熔接金屬火花火災案例分析

壹、前言：
施工中常發生因熔接作業引起火災的案件，由於此類火災現場有明顯的動火證明，於進行火災原因調查時，其調查方向較明確，且比較容易證明、確認。但類似案件仍不斷在作業疏忽中發生，似乎也顯示此類案件並不會因肇因明確、調查容易，而能有效預防、或抑止該類火災的發生，這的確也是預防工作應注意改進的重點。以下就以新竹縣最近的熔接金屬火花火災案例，來說明火災發生經過，並針對此類案件提出火災預防對策。
7 z" O% i0 A$ n5 V- }$ h9 o貳、火災概要：
( B% T( l+ d+ r& K0 m某日午後14時，工人開始下午的頂樓加蓋鋼骨結構工程。由於施工位置緊鄰馬路，為方便作業，工程車停放於緊鄰施工建築物旁道路，電銲機等施工工具均直接吊掛至3樓。而乙炔及氧氣鋼瓶較重，因此放置工程車載貨平台上，再利用橡皮軟管延伸熔桿火炬至建築物3樓作業。

現場施工作業使用電銲機及氧乙炔氣切割器，施工人員突然發現火勢從車後載貨平台上氧乙炔橡皮軟管起火燃燒；雖迅速以乾粉滅火器滅火，但因鋼瓶開關閥燒熔，無法將火勢熄滅，造成工程車延燒，車頭全毀。
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8 a* [# N& \% T- z8 r/ j# T0 \鋼瓶閥受燒情形
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參、現場燃燒後情形：
工程車車車頭全毀，車頭前方烤漆完整，前擋風玻璃破裂，車頂上方受燒燻黑，散熱水箱罩完好，前保險桿完好。駕駛座艙內部燒毀，方向盤下端受燒彎曲變形，右側助手座後方鐵板受燒變色泛白。載貨平台下方電池、油箱及四個車輪完好未受燒。
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6 k# C, u/ [! T1 K+ l7 L車頭後方載貨平台僅右前方木質地板燒穿，其餘完整。燒穿位置平放乙炔及氧氣鋼瓶，並有乾粉噴灑過的痕跡。經調查，載貨平台上共載有乙炔鋼瓶2瓶、氧氣鋼瓶1瓶，乙炔及氧氣的壓力調節器2個。
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+ b2 m4 y, f1 X工程車後方載貨平台右前方燒穿，橡皮高壓軟管燒斷
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: P$ X0 `9 N: @鋼瓶瓶身受燒情形

! v' {! s0 u6 J! N0 B肆、熔接火花特性：
此案例因作業需要使用電弧熔接（arc welding）及氣體熔接（gas welding）即電銲機及氧乙炔切斷器，茲分別介紹如下：

電銲機種類多樣，本案例所使用電銲機係為攜帶輕便、操作簡單、成本低、且戶外、室內均可使用的遮蔽金屬電銲機（SMAW），為目前最廣泛被使用的電銲機。電銲機相關套件包括電銲機、電極把手、電極、電線及接地夾，其負極為消耗性電極，正極為欲熔接工件。熔接熱量由電弧所供給，而熔接時的溫度隨著電源種類、電流密度及熔接金屬的種類而定。由於電弧所產生的熱量使電極呈熔融之狀態，所以電銲時電弧中心溫度相當高，約可達4,000至7,000℃，所噴射出火花的溫度為2,000至3,000℃。
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& u) @, i# y8 H) l氧乙炔切斷器係利用氣體燃燒火焰加熱工件表面使其產生氧化鐵，氧化鐵繼續燃燒而造成熔融之熔渣火花噴出，達到金屬切割的目的，但此種氣體切斷器僅限使用於含鐵材料的切割。氧乙炔切割時火焰之最高溫度可達3,500℃，而飛出火花的溫度則較母材溫度低，但也有約1,500℃。
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火花熔渣直徑0.4公分以下者，因粒子較小，溫度下降快，墜地後會保持原球型；而直徑超過0.5公分的粒子掉落地面時，會因重力撞擊碎裂成較小粒子散開，而小粒子飛散的距離可達10公尺以上。此時火花與可燃物接觸時，可燃物起火的可能性非常高。

- W  |8 t2 K4 X; }& l9 t火花對可燃性液體而言，高分子油品例如柴油、機油的引火後續燃性低，起火後容易熄火，但仍有引發火災的危險性，而易燃性液體的起火可能性則非常大。火花對液化石油氣及乙炔氣而言，也非常容易引火燃燒，在瓦斯管上方集中落下火花時，則會造成瓦斯管的起火燃燒。
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再者，電銲熔接所使用的熔銲電擊（熔接棒）或氧乙炔氣體切割後的金屬一樣含有高溫，對可燃性物質亦有著火的危險性。由於火花熔渣為球型結構，掉落地面時容易轉動，也因此必須注意掉入細縫引發火災的危險性。

伍、起火原因調查：
據現場作業人員筆錄及現場燃燒後狀況，研判火勢由工程車載貨平台右前方起火，向車頭（駕駛座）延燒。故起火處為工程車載貨平台右前方，而該處正放置開關閥開啟中的氧乙炔鋼瓶。
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8 A! s+ k' @1 ~起火當時作業人員在車旁上方3樓進行電銲熔接及氧乙炔切割作業，電銲火花掉落下方5公尺車上所積載氧氣、乙炔橡皮軟管及鋼瓶，導致橡皮管碳化、破裂，瓦斯外洩起火燃燒，火勢並向前方駕駛座艙延燒。
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陸、結論與建議：
+ G4 i4 x# ~$ i2 g& d雖然國內目前專業技術士證照設有電銲及氣銲技術士科目，且必須經過學科及術科檢定合格才能領取證照，但從學科測驗中可以發現，預防熔接火災方面的知識並不受到重視，更何況是自行學習執業的熔接技術人員。
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, `. \# }) P" b+ \# r為預防此類火災的發生，在此提供國內外相關熔接火災預防安全作業規定，供相關人員參考及宣導：

3 S6 W  x! @  b7 Z# r# o1、於廠外進行熔接作業時，作業場所應設置在附近沒有可燃物的安全位置。如無法設置在上述安全位置時，應移開作業位置附近10公尺內的所有可燃物。若無法清除或移開可燃物時，應使用防火毯將可燃物完全蓋住，以避免可燃物與火花接觸，發生火災危險。若無法達成上述要求，嚴禁執行熔接作業。
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; i8 Z5 C# y4 N6 ~$ y: U8 F2、在廠區中進行銲接作業前，必須依動火作業規定事先申請辦理動火作業許可證，經有關部門審核，同意後才可施工。

3、樓地板貫穿部及隔間牆開口部，均應加防火毯覆蓋保護，以避免火花飛出、掉落，造成人員傷害或引發可燃物。作業時應派員監視，並設置滅火器，以應不時之需；並於貫穿水平及垂直區劃的另一空間增設1名監督員，以控制潛在的危險。
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* I) }, T& k/ I6 {4 O( F4、熔接火災經常發生在停火之後一段時間，且起火處通常與作業處所有一段距離，因此監督員應於動火當天工作結束後，徹底檢查該區域30分鐘至1小時，以確認無悶燒狀況存在。
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5、任何裝有、或疑似裝有易燃性或毒性物質的密閉容器，均有物質殘留容器的可能，逕行操作將會有起火、爆炸或中毒的可能，故於測試合格、徹底清潔、洗淨、開通氣孔等安全確認前，不可進行切割或熔接。
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- D  g# D& U, X* [6、嚴禁在裝有高壓氣體之容器旁及上方進行銲接（如氧氣瓶、乙炔鋼瓶、貯氣筒等）。
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7、不可在木質地板上進行電銲，必要時應先用石棉板或防火毯鋪於地板上再行施工。
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部分參考書目：
( c, U9 Y) g% _5 q熔接學卅陳金富、林宏昌卅全華科技圖書股份有限公司
新火災調查教本第6卷卅日本東京消防廳卅東京防災指導協會
' @' d" t, @( t4 j% T火災原因調査要領--微小火源火災編卅財団法人消防科学総合センター
+ c' A- o, x! g  q6 KRegulations (Standards - 29 CFR) General requirements.-- 1910. 252卅Welding, Cutting, and Brazing卅U.S. Department of Labor Occupational Safety & Health Administration （OSHA）
  c5 \. p: g" i4 |7 |/ _+ k- HIOSH安全資料表--動火作業--類號：SDS-P-002卅勞工安全衛生研究所