CSTM-耐火型氣凝膠復(fù)合制品編制說明

團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《耐火型氣凝膠復(fù)合制品》編制說明標(biāo)準(zhǔn)編制組2021年11月

團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《耐火型氣凝膠復(fù)合制品》編制說明概述隨著我國社會經(jīng)濟(jì)及科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，國家在船舶、建筑及新基建等重點(diǎn)工程領(lǐng)域不斷增加科研、資金、政策等方面的支持，對各領(lǐng)域建設(shè)項(xiàng)目的安全性能、產(chǎn)品輕量化以及節(jié)能減排等方面提出了更高的要求。氣凝膠復(fù)合材料具有容重輕、防水防火、隔聲吸聲的特點(diǎn)，且在無煙無毒無刺激、無二次污染、安裝簡便以及使用壽命長等方面尤為突出，因此氣凝膠復(fù)合材料將逐步應(yīng)用于人民生活的方方面面。在船舶領(lǐng)域，隨著國民對于郵輪旅游休閑文化的了解不斷加深，郵輪旅游的需求量正在與日俱增。根據(jù)2018年9月交通運(yùn)輸部等十部委聯(lián)合印發(fā)的《關(guān)于促進(jìn)我國郵輪經(jīng)濟(jì)發(fā)展的若干意見》，明確提出促進(jìn)我國郵輪經(jīng)濟(jì)升級發(fā)展的主要任務(wù)，預(yù)計到2035年，我國郵輪市場要成為全球最具活力市場之一，年載客量將達(dá)到1400萬人次。通過將氣凝膠復(fù)合材料應(yīng)用于大型郵輪，不僅能夠有效防火絕熱，還能減輕船體重量，防水防潮，有效隔聲減震，顯著增加艙室舒適度。通過不斷研制新型郵輪用材料，不僅能夠打破歐洲國家在郵輪制造領(lǐng)域寡頭壟斷的局面，更能讓我國在大型郵輪領(lǐng)域搶占先機(jī)，擁有話語權(quán)。與此同時，在船舶油輪方面，由于我國對石油的需求量不斷增長,己經(jīng)成為全球除了美國以外的第二個石油消耗大國。我國很大一部分原油都從國外進(jìn)口,其中90%需依賴于國際油輪運(yùn)輸。在石油的運(yùn)輸過程中，油輪儲油倉如果溫度稍微低一些，貨油很容易凝固；在油輪卸貨過程中，必須在合適的時間在保證安全的情況下對貨油加熱。將氣凝膠復(fù)合材料用于油船，無疑最能夠符合油輪用材料在防火、保溫、隔熱方面的要求。氣凝膠復(fù)合材料其不燃性能、輕質(zhì)、厚度薄、無毒無腐蝕等特性，不僅可以有效防止原油固化，提高運(yùn)輸安全性，更能減少能源損耗，減輕船體重量，提高油輪運(yùn)輸效率。在建筑應(yīng)用場景中，由于氣凝膠復(fù)合材料各項(xiàng)性能優(yōu)越，能夠適用于建筑外墻、內(nèi)墻、樓面和屋頂?shù)刃枰阑鸩课?，滿足建筑防火需求，最大程度的降低經(jīng)濟(jì)損失，保障人員的安全，有效減少建材的使用量，降低能耗。在交通車輛等應(yīng)用場景中，氣凝膠材料主要應(yīng)用于汽車防火隔熱保溫降噪層、大容量電池組防水防火保溫盒、危險化學(xué)品運(yùn)輸車槽罐等部位，能夠有效解決因“熱失控”而引發(fā)的汽車起火和爆炸事故，在保證電池低溫環(huán)境下的使用性能的同時，還能為空間有限的電池包節(jié)省更多空間。目前市面上應(yīng)用較多的氣凝膠材料多以玻璃纖維氈為基材與二氧化硅基氣凝膠復(fù)合而成，其主要針對于工業(yè)管道保溫、建筑保溫應(yīng)用場景，性能也較為優(yōu)異，雖有部分產(chǎn)品滿足船舶設(shè)計需求，但產(chǎn)品在船舶、建筑等領(lǐng)域防火分隔的應(yīng)用場景中，到目前為止全世界范圍內(nèi)尚無相關(guān)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，給供需雙方交付驗(yàn)收帶來不便。而國內(nèi)現(xiàn)行的關(guān)于氣凝膠的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)GB/T34336-2017《納米孔氣凝膠復(fù)合絕熱制品》僅適用于高溫工業(yè)管道及設(shè)備保溫等應(yīng)用場景，且與船舶、建筑等防火的應(yīng)用場景相比，性能要求上有較大差別。因此，制定一套符合船舶、建筑等領(lǐng)域防火分隔用氣凝膠材料的標(biāo)準(zhǔn)是現(xiàn)實(shí)所需、大勢所趨。此項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的制定將對船舶、建筑等領(lǐng)域防火分隔用氣凝膠制品的分類、性能要求、試驗(yàn)方法等提出適合應(yīng)用的要求，填補(bǔ)氣凝膠產(chǎn)品在防火分隔應(yīng)用場景的空白，將引導(dǎo)耐火型氣凝膠復(fù)合制品的生產(chǎn)和規(guī)范，健全耐火型氣凝膠制品的驗(yàn)收工作，確保在船舶、建筑等領(lǐng)域用于防火分隔的優(yōu)質(zhì)氣凝膠材料的供給。工作簡況鑒于以上情況，上海大音希聲新型材料有限公司于2019年底向CSTM/FC03/TC05絕熱及吸聲材料標(biāo)準(zhǔn)委員會提出了《耐火型氣凝膠復(fù)合制品》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)編制計劃。2020年初，絕熱及吸聲材料標(biāo)準(zhǔn)委員會向CSTM標(biāo)準(zhǔn)委員會申報該項(xiàng)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)建議。2020年4月8日，CSTM標(biāo)準(zhǔn)委員會發(fā)布材試標(biāo)字〔2020〕48號文“關(guān)于CSTM標(biāo)準(zhǔn)下達(dá)《耐火型氣凝膠復(fù)合制品》的立項(xiàng)公告”，下達(dá)了團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)制定計劃《耐火型氣凝膠復(fù)合制品》，計劃號：CSTMLX030500394-2020，由上海大音希聲新型材料有限公司負(fù)責(zé)起草。起草單位在計劃下達(dá)后，組建了標(biāo)準(zhǔn)編制小組，編寫了草案，并于2021年4月23日在上海召開工作組會，對標(biāo)準(zhǔn)草案、驗(yàn)證試驗(yàn)情況進(jìn)行了討論，并提出了部分修改意見。標(biāo)準(zhǔn)編制組根據(jù)會議精神以及成員意見進(jìn)行了部分驗(yàn)證試驗(yàn)的補(bǔ)充，并對標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了修改，最終形成了標(biāo)準(zhǔn)征求意見稿。標(biāo)準(zhǔn)的編制原則標(biāo)準(zhǔn)文本按照GB/T1.1—2020給出的規(guī)則進(jìn)行編制。標(biāo)準(zhǔn)文本的編寫格式依照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)和編寫》。對于能夠采用GB/T34336—2017標(biāo)準(zhǔn)中的指標(biāo)和試驗(yàn)方法，將積極采用。對不能夠采用或不符合我國行業(yè)內(nèi)實(shí)際使用要求的指標(biāo)，要根據(jù)材料實(shí)際運(yùn)用的目的，進(jìn)行針對性試驗(yàn)，并依據(jù)驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果對指標(biāo)進(jìn)一步調(diào)整，兼顧指標(biāo)的合理性和先進(jìn)性，確保制品在使用過程中達(dá)到其使用目的。本標(biāo)準(zhǔn)與國內(nèi)同類標(biāo)準(zhǔn)的對比目前國內(nèi)僅有GB/T34336-2017一項(xiàng)氣凝膠產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，本標(biāo)準(zhǔn)性能與其對比見表1：表1本標(biāo)準(zhǔn)與GB/T34336-2017指標(biāo)對比內(nèi)容GB/T34336-2017標(biāo)準(zhǔn)要求本標(biāo)準(zhǔn)要求檢測標(biāo)準(zhǔn)定義通過溶膠凝膠法，將增強(qiáng)材料與溶膠復(fù)合，然后用一定的干燥方式使氣體取代凝膠中的液相形成的納米級多孔復(fù)合制品，簡稱氣凝膠制品。耐火型氣凝膠復(fù)合制品：用于船舶、建筑等防火分隔的氣凝膠復(fù)合材料。-分類產(chǎn)品按產(chǎn)品形式分為：氈、板、異形制品。產(chǎn)品按分類溫度分為以下四種：—Ⅰ型，使用溫度不超過200℃；—Ⅱ型，使用溫度不超過450℃；—Ⅲ型，使用溫度不超過650℃；—Ⅳ型，由廠家標(biāo)稱使用溫度，高于650℃。產(chǎn)品按導(dǎo)熱系數(shù)分為A類，B類，S類。產(chǎn)品按形態(tài)分為氈和異形制品。產(chǎn)品按耐火等級分為：A-15級、A-30級和A-60級。-導(dǎo)熱系數(shù)W/m?K平均溫度25℃A類≤0.021B類≤0.023S類≤0.017平均溫度300℃A類≤0.036B類≤0.042平均溫度500℃A類≤0.072B類≤0.084平均溫度（25±2）℃：≤0.021，平均溫度500℃：≤0.065。按GB/T10294或GB/T10295的規(guī)定，按實(shí)測厚度進(jìn)行測試，以GB/T10294為仲裁方法。測試時冷熱板溫差不超過30℃。不燃性無要求內(nèi)容允許值按照國際海事組織（IMO）《2010年國際耐火試驗(yàn)程序應(yīng)用規(guī)則》（2010年FTP規(guī)則）附件1第1部分的要求進(jìn)行。爐內(nèi)平均溫升（℃）≤30試樣表面平均溫（℃）≤30連續(xù)火焰平均時間（s）≤10試樣質(zhì)量平均損失（%）≤50耐火等級無要求標(biāo)稱耐火等級應(yīng)符合國際海事組織（IMO）《2010年國際耐火試驗(yàn)程序應(yīng)用規(guī)則》（2010年FTP規(guī)則）附件1第3部分的“A-15”、“A-30”、“A-60”級的耐火要求。按照國際海事組織《2010年國際耐火試驗(yàn)程序應(yīng)用規(guī)則》（2010年FTP規(guī)則）附件1第3部分的要求進(jìn)行試驗(yàn)。質(zhì)量吸濕率%≤5與國標(biāo)一致。按GB/T5480-2017第7章的規(guī)定。密度實(shí)測體積密度與標(biāo)稱體積密度的偏差應(yīng)不大于15%。實(shí)測體積密度與標(biāo)稱體積密度的偏差應(yīng)不大于10%。按GB/T34336-2017附錄A的規(guī)定。振動質(zhì)量損失率%≤1.0與國標(biāo)一致按GB/T34336-2017附錄B的規(guī)定?？估瓘?qiáng)度kPaⅠ、Ⅱ、Ⅲ型的橫向、縱向抗拉強(qiáng)度均應(yīng)不小于200kPa，Ⅳ型的橫向、縱向抗拉強(qiáng)度均應(yīng)不小于21kPa。與國標(biāo)Ⅳ型一致按GB/T17911-2006第9章的規(guī)定。隔聲量dB無要求材料與(4.5±0.5)mm鋼板復(fù)合后，隔聲量應(yīng)不小于45dB。按ISO10140-2的規(guī)定進(jìn)行檢測，參照ISO717-1進(jìn)行單值評價。石棉含量無要求應(yīng)不含石棉按ISO22262-1的規(guī)定。本標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容說明下面根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的條目對標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容進(jìn)行說明。1.范圍規(guī)定如下：“本文件規(guī)定了耐火型氣凝膠復(fù)合制品的術(shù)語和定義、分類和標(biāo)記、性能要求、試驗(yàn)方法、檢測規(guī)則、標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸及貯存。本文件適用于耐火型氣凝膠復(fù)合制品?！痹诜秶?，明確規(guī)定了本標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍，是“耐火型氣凝膠復(fù)合制品”。其中“耐火型”“氣凝膠”“復(fù)合制品”明確的規(guī)定了本標(biāo)準(zhǔn)的適用對象。2.規(guī)范性引用文件主要內(nèi)容是標(biāo)準(zhǔn)引用的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)及試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)。3.術(shù)語和定義術(shù)語和定義引用了兩項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn)：GB/T4132-2015《絕熱材料及其術(shù)語》是絕熱材料行業(yè)的術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)，GB/T34336-2017《納米孔氣凝膠復(fù)合絕熱制品》是一個包含了納米孔氣凝膠復(fù)合絕熱制品的術(shù)語和定義、分類和標(biāo)記、要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則、標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸及貯存的國家標(biāo)準(zhǔn)，本文件中尺寸及體積密度試驗(yàn)方法引用了該標(biāo)準(zhǔn)的附錄A，振動質(zhì)量損失率試驗(yàn)方法引用了該標(biāo)準(zhǔn)的附錄B。本文件中明確了“耐火型氣凝膠復(fù)合制品”是指用于用于船舶、建筑等防火分隔的氣凝膠復(fù)合材料。4.分類和標(biāo)記4.1分類產(chǎn)品按產(chǎn)品形式分為：氈和異形制品。產(chǎn)品按耐火等級分為：A-15級、A-30級和A-60級。4.2標(biāo)記產(chǎn)品標(biāo)記由：產(chǎn)品名稱、標(biāo)稱密度、標(biāo)稱尺寸、耐火等級和本標(biāo)準(zhǔn)號五部分組成。5性能要求5.1外觀表面應(yīng)平整，不得有妨礙使用的污跡、破損。與GB/T34336-2017一致。5.2尺寸及允許偏差5.2.1氈尺寸及允許偏差應(yīng)符合表2的規(guī)定。與GB/T34336-2017對氈的要求基本一致。表2尺寸及允許偏差 單位為毫米項(xiàng)目規(guī)格允許偏差長度——不允許負(fù)偏差寬度——+15-3厚度δδ＜5+1.5不允許負(fù)偏差5≤δ＜10+1.5-1.0δ≥10+2.0-1.05.2.2異形制品異形制品的尺寸及允許偏差由供需雙方確定。與GB/T34336-2017一致。5.3導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)熱系數(shù)的要求應(yīng)符合表3的規(guī)定。常溫（25±2）℃導(dǎo)熱系數(shù)應(yīng)不大于0.021/m?K，與GB/T34336-2017A類一致，高溫500℃導(dǎo)熱系數(shù)應(yīng)不大于0.065W/m?K。表3耐火型氣凝膠復(fù)合制品的導(dǎo)熱系數(shù)要求名稱導(dǎo)熱系數(shù)（W/m?K）平均溫度（25±2）℃平均溫度500℃耐火型氣凝膠復(fù)合制品≤0.021≤0.0655.4不燃性不燃性的要求應(yīng)符合表4的規(guī)定。滿足國際海事組織（IMO）《2010年國際耐火試驗(yàn)程序應(yīng)用規(guī)則》(2010年FTP規(guī)則)附件1第1部分要求。表4耐火型氣凝膠復(fù)合制品的不燃性要求內(nèi)容允許值爐內(nèi)平均溫升（℃）≤30試樣表面平均溫升（℃）≤30連續(xù)火焰平均時間（s）≤10試樣質(zhì)量平均損失（%）≤505.5耐火等級標(biāo)稱耐火等級應(yīng)符合國際海事組織（IMO）《2010年國際耐火試驗(yàn)程序應(yīng)用規(guī)則》（2010年FTP規(guī)則）附件1第3部分的“A-15”、“A-30”、“A-60”級耐火分隔的要求。耐火等級的規(guī)定對于耐火型氣凝膠復(fù)合制品的應(yīng)用十分必要，更高的耐火等級要求意味著對于船舶、建筑等耐火分隔的安全性有了進(jìn)一步保障。目前，國際海事組織（IMO）《2010年國際耐火試驗(yàn)程序應(yīng)用規(guī)則》（2010年FTP規(guī)則）有明確且具體的針對耐火等級明確的性能衡準(zhǔn)及試驗(yàn)方法，非常具有參考價值。5.6質(zhì)量吸濕率應(yīng)不大于5.0%。與GB/T34336-2017一致。防水性能也是絕熱材料非常重要的一個性能，吸水吸濕不但會降低絕熱材料的性能，還可能會對整個絕熱結(jié)構(gòu)產(chǎn)生損害。標(biāo)準(zhǔn)要求在有防水防潮要求時，質(zhì)量吸濕率應(yīng)不大于5.0%。5.7密度實(shí)測體積密度與標(biāo)稱體積密度的偏差應(yīng)不大于10%。密度的試驗(yàn)方法按GB/T34336-2017附錄A的規(guī)定，具體驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果如下：序號標(biāo)稱密度(kg/m3)實(shí)測密度(kg/m3)對應(yīng)檢測報告是否符合要求1200182南玻院1112885是2200192南玻院19050666是3200197南玻院19091284是4200203南玻院19030273是5200204中船檢測J1703-148是6200207南玻院14111219是7200210南玻院16060880是5.8振動質(zhì)量損失率應(yīng)不大于1.0%。此項(xiàng)指標(biāo)制定的主要原因是客戶非常關(guān)注氣凝膠的一個特點(diǎn)：掉粉，就是氣凝膠制品在運(yùn)輸和施工過程中會有部分氣凝膠粉掉落，一方面對工人的健康不利，另一方面也有對產(chǎn)品性能損失的擔(dān)憂。目前，在GB/T34336-2017中有明確規(guī)定該性能的要求及測試方法，且同樣適用于耐火型氣凝膠復(fù)合制品中。5.9抗拉強(qiáng)度橫向、縱向抗拉強(qiáng)度應(yīng)不小于21kPa?？估瓘?qiáng)度對于氈類產(chǎn)品有著明確的意義。在管道施工過程中，為了將氈類裹緊在管道上，不可避免的要對氣凝膠氈進(jìn)行拉扯，如果抗拉強(qiáng)度不能達(dá)到要求，則會產(chǎn)生拉斷的現(xiàn)象。在管道升降溫過程中，整個管道會產(chǎn)生膨脹和收縮的現(xiàn)象，也會對外面包裹的氣凝膠氈產(chǎn)生拉伸應(yīng)力，所以要求氣凝膠氈在橫縱兩個方向均有一定的抗拉強(qiáng)度。由于耐火型氣凝膠復(fù)合制品的基材不僅限于玻璃纖維，也可能是其他增強(qiáng)類纖維，因此根據(jù)驗(yàn)證試驗(yàn)的結(jié)果，標(biāo)準(zhǔn)要求與GB/T34336-2017Ⅳ型一致，要求耐火型氣凝膠氈橫向、縱向的抗拉強(qiáng)度均不小于21kPa。5.10隔聲量材料與(4.5±0.5)mm鋼板復(fù)合后，隔聲量應(yīng)不小于45dB。由于耐火型氣凝膠復(fù)合制品應(yīng)用于船舶、建筑等耐火分隔部位，其安裝要求需滿足（IMO）國際海事組織2010年國際耐火試驗(yàn)程序應(yīng)用規(guī)則對耐火分隔（艙壁及甲板）的要求，而防火分隔（艙壁及甲板）的試驗(yàn)裝置要求材料需與厚度為（4.5±0.5）mm的鋼板復(fù)合（如圖1為防火分隔試驗(yàn)對板厚的規(guī)定，圖2為防火分隔試驗(yàn)裝置尺寸圖），因此本文件要求防火型氣凝膠復(fù)合制品在與厚度為（4.5±0.5）mm的鋼板復(fù)合后，隔聲量應(yīng)不小于45dB。艙壁板最小高度應(yīng)為所制造板的標(biāo)準(zhǔn)高度，尺寸為2,400mm。構(gòu)芯的總尺寸在寬度和高度上均應(yīng)比試樣的總尺寸小20mm，構(gòu)芯的其他尺寸如下：—板厚：鋼4.5±0.5mm鋁6.0±0.5m