荷與工作時段，劃定熔斷時間段，以輔助判定火源起始時點與電弧強度等級。

遇到多芯電纜集中熔化區域，應對各芯導體之間的絕緣層殘留物進行微觀比對，確認熱量集中中心是否與主回路一致。若電源接入區發現氧化沉積厚重，應考慮其是否為長期發熱累積所致，與瞬時電弧熔斷效應區分[7]。不同材料導體如銅、鋁、鎳，其熔點與顏色表現差異顯著，需同步記錄比色、光澤與硬度參數用于復核。在強腐蝕性氣體存在區域，還應考慮電器接觸片與殼體產生的電化學反應殘留對痕跡真實性產生干擾的可能性。

2.4" 追溯人為引燃行為

在缺乏明顯設備故障與燃料泄漏前提下，若現場火勢蔓延區域不具備自然起火條件，應對可疑起火點進行高密度痕跡勘察。地面斑痕或墻角附著層若呈現干擾性形態，需以等間距切片取樣，對顏色過渡、厚度變化與中心殘渣進行組合判別，判斷是否存在助燃劑傾倒行為[8]。可燃液體常在光照下呈現不同反光性，需借助偏振光源或光譜儀進行表面掃描，再進行液痕邊界清晰度對比。

若火源分布異常，起火點與蔓延路徑不具備連續性，需結合空間使用功能分析火焰逆向跳躍原因。房間內部若存在多個起始炭化帶，應測量其炭化帶長度、火痕覆蓋面積與溫度集中區是否重疊，從而判斷人為點火點數量與動作順序。電器接口如出現強行拔除、線路切斷或端子破壞，需結合痕跡完整性、灰化程度與斷面特征，判斷是否為縱火前準備行為。

若火前有場所封閉、人員疏散等行為軌跡，亦可結合操作日志與時間線構建行為閉環，輔助還原引燃行為路徑。對門窗開啟方式、鎖具狀態與出入口遮擋物等非直接燃燒痕跡，也應作為輔助數據納入痕跡勘察記錄中。若燃點處殘留少量低沸點混合物，應在揮發殘層區域采樣后冷封運送，結合氣相色譜質譜聯用分析助燃成分。多點引燃跡象下，建議繪制點位編號圖與火勢蔓延時間軸疊圖，明確疑似點火動作的時序邏輯，為行為溯源模型構建提供物理支撐。

3 結束語

石油化工火災現場的痕跡類型繁雜，本文在系統梳理熱損痕跡、爆炸沖擊痕跡、電氣火災痕跡與人為偽裝痕跡的基礎上，結合火場空間分布和物理機理，提出了熱痕路徑提取、爆點線索溯源、電火成因邏輯精查及人為引燃追溯等可操作性方法，形成了較為完整的調查思路。未來，需在痕跡數據建模、智能化比對和行為軌跡重構等方面進一步拓展，使調查框架更加契合復雜事故場景，更好地服務于石油化工火災的原因判定與風險防控。

參考文獻

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