PFP涂料与被动防护.docx

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PFP涂料与被动防护

PFP涂料与被动防护

在一些高危险性的装置中，如石油化工企业，火灾不是罕见的事故，且通常比大多数只有纤维类材料燃烧的建筑火灾要严重得多。

除生命安全外，任何一个管理者都必须认真考虑的最重要问题之一是设备自身的保护。

众所周知，建筑或储存设备最有效的防火保护措施是运用被动防护手段，如使用防火涂料、防护层或预制的防护材料，它们都可以有效地阻止外部火焰的高温向建筑或设备的传递。

这些被动防火材料（简称PFPs）适用于钢制和混凝土设备、建筑和管道，也包括储存容器及其支架，以增强它们在高强度火灾下的稳定性和完整性。

一个岸上装置可能发生不同形式的火灾，如未采用PFP材料进行防护，一起严重火灾的结果可能是灾难性的。

火灾也许会从法兰或泵泄漏出的易燃物质被引燃开始，随着持续不断的泄漏，易燃物质不断补充，火灾迅速发展。

由于钢制支撑结构温度的不断上升，强度也随之下降，直至整体坍塌。

一台压力容器在此情况下，器壁的耐压强度会不断下降，而内容液体却不断膨胀，压力不断上升，当超过了已弱化的钢外壳的耐压极限时，就可能发生蒸汽爆炸。

由上可知，PFP材料在池火和喷射火的情况下都能发挥作用，此时火焰温度可以分别达到1100oC和1500oC，热量散发速率达到350kW／m2。

池火是池中易燃物质被引燃而发生的，可能是泄漏的某种化学物质。

喷射火通常是从诸如法兰处泄漏的易燃物质被引燃而发生的，而且喷射出的易燃物质通常处于高压状态。

此类火灾有很强的破坏性，能迅速使结构或容器设备毁坏。

当混凝土曝露于火灾中时，其中结合的水份迅速变成蒸汽，内部压力不断升高。

当压力超过它的承受能力时，表层开始炸裂，从而使更深层的混凝土曝露于火灾中。

随着过程的继续，结构迅速破坏，而曝露出钢筋。

虽然不太可能发生坍塌，但灾后通常需要大修，从而导致长期停工和管理者收入的减少。

材料和系统

目前有许多类型的PFP材料，在火灾中的性能也因其所使用的场所和方式的不同而有所区别。

选择合适的材料必须考虑所应用场所的特殊危险因素，通常要考虑以下几个方面的部分或全部：

▲强度

▲寿命

▲轻质

▲系统完整性

▲非腐蚀性

▲非危险性

▲易施工

▲费用

▲防火性能

火灾时，防火涂料阻止构件或容器设备温度的上升，并将其温度控制在临界点以下，以免混凝土构件或管道被迅速加热，减少发生脱落散裂的危险。

高危险性装置上最常用的一种防火涂料是无机材料，这种涂料以水泥为基体，并添加了轻质、绝热的层状蛭石为集料。

层状蛭石材料在碳氢类物质火灾中具有特定的形稳性，并能使涂料在同时遭受火灾高温和水流冲击时，缓解冷热冲击而造成的压力，同时使涂料具有隔热性能。

可预定防护等级

象所有的PFPs类材料那样，无机涂料能在火灾一定时期内确保受保护的构件或容器设备的温度低于临界温度而不发生毁坏。

除此而外，这类涂料的主要优点是能提供建筑或设备所需要的特定的防护等级，并已在英国某炼油厂最近的一次重大火灾事故中得到了证明。

这起火灾持续了近7个小时，但建筑或容器设备未遭到破坏，仍保持完好，尽管设计的耐火极限参数只有2个小时。

事实证明，蛭石水泥类涂料在多种火灾中都能发挥有效作用，灾后不需维修或加固，这有助于将因火灾造成的停工时间和管理者的收入损失减少到最低程度。

蛭石水泥对容器设备的基体或表面没有腐蚀性，并因其不燃性，也不会在火灾作用下散发出有毒气体。

因此，适用于优先考虑生命安全的场所，特别适用于高强度火灾会严重破坏结构、危胁生命的钢制或水泥管道的保护。

蛭石水泥是无机材料，因而不随时间变化而分解。

40多年前采用这种材料防护的建筑和容器设备，目前其保护层下的基体仍未受到丝毫损坏或腐蚀。

唯一缺点是相对于水泥而言的低密度，使其易受机械损伤。

但对大部分保护对象而言，它们的强度和耐久性已经足 够了，包括预制件和全钢部件组装前、不在现场就能进行防护处理。

有机防火涂料

相对于蛭石涂料而言，有机防火涂料的涂层较薄，而且对机械性损伤具有更强的抵抗能力。

一般分为以下几种：

膨胀型涂料

膨胀型涂料通常是环氧树酯基材料，当受到火焰高温辐射时，迅速膨胀形成具有隔热作用的炭化层，从而在火焰和被保护基体之间筑成了一道热屏障。

当超过300oC时，膨胀过程中会释放出有毒的气体和烟雾。

这就使得此类材料不适用于一些密闭的场所，如居住 单元、紧急避难间等，这些场所要优先考虑人的生命安全。

膨胀型涂料对钢制体具有很好的附着力和抗碰撞性，使得它们适用于那些经常发生机械性碰撞的场所，如活动和组装前的部件，此类情况下经常会发生机械碰撞。

可将其预制成板材，以形成抗火焰辐射的屏障；并可喷涂在预制的金属板表面，对设备（如事故紧急切断阀和操作装置等）进行保护，以确保事故初期能使工厂或某一工艺过程紧急安全停车，防止事故扩大。

烧蚀性涂料

此类有机涂料在火灾高温的作用下，吸收热量而逐渐烧蚀，由固态变成气态混合物，从而防止被防护基体吸收热量而遭受破坏。

与膨胀型涂料类似，烧蚀性有机涂料也有抗机械损伤性，但作用过程比较复杂，运用的代价较高。

其微孔炭化层对水流冲击也很敏感。

升华型涂料

这类涂料中的活性成份吸热后，会从固态直接变成气态（升华）。

就如同烧蚀性涂料，膨胀性添加剂也能为其提供额外的隔热炭化层。

升华性涂料的防护性能与各种组份的升华温度，涂层厚度，被防护体的热容量和火灾强度及作用时间有关。

根据其自身特性，一旦受火灾作用超过其极限时间，所有有机防火涂料都会被烧毁，并将失去防护功能。

这也是此类涂料的最大缺陷。

没有一部法定规则涵盖了碳氢化合物和化工企业的管道、设备等的火灾防护方法，但大多数管理者已认同了PFP材料在火灾中的防护功能，并在个别工程安全标准中得到反映。

所有的专利产品或系统都必须按照可接受的标准进行独立的火灾实验，如：

英国的BS476：

Par20：

AppendixD—HydrocarbonCurve，美国的ULl709等，这两个标准都是以碳氢化合物时间／温度曲线来表示碳氢化合物的燃烧情况。

尽管各种PFP涂料具有相似的防护功能，但选择合适的PFP涂料仍应纳入整体设计考虑之中。

在一套装置中选择若干种涂料和（或）系统联用并不是不常见。

依恩称：

防火涂料是化工厂应用最为有效的防火材料之一

在一些高危险性的装置中，如石油化工企业，火灾不是罕见的事故，且通常比大多数只有纤维类材料燃烧的建筑火灾要严重得多。

除生命安全外，任何一个管理者都必须认真考虑的最重要问题之一是设备自身的保护。

众所周知，建筑或储存设备最有效的防火保护措施是运用被动防护手段，如使用防火涂料、防护层或预制的防护材料，它们都可以有效地阻止外部火焰的高温向建筑或设备的传递。

这些被动防火材料（简称PFPs）适用于钢制和混凝土设备、建筑和管道，也包括储存容器及其支架，以增强它们在高强度火灾下的稳定性和完整性。

一个岸上装置可能发生不同形式的火灾，如未采用PFP材料进行防护，一起严重火灾的结果可能是灾难性的。

火灾也许会从法兰或泵泄漏出的易燃物质被引燃开始，随着持续不断的泄漏，易燃物质不断补充，火灾迅速发展。

由于钢制支撑结构温度的不断上升，强度也随之下降，直至整体坍塌。

一台压力容器在此情况下，器壁的耐压强度会不断下降，而内容液体却不断膨胀，压力不断上升，当超过了已弱化的钢外壳的耐压极限时，就可能发生蒸汽爆炸。

由上可知，PFP材料在池火和喷射火的情况下都能发挥作用，此时火焰温度可以分别达到1100oC和1500oC，热量散发速率达到350kW／m2。

池火是池中易燃物质被引燃而发生的，可能是泄漏的某种化学物质。

喷射火通常是从诸如法兰处泄漏的易燃物质被引燃而发生的，而且喷射出的易燃物质通常处于高压状态。

此类火灾有很强的破坏性，能迅速使结构或容器设备毁坏。

当混凝土曝露于火灾中时，其中结合的水份迅速变成蒸汽，内部压力不断升高。

当压力超过它的承受能力时，表层开始炸裂，从而使更深层的混凝土曝露于火灾中。

随着过程的继续，结构迅速破坏，而曝露出钢筋。

虽然不太可能发生坍塌，但灾后通常需要大修，从而导致长期停工和管理者收入的减少。

材料和系统

目前有许多类型的PFP材料，在火灾中的性能也因其所使用的场所和方式的不同而有所区别。

选择合适的材料必须考虑所应用场所的特殊危险因素，通常要考虑以下几个方面的部分或全部：

▲强度

▲寿命

▲轻质

▲系统完整性

▲非腐蚀性

▲非危险性

▲易施工

▲费用

▲防火性能

火灾时，防火涂料阻止构件或容器设备温度的上升，并将其温度控制在临界点以下，以免混凝土构件或管道被迅速加热，减少发生脱落散裂的危险。

高危险性装置上最常用的一种防火涂料是无机材料，这种涂料以水泥为基体，并添加了轻质、绝热的层状蛭石为集料。

层状蛭石材料在碳氢类物质火灾中具有特定的形稳性，并能使涂料在同时遭受火灾高温和水流冲击时，缓解冷热冲击而造成的压力，同时使涂料具有隔热性能。

可预定防护等级

象所有的PFPs类材料那样，无机涂料能在火灾一定时期内确保受保护的构件或容器设备的温度低于临界温度而不发生毁坏。

除此而外，这类涂料的主要优点是能提供建筑或设备所需要的特定的防护等级，并已在英国某炼油厂最近的一次重大火灾事故中得到了证明。

这起火灾持续了近7个小时，但建筑或容器设备未遭到破坏，仍保持完好，尽管设计的耐火极限参数只有2个小时。

事实证明，蛭石水泥类涂料在多种火灾中都能发挥有效作用，灾后不需维修或加固，这有助于将因火灾造成的停工时间和管理者的收入损失减少到最低程度。

蛭石水泥对容器设备的基体或表面没有腐蚀性，并因其不燃性，也不会在火灾作用下散发出有毒气体。

因此，适用于优先考虑生命安全的场所，特别适用于高强度火灾会严重破坏结构、危胁生命的钢制或水泥管道的保护。

蛭石水泥是无机材料，因而不随时间变化而分解。

40多年前采用这种材料防护的建筑和容器设备，目前其保护层下的基体仍未受到丝毫损坏或腐蚀。

唯一缺点是相对于水泥而言的低密度，使其易受机械损伤。

但对大部分保护对象而言，它们的强度和耐久性已经足 够了，包括预制件和全钢部件组装前、不在现场就能进行防护处理。

有机防火涂料

相对于蛭石涂料而言，有机防火涂料的涂层较薄，而且对机械性损伤具有更强的抵抗能力。

一般分为以下几种：

膨胀型涂料

膨胀型涂料通常是环氧树酯基材料，当受到火焰高温辐射时，迅速膨胀形成具有隔热作用的炭化层，从而在火焰和被保护基体之间筑成了一道热屏障。

当超过300oC时，膨胀过程中会释放出有毒的气体和烟雾。

这就使得此类材料不适用于一些密闭的场所，如居住 单元、紧急避难间等，这些场所要优先考虑人的生命安全。

膨胀型涂料对钢制体具有很好的附着力和抗碰撞性，使得它们适用于那些经常发生机械性碰撞的场所，如活动和组装前的部件，此类情况下经常会发生机械碰撞。

可将其预制成板材，以形成抗火焰辐射的屏障；并可喷涂在预制的金属板表面，对设备（如事故紧急切断阀和操作装置等）进行保护，以确保事故初期能使工厂或某一工艺过程紧急安全停车，防止事故扩大。

烧蚀性涂料

此类有机涂料在火灾高温的作用下，吸收热量而逐渐烧蚀，由固态变成气态混合物，从而防止被防护基体吸收热量而遭受破坏。

与膨胀型涂料类似，烧蚀性有机涂料也有抗机械损伤性，但作用过程比较复杂，运用的代价较高。

其微孔炭化层对水流冲击也很敏感。

升华型涂料

这类涂料中的活性成份吸热后，会从固态直接变成气态（升华）。

就如同烧蚀性涂料，膨胀性添加剂也能为其提供额外的隔热炭化层。

升华性涂料的防护性能与各种组份的升华温度，涂层厚度，被防护体的热容量和火灾强度及作用时间有关。

根据其自身特性，一旦受火灾作用超过其极限时间，所有有机防火涂料都会被烧毁，并将失去防护功能。

这也是此类涂料的最大缺陷。

没有一部法定规则涵盖了碳氢化合物和化工企业的管道、设备等的火灾防护方法，但大多数管理者已认同了PFP材料在火灾中的防护功能，并在个别工程安全标准中得到反映。

所有的专利产品或系统都必须按照可接受的标准进行独立的火灾实验，如：

英国的BS476：

Par20：

AppendixD—HydrocarbonCurve，美国的ULl709等，这两个标准都是以碳氢化合物时间／温度曲线来表示碳氢化合物的燃烧情况。

尽管各种PFP涂料具有相似的防护功能，但选择合适的PFP涂料仍应纳入整体设计考虑之中。

在一套装置中选择若干种涂料和（或）系统联用并不是不常见。