PFP涂料與被動(dòng)防護(hù)

1、PFP涂料與被動(dòng)防護(hù)在一些高危險(xiǎn)性的裝置中，如石油化工企業(yè)，火災(zāi)不是罕見的事 故，且通常比大多數(shù)只有纖維類材料燃燒的建筑火災(zāi)要嚴(yán)重得多。除 生命安全外，任何一個(gè)管理者都必須認(rèn)真考慮的最重要問題之一是設(shè) 備自身的保護(hù)。眾所周知，建筑或儲(chǔ)存設(shè)備最有效的防火保護(hù)措施是運(yùn)用被動(dòng)防 護(hù)手段，如使用防火涂料、防護(hù)層或預(yù)制的防護(hù)材料，它們都可以有 效地阻止外部火焰的高溫向建筑或設(shè)備的傳遞。這些被動(dòng)防火材料 （ 簡(jiǎn) 稱 PFPs）適用于鋼制和混凝土設(shè)備、建筑和管道，也包括儲(chǔ)存容器及其 支架，以增強(qiáng)它們?cè)诟邚?qiáng)度火災(zāi)下的穩(wěn)定性和完整性。一個(gè)岸上裝置可能發(fā)生不同形式的火災(zāi)，如未采用 PFP材料進(jìn)行 防護(hù)，一起嚴(yán)重火

2、災(zāi)的結(jié)果可能是災(zāi)難性的?；馂?zāi)也許會(huì)從法蘭或泵 泄漏出的易燃物質(zhì)被引燃開始，隨著持續(xù)不斷的泄漏，易燃物質(zhì)不斷 補(bǔ)充，火災(zāi)迅速發(fā)展。由于鋼制支撐結(jié)構(gòu)溫度的不斷上升，強(qiáng)度也隨 之下降，直至整體坍塌。一臺(tái)壓力容器在此情況下，器壁的耐壓強(qiáng)度 會(huì)不斷下降，而內(nèi)容液體卻不斷膨脹，壓力不斷上升，當(dāng)超過了已弱 化的鋼外殼的耐壓極限時(shí)，就可能發(fā)生蒸汽爆炸。由上可知， PFP材料在池火和噴射火的情況下都能發(fā)揮作用，此 時(shí)火焰溫度可以分別達(dá)到 1100oC和 1500oC，熱量散發(fā)速率達(dá)到 350kW m2。池火是池中易燃物質(zhì)被引燃而發(fā)生的，可能是泄漏的某種化學(xué) 物質(zhì)。噴射火通常是從諸如法蘭處泄漏的易燃物質(zhì)被引燃而發(fā)

3、生的， 而且噴射出的易燃物質(zhì)通常處于高壓狀態(tài)。此類火災(zāi)有很強(qiáng)的破壞 性，能迅速使結(jié)構(gòu)或容器設(shè)備毀壞。第 1 頁 共 10 頁當(dāng)混凝土曝露于火災(zāi)中時(shí)，其中結(jié)合的水份迅速變成蒸汽，內(nèi)部壓力不斷升高。當(dāng)壓力超過它的承受能力時(shí)，表層開始炸裂，從而使 更深層的混凝土曝露于火災(zāi)中。隨著過程的繼續(xù)，結(jié)構(gòu)迅速破壞，而 曝露出鋼筋。雖然不太可能發(fā)生坍塌，但災(zāi)后通常需要大修，從而導(dǎo) 致長(zhǎng)期停工和管理者收入的減少。材料和系統(tǒng)目前有許多類型的 PFP材料，在火災(zāi)中的性能也因其所使用的場(chǎng) 所和方式的不同而有所區(qū)別。選擇合適的材料必須考慮所應(yīng)用場(chǎng)所的特殊危險(xiǎn)因素，通常要考 慮以下幾個(gè)方面的部分或全部：強(qiáng)度壽命輕質(zhì)系統(tǒng)完整

4、性非腐蝕性非危險(xiǎn)性易施工費(fèi)用防火性能火災(zāi)時(shí)，防火涂料阻止構(gòu)件或容器設(shè)備溫度的上升，并將其溫度 控制在臨界點(diǎn)以下，以免混凝土構(gòu)件或管道被迅速加熱，減少發(fā)生脫 落散裂的危險(xiǎn)。高危險(xiǎn)性裝置上最常用的一種防火涂料是無機(jī)材料，這種涂料以 水泥為基體，并添加了輕質(zhì)、絕熱的層狀蛭石為集料。層狀蛭石材料第 2 頁 共 10 頁 在碳?xì)漕愇镔|(zhì)火災(zāi)中具有特定的形穩(wěn)性，并能使涂料在同時(shí)遭受火災(zāi) 高溫和水流沖擊時(shí)，緩解冷熱沖擊而造成的壓力，同時(shí)使涂料具有隔 熱性能?？深A(yù)定防護(hù)等級(jí)象所有的 PFPs類材料那樣，無機(jī)涂料能在火災(zāi)一定時(shí)期內(nèi)確保受 保護(hù)的構(gòu)件或容器設(shè)備的溫度低于臨界溫度而不發(fā)生毀壞。除此而 外，這類涂料的主

5、要優(yōu)點(diǎn)是能提供建筑或設(shè)備所需要的特定的防護(hù)等 級(jí)，并已在英國某煉油廠最近的一次重大火災(zāi)事故中得到了證明。這 起火災(zāi)持續(xù)了近 7 個(gè)小時(shí)，但建筑或容器設(shè)備未遭到破壞，仍保持完 好，盡管設(shè)計(jì)的耐火極限參數(shù)只有 2 個(gè)小時(shí)。事實(shí)證明，蛭石水泥類涂料在多種火災(zāi)中都能發(fā)揮有效作用，災(zāi) 后不需維修或加固，這有助于將因火災(zāi)造成的停工時(shí)間和管理者的收 入損失減少到最低程度。蛭石水泥對(duì)容器設(shè)備的基體或表面沒有腐蝕性，并因其不燃性， 也不會(huì)在火災(zāi)作用下散發(fā)出有毒氣體。因此，適用于優(yōu)先考慮生命安 全的場(chǎng)所，特別適用于高強(qiáng)度火災(zāi)會(huì)嚴(yán)重破壞結(jié)構(gòu)、危脅生命的鋼制 或水泥管道的保護(hù)。蛭石水泥是無機(jī)材料，因而不隨時(shí)間變化而分

6、解。 40 多年前采用 這種材料防護(hù)的建筑和容器設(shè)備，目前其保護(hù)層下的基體仍未受到絲 毫損壞或腐蝕。唯一缺點(diǎn)是相對(duì)于水泥而言的低密度，使其易受機(jī)械 損傷。但對(duì)大部分保護(hù)對(duì)象而言，它們的強(qiáng)度和耐久性已經(jīng)足 夠 了，包括預(yù)制件和全鋼部件組裝前、不在現(xiàn)場(chǎng)就能進(jìn)行防護(hù)處理。有機(jī)防火涂料第 3 頁 共 10 頁相對(duì)于蛭石涂料而言，有機(jī)防火涂料的涂層較薄，而且對(duì)機(jī)械性 損傷具有更強(qiáng)的抵抗能力。一般分為以下幾種：膨脹型涂料 膨脹型涂料通常是環(huán)氧樹酯基材料，當(dāng)受到火焰高溫輻射時(shí)，迅 速膨脹形成具有隔熱作用的炭化層，從而在火焰和被保護(hù)基體之間筑 成了一道熱屏障。當(dāng)超過 300oC時(shí)，膨脹過程中會(huì)釋放出有毒的氣體

7、 和煙霧。這就使得此類材料不適用于一些密閉的場(chǎng)所，如居住 單 元、緊急避難間等，這些場(chǎng)所要優(yōu)先考慮人的生命安全。膨脹型涂料對(duì)鋼制體具有很好的附著力和抗碰撞性，使得它們適 用于那些經(jīng)常發(fā)生機(jī)械性碰撞的場(chǎng)所，如活動(dòng)和組裝前的部件，此類 情況下經(jīng)常會(huì)發(fā)生機(jī)械碰撞?？蓪⑵漕A(yù)制成板材，以形成抗火焰輻射 的屏障；并可噴涂在預(yù)制的金屬板表面，對(duì)設(shè)備 （ 如事故緊急切斷閥和 操作裝置等 ） 進(jìn)行保護(hù)，以確保事故初期能使工廠或某一工藝過程緊急 安全停車，防止事故擴(kuò)大。燒蝕性涂料 此類有機(jī)涂料在火災(zāi)高溫的作用下，吸收熱量而逐漸燒蝕，由固 態(tài)變成氣態(tài)混合物，從而防止被防護(hù)基體吸收熱量而遭受破壞。與膨脹型涂料類似，燒

8、蝕性有機(jī)涂料也有抗機(jī)械損傷性，但作用 過程比較復(fù)雜，運(yùn)用的代價(jià)較高。其微孔炭化層對(duì)水流沖擊也很敏 感。升華型涂料這類涂料中的活性成份吸熱后，會(huì)從固態(tài)直接變成氣態(tài) （ 升華） 。 就如同燒蝕性涂料，膨脹性添加劑也能為其提供額外的隔熱炭化層。升華性涂料的防護(hù)性能與各種組份的升華溫度，涂層厚度，被防 護(hù)體的熱容量和火災(zāi)強(qiáng)度及作用時(shí)間有關(guān)。第 4 頁 共 10 頁根據(jù)其自身特性，一旦受火災(zāi)作用超過其極限時(shí)間，所有有機(jī)防 火涂料都會(huì)被燒毀，并將失去防護(hù)功能。這也是此類涂料的最大缺 陷。沒有一部法定規(guī)則涵蓋了碳?xì)浠衔锖突て髽I(yè)的管道、設(shè)備等 的火災(zāi)防護(hù)方法，但大多數(shù)管理者已認(rèn)同了 PFP材料在火災(zāi)中的防

9、護(hù) 功能，并在個(gè)別工程安全標(biāo)準(zhǔn)中得到反映。所有的專利產(chǎn)品或系統(tǒng)都必須按照可接受的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行獨(dú)立的火災(zāi) 實(shí)驗(yàn)，如：英國的 BS476：Par20：AppendixDHydrocarbonCurve ，美 國的 ULl709 等，這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)都是以碳?xì)浠衔飼r(shí)間溫度曲線來表示 碳?xì)浠衔锏娜紵闆r。盡管各種 PFP涂料具有相似的防護(hù)功能，但選擇合適的 PFP涂料 仍應(yīng)納入整體設(shè)計(jì)考慮之中。在一套裝置中選擇若干種涂料和 （或） 系 統(tǒng)聯(lián)用并不是不常見。依恩稱：防火涂料是化工廠應(yīng)用最為有效的防火材料之一 在一些高危險(xiǎn)性的裝置中，如石油化工企業(yè)，火災(zāi)不是罕見的事 故，且通常比大多數(shù)只有纖維類材料燃燒的建筑火

10、災(zāi)要嚴(yán)重得多。除 生命安全外，任何一個(gè)管理者都必須認(rèn)真考慮的最重要問題之一是設(shè) 備自身的保護(hù)。眾所周知，建筑或儲(chǔ)存設(shè)備最有效的防火保護(hù)措施是運(yùn)用被動(dòng)防 護(hù)手段，如使用防火涂料、防護(hù)層或預(yù)制的防護(hù)材料，它們都可以有 效地阻止外部火焰的高溫向建筑或設(shè)備的傳遞。這些被動(dòng)防火材料 （ 簡(jiǎn) 稱 PFPs）適用于鋼制和混凝土設(shè)備、建筑和管道，也包括儲(chǔ)存容器及其 支架，以增強(qiáng)它們?cè)诟邚?qiáng)度火災(zāi)下的穩(wěn)定性和完整性。第 5 頁 共 10 頁一個(gè)岸上裝置可能發(fā)生不同形式的火災(zāi)，如未采用 PFP材料進(jìn)行 防護(hù)，一起嚴(yán)重火災(zāi)的結(jié)果可能是災(zāi)難性的?；馂?zāi)也許會(huì)從法蘭或泵 泄漏出的易燃物質(zhì)被引燃開始，隨著持續(xù)不斷的泄漏，易燃

11、物質(zhì)不斷 補(bǔ)充，火災(zāi)迅速發(fā)展。由于鋼制支撐結(jié)構(gòu)溫度的不斷上升，強(qiáng)度也隨 之下降，直至整體坍塌。一臺(tái)壓力容器在此情況下，器壁的耐壓強(qiáng)度 會(huì)不斷下降，而內(nèi)容液體卻不斷膨脹，壓力不斷上升，當(dāng)超過了已弱 化的鋼外殼的耐壓極限時(shí)，就可能發(fā)生蒸汽爆炸。由上可知， PFP材料在池火和噴射火的情況下都能發(fā)揮作用，此 時(shí)火焰溫度可以分別達(dá)到 1100oC和 1500oC，熱量散發(fā)速率達(dá)到 350kW m2。池火是池中易燃物質(zhì)被引燃而發(fā)生的，可能是泄漏的某種化學(xué) 物質(zhì)。噴射火通常是從諸如法蘭處泄漏的易燃物質(zhì)被引燃而發(fā)生的， 而且噴射出的易燃物質(zhì)通常處于高壓狀態(tài)。此類火災(zāi)有很強(qiáng)的破壞 性，能迅速使結(jié)構(gòu)或容器設(shè)備毀壞

12、。當(dāng)混凝土曝露于火災(zāi)中時(shí)，其中結(jié)合的水份迅速變成蒸汽，內(nèi)部 壓力不斷升高。當(dāng)壓力超過它的承受能力時(shí)，表層開始炸裂，從而使 更深層的混凝土曝露于火災(zāi)中。隨著過程的繼續(xù)，結(jié)構(gòu)迅速破壞，而 曝露出鋼筋。雖然不太可能發(fā)生坍塌，但災(zāi)后通常需要大修，從而導(dǎo) 致長(zhǎng)期停工和管理者收入的減少。材料和系統(tǒng)目前有許多類型的 PFP材料，在火災(zāi)中的性能也因其所使用的場(chǎng) 所和方式的不同而有所區(qū)別。選擇合適的材料必須考慮所應(yīng)用場(chǎng)所的特殊危險(xiǎn)因素，通常要考 慮以下幾個(gè)方面的部分或全部：強(qiáng)度第 6 頁 共 10 頁壽命輕質(zhì)系統(tǒng)完整性非腐蝕性非危險(xiǎn)性易施工費(fèi)用防火性能火災(zāi)時(shí)，防火涂料阻止構(gòu)件或容器設(shè)備溫度的上升，并將其溫度 控

13、制在臨界點(diǎn)以下，以免混凝土構(gòu)件或管道被迅速加熱，減少發(fā)生脫 落散裂的危險(xiǎn)。高危險(xiǎn)性裝置上最常用的一種防火涂料是無機(jī)材料，這種涂料以 水泥為基體，并添加了輕質(zhì)、絕熱的層狀蛭石為集料。層狀蛭石材料 在碳?xì)漕愇镔|(zhì)火災(zāi)中具有特定的形穩(wěn)性，并能使涂料在同時(shí)遭受火災(zāi) 高溫和水流沖擊時(shí)，緩解冷熱沖擊而造成的壓力，同時(shí)使涂料具有隔 熱性能?？深A(yù)定防護(hù)等級(jí)象所有的 PFPs類材料那樣，無機(jī)涂料能在火災(zāi)一定時(shí)期內(nèi)確保受 保護(hù)的構(gòu)件或容器設(shè)備的溫度低于臨界溫度而不發(fā)生毀壞。除此而 外，這類涂料的主要優(yōu)點(diǎn)是能提供建筑或設(shè)備所需要的特定的防護(hù)等 級(jí)，并已在英國某煉油廠最近的一次重大火災(zāi)事故中得到了證明。這 起火災(zāi)持續(xù)了

14、近 7 個(gè)小時(shí)，但建筑或容器設(shè)備未遭到破壞，仍保持完 好，盡管設(shè)計(jì)的耐火極限參數(shù)只有 2 個(gè)小時(shí)。第 7 頁 共 10 頁事實(shí)證明，蛭石水泥類涂料在多種火災(zāi)中都能發(fā)揮有效作用，災(zāi) 后不需維修或加固，這有助于將因火災(zāi)造成的停工時(shí)間和管理者的收 入損失減少到最低程度。蛭石水泥對(duì)容器設(shè)備的基體或表面沒有腐蝕性，并因其不燃性， 也不會(huì)在火災(zāi)作用下散發(fā)出有毒氣體。因此，適用于優(yōu)先考慮生命安 全的場(chǎng)所，特別適用于高強(qiáng)度火災(zāi)會(huì)嚴(yán)重破壞結(jié)構(gòu)、危脅生命的鋼制 或水泥管道的保護(hù)。蛭石水泥是無機(jī)材料，因而不隨時(shí)間變化而分解。 40 多年前采用 這種材料防護(hù)的建筑和容器設(shè)備，目前其保護(hù)層下的基體仍未受到絲 毫損壞或腐

15、蝕。唯一缺點(diǎn)是相對(duì)于水泥而言的低密度，使其易受機(jī)械 損傷。但對(duì)大部分保護(hù)對(duì)象而言，它們的強(qiáng)度和耐久性已經(jīng)足 夠 了，包括預(yù)制件和全鋼部件組裝前、不在現(xiàn)場(chǎng)就能進(jìn)行防護(hù)處理。有機(jī)防火涂料 相對(duì)于蛭石涂料而言，有機(jī)防火涂料的涂層較薄，而且對(duì)機(jī)械性 損傷具有更強(qiáng)的抵抗能力。一般分為以下幾種：膨脹型涂料 膨脹型涂料通常是環(huán)氧樹酯基材料，當(dāng)受到火焰高溫輻射時(shí)，迅 速膨脹形成具有隔熱作用的炭化層，從而在火焰和被保護(hù)基體之間筑 成了一道熱屏障。當(dāng)超過 300oC時(shí)，膨脹過程中會(huì)釋放出有毒的氣體 和煙霧。這就使得此類材料不適用于一些密閉的場(chǎng)所，如居住 單 元、緊急避難間等，這些場(chǎng)所要優(yōu)先考慮人的生命安全。膨脹型

16、涂料對(duì)鋼制體具有很好的附著力和抗碰撞性，使得它們適 用于那些經(jīng)常發(fā)生機(jī)械性碰撞的場(chǎng)所，如活動(dòng)和組裝前的部件，此類 情況下經(jīng)常會(huì)發(fā)生機(jī)械碰撞?？蓪⑵漕A(yù)制成板材，以形成抗火焰輻射第 8 頁 共 10 頁 的屏障；并可噴涂在預(yù)制的金屬板表面，對(duì)設(shè)備 （ 如事故緊急切斷閥和 操作裝置等 ） 進(jìn)行保護(hù)，以確保事故初期能使工廠或某一工藝過程緊急 安全停車，防止事故擴(kuò)大。燒蝕性涂料 此類有機(jī)涂料在火災(zāi)高溫的作用下，吸收熱量而逐漸燒蝕，由固 態(tài)變成氣態(tài)混合物，從而防止被防護(hù)基體吸收熱量而遭受破壞。與膨脹型涂料類似，燒蝕性有機(jī)涂料也有抗機(jī)械損傷性，但作用 過程比較復(fù)雜，運(yùn)用的代價(jià)較高。其微孔炭化層對(duì)水流沖擊也很敏 感。升華型涂料這類涂料中的活性成份吸熱后，會(huì)從固態(tài)直接變成氣態(tài) （升華） 。 就如同燒蝕性涂料，膨脹性添加劑也能為其提供額外的隔熱炭化層。升華性涂料的防護(hù)性能與各種組份的升華溫度，涂層厚度，被防 護(hù)體的熱容量和火災(zāi)強(qiáng)度及作用時(shí)間有關(guān)。根據(jù)其自身特性，一旦受火災(zāi)作用超過其極限時(shí)間，所有有機(jī)防 火涂料都會(huì)被燒毀，并將失去防護(hù)功能。這也是此類涂料的最大缺 陷。沒有一部法定規(guī)則涵蓋了碳?xì)浠衔锖突て髽I(yè)的管道、設(shè)備等 的火災(zāi)防護(hù)方法，但大多數(shù)