?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(簡稱PFPs)適用于鋼制和混凝土設(shè)備、建筑和管道,也包括儲存容器及其支架,以增強(qiáng)它們在高強(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)重火災(zāi)的結(jié)果可能是災(zāi)難性的?;馂?zāi)也許會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。一臺壓力容器在此情況下,器壁的耐壓強(qiáng)度會不斷下降,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。
??? 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。
??? 可預(yù)定防護(hù)等級
??? 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,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所,特別適用于高強(qiáng)度火災(zāi)會嚴(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蝕。唯一缺點(diǎn)是相對于水泥而言的低密度,使其易受機(jī)械損傷。但對大部分保護(hù)對象而言,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)場就能進(jìn)行防護(hù)處理。
??? 有機(jī)防火涂料
??? 相對于蛭石涂料而言,有機(jī)防火涂料的涂層較薄,而且對機(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所,如居住? 單元、緊急避難間等,這些場所要優(yōu)先考慮人的生命安全。
??? 膨脹型涂料對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)械性碰撞的場所,如活動(dòng)和組裝前的部件,此類情況下經(jīng)常會發(fā)生機(jī)械碰撞。可將其預(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。其微孔炭化層對水流沖擊也很敏感。