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石油天然氣和化工工業(yè)生產(chǎn)設施在實際生產(chǎn)中，存在著烴類液體可能發(fā)生泄露產(chǎn)生火焰進而引發(fā)火災的危險。此類火災的特點是升溫快速，在幾分鐘內(nèi)即可升高到1100℃。這些生產(chǎn)設施需要根據(jù)火災場景范圍、防火需求、烴類火焰類型，需要選擇被動防火等級及相應材料。

在實際的工程設計中，烴類火焰根據(jù)有壓力和無壓力可以分為池火和噴射火焰。池火在5min內(nèi)溫度就可以達到1100℃，熱流密度達到150Kw/m2以上；噴射火焰主要是源自壓力氣體、液化石油氣、液化天然氣等，其火焰溫度可達到1200℃，熱流密度達到300Kw/m2。噴射火焰最早是在1987年北海石油阿爾法平臺事故中發(fā)現(xiàn)并引起重視。

Alpha平臺起火坍塌

今天，我們結合烴類火焰被動防火設計經(jīng)驗，搜集整理后來為大家介紹下烴類火焰防火材料，同時對池火和噴射火焰烴類火焰材料測試標準進行對比分析，為行業(yè)內(nèi)防烴類火焰設計選擇提供參考。

烴類火焰防火材料

目前市場烴類防火材料類型主要包括密實混凝土、輕質混凝土、可噴涂防火材料、預成型防火材料、防火卷材。石油天然氣鋼結構防烴類火焰多采用可噴涂的防火材料、混凝土材料。其中可噴涂的防火材料是密實混凝土、蛭石水泥、膨脹型防火涂料。

防烴類火涂層特性

從上圖可以看出，環(huán)氧膨脹型涂層在涂層密度、施工性、防腐性和結合強度等方面具有突出優(yōu)勢，特別是其同時具有優(yōu)良的彈性和柔韌性，涂層在海洋波浪和風載荷作用下不出現(xiàn)裂紋。而水泥基和蛭石防火涂層其附著力和機械性能差，容易在長途運輸或者海運中出現(xiàn)裂紋，通常作為組裝現(xiàn)場施工的首選材料，混凝土和蛭石水泥的密度會增加設備支撐部位的荷載，故優(yōu)先選擇膨脹型防火涂料。

防火材料烴類火焰測試標準

防火材料應按相應標準規(guī)定的程序進行測試和評估，以表明材料如何在真實的烴類火焰中工作。目前耐烴類火焰材料測試標準中主要以美標、歐標或者國際標準化組織的標準為主。

烴類池火火焰測試標準，主要包括UL 1709 《應用于鋼結構的防火材料的快速升溫火焰測試標準》、BS 476-20/ISO 834/GB/T9978《建筑構件耐火試驗方法》、ASTM E 1529《探究大型烴類池火對結構單元和組合體的影響標準測試方法》、SY/T 7396-2017《石油天然氣工業(yè)陸上生產(chǎn)設施被動防火推薦作法》、GA/T 714《構件用防火保護材料快速升溫耐火試驗方法》、ASTM E 1725 《電力系統(tǒng)部件用耐火阻隔系統(tǒng)的火焰測試標準方法》、UL 2196 《防火電纜測試標準》；

烴類噴射火焰測試標準，主要包括NFPA 290—2009《應用于液化氣罐的被動防火材料的測試標準》、ISO 22899-1《被動防火材料的耐噴射火焰測定》和OTI 95 634-1996 噴射火試驗（海洋工程技術報告-offshore technology information）。

烴類防火材料測試標準特點

UL 1709《結構鋼用防火材料快速升溫火焰測試標準》

UL 1709為快速升溫測試模擬烴類池火條件試驗標準。它將受保護鋼柱置于5min內(nèi)達到1093°C的熱通量中，受測防火構造承受205kw/m2的熱通量。5min后直到測試結束,爐內(nèi)溫度保持恒定。鋼基材的平均溫度達到538°C時結束。UL 1709（或等效標準）可作為結構性支撐的防火系統(tǒng)標準測試。

型材大尺寸池火測試

ASTM E 1529《大型烴類池火結構件及其組件標準測試方法》

ASTM E1529是應用于石油天然氣行業(yè)烴類池火條件下的結構件及其組件受大型自由燃燒外部液態(tài)烴類池火作用的響應情況。溫度和升溫速率與UL 1709基本相同，但UL1709標準下熱通量比ASTM E1529條件下熱通量高30%，為158 kW/m2。

該測試程序評估用于室外的防火材料且推薦系列加速耐候和老化試驗，是可作為結構性支撐的防火系統(tǒng)標準測試。

ASTM E 1725 《電力系統(tǒng)部件用耐火阻隔系統(tǒng)的火焰測試標準方法》

ASTM E 1725是為測量和描述材料、產(chǎn)品或組合體在可控條件下加熱和遇火響應而設計的。它可使用 ASTM E 119或ASTM E 1529溫度曲線中的任意一種。對石油天然氣行業(yè)陸上生產(chǎn)設施來說，規(guī)定使用ASTM E 1529 “池火” 標準條件。該測試測量電力系統(tǒng)部件的平均溫度達到高于初始溫度的139°C時所需的時間。

UL 2196 《防火電纜測試標準》

UL 2196 《防火電纜測試標準》有兩種可供選擇的溫度曲線：“正常溫度曲線”與UL 263(ASTM E 119)相同；“快速升溫曲線”與UL 1709 （以及ASTM E 1529）相同。石油天然氣行業(yè)，宜使用“快速升溫曲線”。

電纜防火測試

噴射火防火測試

英國健康安全執(zhí)行局制定被動防火材料性能的噴射火測試程序。為提供統(tǒng)一的被動防火材料性能測試結果，開發(fā)出小型、中型和大型規(guī)模的測試。其中，小型規(guī)模噴射火耐火測試與大規(guī)模測試的結果具有很強的相關度，得到了廣泛使用。

NFPA 290《應用于液化氣罐的被動防火材料的測試標準》是一個更小規(guī)模的噴射火測試程序。ISO 22899-1《被動防火漆材料的耐噴射火焰測定》是一個中型規(guī)模噴射火測試國際標準，其基于OTI 95 634的噴射火測試，是優(yōu)先采用的噴射火測試程序。

涂層耐噴射火焰測試的噴射液體或者氣體流在噴嘴以音速噴出，對防火構造沖擊速度為4m/s。火焰溫度1400℃，熱通量 317kW/m2，從被測試樣抵御高速氣流沖擊能力和熱通量兩方面考驗其抵御火災侵蝕的能力。

噴射火試驗

其他與防火相關的性能測試

除了防火性能，防火涂層的耐循環(huán)老化，密度，吸水率、冷熱循環(huán)性能、附著力、消防水的沖擊性能等性能也需要進行測試。

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其他與防火相關測試標準