2死2重傷！新領(lǐng)域新風(fēng)險！3D打印為何發(fā)生粉塵爆炸？

來源：中華人民共和國應(yīng)急管理部發(fā)布時間：2023-09-21 15:18:20 瀏覽次數(shù)：- 【字體：大中小】分享到：

2023年9月14日14時許

上海漢邦聯(lián)航激光科技有限公司

（以下簡稱漢邦公司）

發(fā)生粉塵爆燃事故

截至9月17日

事故造成2人死亡、2人重傷

（重傷人員燒傷面積分別為90%和70%）

事故單位基本情況

漢邦公司成立于2017年，注冊資本4146萬，為民營企業(yè)，現(xiàn)有員工89人，主要從事金屬粉床激光增材制造（以下簡稱金屬3D打?。┭b備的研發(fā)和銷售，2022年銷售總收入約1.5億元。

事故發(fā)生地點為漢邦公司研發(fā)中心車間，涉事粉塵為鋁合金粉塵（Al含量87%，Mg含量9%，Si含量1.5%）。

漢邦公司采用的金屬3D打印工藝流程（見圖2）為：成型室內(nèi)，在基板上將金屬粉末鋪成微米級粉塵層，在激光作用下使粉塵熔化并迅速固化在基板上。通過層層堆疊“打印”，完成工件制造。

金屬3D打印設(shè)備配套除塵系統(tǒng)用于成型室除塵，除塵系統(tǒng)采用一級旋風(fēng)除塵器和二級濾筒除塵器。打印設(shè)備及配套除塵系統(tǒng)在氬氣保護下運行（見圖3、圖4）。

2次爆燃

還原事故經(jīng)過

9月14日，作業(yè)人員準(zhǔn)備在車間內(nèi)更換濾筒除塵器的濾芯。

11時32分，濾筒除塵器發(fā)生第一次爆燃。作業(yè)人員立即滅火，爆燃未進一步擴散。

13時40分，作業(yè)人員將該濾筒除塵器轉(zhuǎn)移至車間外更換濾芯。

14時01分，作業(yè)人員打開濾筒除塵器。

14時02分，作業(yè)人員向濾筒除塵器濾芯潑水，濾筒除塵器發(fā)生第二次爆燃。

事故原因初步分析

經(jīng)現(xiàn)場勘查、問詢?nèi)藛T、查看監(jiān)控錄像，初步判斷事故原因為：

上午11時30分許，在更換濾筒除塵器濾芯前，作業(yè)人員對濾芯進行“濕化”處理，將自來水噴入濾芯和收塵桶內(nèi)，水與鋁合金粉塵接觸發(fā)生放熱反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，由于收塵桶體積小，桶內(nèi)累積氫氣濃度較高，在作業(yè)人員進行收塵桶拆卸操作時，因靜電或機械撞擊等原因引起收塵桶內(nèi)局部爆燃。收塵桶與除塵器腔體之間用蝶閥隔離，本次局部爆燃未傳播至腔體內(nèi)。

下午14時02分許，作業(yè)人員將濾筒除塵器轉(zhuǎn)移至車間外，在打開箱門后，疑似作業(yè)人員發(fā)現(xiàn)濾芯區(qū)域存在高溫冒煙現(xiàn)象，隨后作業(yè)人員直接向濾芯潑水，在高溫條件下迅速造成反應(yīng)失控，引發(fā)粉塵自燃和迸射，導(dǎo)致箱體內(nèi)發(fā)生爆燃，致使周邊員工燒傷。

目前事故確切原因還在進一步調(diào)查中。

金屬3D打印領(lǐng)域

安全風(fēng)險提示

金屬3D打印是增材制造行業(yè)的一項重要生產(chǎn)工藝。據(jù)2023年6月28日召開的增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展（廣州）論壇暨2023年增材制造產(chǎn)業(yè)年會消息，過去十年來，我國的增材制造產(chǎn)業(yè)整體取得了很好的發(fā)展，增材制造經(jīng)歷了由研發(fā)創(chuàng)新向產(chǎn)業(yè)規(guī)模化發(fā)展的蛻變，目前廣泛應(yīng)用于航空航天、醫(yī)療、汽車等領(lǐng)域，涵蓋了產(chǎn)品的設(shè)計、原型制造、批量生產(chǎn)、工裝夾具、保障維修等，行業(yè)規(guī)模不斷壯大。產(chǎn)業(yè)規(guī)模從2012年的10億元左右增長到2022年的320億元。增材制造產(chǎn)業(yè)鏈的企業(yè)也超過了千余家，以增材制造為主營業(yè)務(wù)的規(guī)上企業(yè)數(shù)量從2016年的20余家增長到2022年的近200家。其中營收過億的企業(yè)數(shù)量從2012年的3家增長到2022年的42家。

中鋼集團武漢安全環(huán)保研究院粉塵防爆室主任吳曉煜介紹，金屬3D打印產(chǎn)品加工、設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)有別于我們既往印象的“典型”粉塵涉爆企業(yè)，但發(fā)生粉塵爆炸事故的風(fēng)險不亞于任一家傳統(tǒng)的鋁鎂金屬制品加工企業(yè)。這種新的工藝技術(shù)在既往的粉塵爆炸領(lǐng)域研究及風(fēng)險防控中尚未引起足夠的重視，應(yīng)該高度關(guān)注3D打印設(shè)備研發(fā)過程及應(yīng)用3D打印技術(shù)制造加工過程中粉塵爆炸風(fēng)險，有效采取防控措施。

全國安標(biāo)委粉塵防爆分技術(shù)委員會委員、上?；ぱ芯吭喊踩こ讨行闹魅涡で锲浇榻B，鋁合金粉在金屬3D打印中是比較常見的原料，且大多使用的是微米級鋁粉，本身易燃、遇水反應(yīng)可放出易燃氣體（氫氣）。

爆炸機理主要是：鋁粉和水反應(yīng)釋放氫氣的同時還會產(chǎn)生熱量，當(dāng)水量足夠時，熱量能夠及時耗散，不會造成熱量累積；但在半干半濕狀態(tài)下，因?qū)嵝阅懿?，反?yīng)放出的熱量很容易在鋁粉堆中累積，從而出現(xiàn)溫度升高的現(xiàn)象，而溫度越高，鋁粉和水的反應(yīng)越激烈，累積的熱量也越多，往往將導(dǎo)致鋁粉的自燃。此外，在金屬3D打印過程中，還存在較高的粉塵爆炸風(fēng)險，因使用的鋁粉顆粒度很小，粉塵爆炸的可能性和爆炸后果都比較高。

針對這些燃爆風(fēng)險，建議采取以下防護措施：

●一是強化過程風(fēng)險管控。建議金屬3D打印及其過濾工序采用惰性氣體保護方式，并實時監(jiān)測氧濃度數(shù)據(jù)，確保相關(guān)工序在低氧濃度下運行，避免制造過程中發(fā)生燃燒爆炸事故。

● 二是及時清理和處置廢棄粉料。生產(chǎn)完畢后，在清理和處置過程中，應(yīng)避免往過濾器、收塵桶等密閉空間使用水進行局部“濕化”處理；若使用大量水對廢棄粉料進行浸泡處置，應(yīng)在開放空間進行，防止氫氣累積。

● 三是加強應(yīng)急處置。當(dāng)生產(chǎn)或處置過程中出現(xiàn)鋁粉著火情況，火情較輕時可使用沙子覆蓋滅火，滅火過程應(yīng)避免揚塵；無滅火條件、涉火設(shè)備可搬離至安全區(qū)域時，可讓其自行燃燒；嚴(yán)禁使用水或泡沫滅火劑滅火，避免事故后果擴大化。

粉塵爆炸安全提示

粉塵爆炸是由可燃性粉塵

在爆炸極限范圍內(nèi)遇到熱源

（明火或高溫）而引發(fā)的

粉塵爆炸極具危害性

往往會造成較大人員傷亡

夏季氣溫高

粉塵爆炸事故易發(fā)

需要提高警惕

粉塵爆炸的五要素

助燃性氣體：一定的氧含量是粉塵燃燒的基礎(chǔ)。

可燃性粉塵：可與助燃氣體發(fā)生氧化反應(yīng)而燃燒的粉塵。

點火源：能使局部粉塵云的溫度驟增發(fā)生燃燒的高溫?zé)嵩础?/section>

粉塵云：懸浮在空中且達到爆炸下限的可燃性粉塵云。

密閉空間：粉塵云被限制在了相對密閉的空間。

粉塵爆炸的特點

多次爆炸是粉塵爆炸的最大特點。

第一次爆炸氣浪，會把沉積在設(shè)備或地面上的粉塵吹揚起來，在爆炸后短時間內(nèi)爆炸中心區(qū)會形成負壓，周圍的新鮮空氣便由外向內(nèi)填補進來，與揚起的粉塵混合，從而引發(fā)二次爆炸。二次爆炸時，粉塵濃度會更高。

粉塵涉爆企業(yè)安全管理

相關(guān)規(guī)定

粉塵涉爆企業(yè)具體指哪些企業(yè)？

《工貿(mào)企業(yè)粉塵防爆安全規(guī)定》第二條存在可燃性粉塵爆炸危險的冶金、有色、建材、機械、輕工、紡織、煙草、商貿(mào)等工貿(mào)企業(yè)（以下簡稱粉塵涉爆企業(yè)）的粉塵防爆安全工作及其監(jiān)督管理，適用本規(guī)定。

企業(yè)粉塵防爆安全管理制度應(yīng)當(dāng)包括哪些？

《工貿(mào)企業(yè)粉塵防爆安全規(guī)定》第七條粉塵涉爆企業(yè)應(yīng)當(dāng)結(jié)合企業(yè)實際情況建立和落實粉塵防爆安全管理制度。粉塵防爆安全管理制度應(yīng)當(dāng)包括下列內(nèi)容：

（一）粉塵爆炸風(fēng)險辨識評估和管控；

（二）粉塵爆炸事故隱患排查治理；

（三）粉塵作業(yè)崗位安全操作規(guī)程；

（四）粉塵防爆專項安全生產(chǎn)教育和培訓(xùn)；

（五）粉塵清理和處置；

（六）除塵系統(tǒng)和相關(guān)安全設(shè)施設(shè)備運行、維護及檢修、維修管理；

（七）粉塵爆炸事故應(yīng)急處置和救援。

粉塵涉爆企業(yè)

重大隱患判定標(biāo)準(zhǔn)

相關(guān)企業(yè)哪些情形被判定為重大事故隱患？

《工貿(mào)企業(yè)重大事故隱患判定標(biāo)準(zhǔn)》第十一條存在粉塵爆炸危險的工貿(mào)企業(yè)有下列情形之一的，應(yīng)當(dāng)判定為重大事故隱患：

（一）粉塵爆炸危險場所設(shè)置在非框架結(jié)構(gòu)的多層建(構(gòu))筑物內(nèi)，或者粉塵爆炸危險場所內(nèi)設(shè)有員工宿舍、會議室、辦公室、休息室等人員聚集場所的；

（二）不同類別的可燃性粉塵、可燃性粉塵與可燃氣體等易加劇爆炸危險的介質(zhì)共用一套除塵系統(tǒng)，或者不同建（構(gòu)）筑物、不同防火分區(qū)共用一套除塵系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)互聯(lián)互通的；

（三）干式除塵系統(tǒng)未采取泄爆、惰化、抑爆等任一種爆炸防控措施的；

（四）鋁鎂等金屬粉塵除塵系統(tǒng)采用正壓除塵方式，或者其他可燃性粉塵除塵系統(tǒng)采用正壓吹送粉塵時，未采取火花探測消除等防范點燃源措施的；

（五）除塵系統(tǒng)采用重力沉降室除塵，或者采用干式巷道式構(gòu)筑物作為除塵風(fēng)道的；

（六）鋁鎂等金屬粉塵、木質(zhì)粉塵的干式除塵系統(tǒng)未設(shè)置鎖氣卸灰裝置的；

（七）除塵器、收塵倉等劃分為20區(qū)的粉塵爆炸危險場所電氣設(shè)備不符合防爆要求的；

（八）粉碎、研磨、造粒等易產(chǎn)生機械點燃源的工藝設(shè)備前，未設(shè)置鐵、石等雜物去除裝置，或者木制品加工企業(yè)與砂光機連接的風(fēng)管未設(shè)置火花探測消除裝置的；

（九）遇濕自燃金屬粉塵收集、堆放、儲存場所未采取通風(fēng)等防止氫氣積聚措施，或者干式收集、堆放、儲存場所未采取防水、防潮措施的；

（十）未落實粉塵清理制度，造成作業(yè)現(xiàn)場積塵嚴(yán)重的。

粉塵爆炸涉及范圍廣

危害難以想象

請大家務(wù)必加以防范

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