石化企业钢结构防火刍议

    石化企业作为我国的大型工业企业，生产区、储运区各类塔罐林立，输油管线纵横交错。因其原料和产品绝大多数易燃易爆，加之多为高温高压，一旦设备、管线、阀门泄漏，极易着火，火灾危险性很大，如果支撑构件烧损将会引起设备的倒塌，后果不堪设想，所以作为支撑各类设备的构架的防火显得格外重要。

　　一、钢结构的耐火特性

　　钢结构虽然具有重量轻、空间大、施工快、便于改造等优点，但钢材与其他材料一样，也会受到火灾带来的不利影响。与混凝土相比，钢材的耐火性能差。钢材虽不燃烧，但在火灾高温作用下，其力学性能、钢材的强度在0-250℃范围内基本无变化，只是在达到300℃以上强度开始下降，500℃时强度只是原来的一半，600℃时是原来强度的六分之一到七分之一，强度几乎丧失殆尽，也就是钢材的耐火极限在15分钟左右。

　　根据一些实验资料，结构用钢当温度低于300℃时，强度增加而塑性降低；当温度高于300℃时，强度降低而塑性增加。钢材的导热系数约为混凝土的40倍，当构件表面受热时，热量会很快传到其内部；加之由于钢构件由单一材料组成，温度分布均匀，截面形状呈薄壁状，受火面积大，在火灾中升温快，我国《钢结构设计规范》规定：当钢结构表面长期受辐射热达到150℃以上或在短期内可能遭到火焰作用时，应采取有效防护措施，以保证有效期内安全可靠。

　　二、钢构架的防火要求

　　规范规定在下列承重钢框架、支架、裙座、管架应覆盖耐火层：

　　1、单个容积等于或大于5m3的甲、乙A类液体设备的承重钢框架、支架、裙座；

　　2、介质温度等于或高于自燃点的单个容积等于或大于5m3的可燃液体设备承重钢框架、支架、裙座；

　　3、加热炉的钢支架；

　　4、在爆炸危险区范围内的主管廊的钢管架；

　　5、在爆炸区域内的高径比等于或大于8，且总重量等于或大于25t的非可燃介质设备的承重钢框架、支架和裙座。

　　同时规范还规定了承重钢框架、支架、裙座、管架覆盖耐火层的部位，应符合下列规定：设备承重钢框架：单层框架的梁、柱；多层框架的楼板为透空的箅子板时，地面以上10米范围的梁、柱；多层框架的楼板为封闭式楼板时，该层楼板面上的梁、柱；设备承重钢支架或加热炉钢支架：全部梁、柱；钢裙座外层未保温部分及直径大于1.2m的裙座内侧；钢管架：底层主管带的梁、柱，且不宜低于4.5m；上部设有空气冷却管的管架，其全部梁柱及斜撑均应覆盖耐火层。涂有耐火层的构件，其耐火极限不应低于1.5h。

　　三、钢构件的防火保护方法

　　1、隔热法

　　用耐火材料把构件包裹起来。包裹材料有混凝土、轻质耐火混凝土或钢丝网膜耐火砂浆等，其优点是取材方便，价格低廉，表面强度高，耐冲击，对施工技术要求不高，但比较笨重。

　　2、阻热法

　　原理是截断或阻滞火灾产生的热量向构件传输，从而使构件在规定的时间内温升不超过临界温度。其做法是在构件表面设置一层保温材料，火灾产生的高温首先传给这些保温材料，再由保温材料传给构件。由于所选保温材料导热系数均较小，所以必然能阻滞热流向构件的传输，起到保护作用。

　　3、导热法

　　就是在空心封闭截面中（主要是柱）充水，火灾时构件把吸收的热量传给水，依靠水的蒸发消耗热量或通过循环把热量导走，构件的温度可维持在100℃左右。使构架温度不至于升高到临界温度，从而起到保护作用。这种方法在实际生产中很难行得通，也不适用于室外钢构架。

　　4、喷涂法

　　用喷涂器具将防火涂料直接喷涂在构件表面，火灾时能形成耐火保护层，目前大型石化厂构架采用的方法主要有两种。

　　厚涂型防火涂料(H类)涂层厚度介于8-50mm，该类涂料密度较小，导热率低，以涂料本身的隔热性能来提高钢梁的耐火极限，耐火极限可达0.5-3h。

　　薄涂型防火涂料（B类）涂层厚度为7mm以下，该类涂料具有一定的装饰性能，以涂层遇高温时膨胀发泡所形成的耐火隔热来提高钢梁的耐火极限。它的耐火极限可达0.5-2h。因此薄涂型一般适用于室内钢结构。而石化企业火灾属于烃类火，烃类火灾与建筑火灾的主要区别是升温曲线不同，建筑火灾30min火焰温度达到700-800℃，而烃类火灾升温速度快，10min温度达到1000℃。因此薄涂型防火涂料虽然涂层薄质量轻，但这类涂料耐火极限很低，在室外使用有老化问题、在潮湿环境下膨胀的可靠性问题以及树脂分解后产生浓烟及有害气体等原因。厚涂型防火涂料的特性是它的不燃性，良好的绝缘性以及耐火时间的可选择性，涂层系无机多空绝缘材料和无机粘结剂等组成，因而无毒、无臭、不易老化、耐火可靠。因此适宜在室外及潮湿环境下使用。

　　防火涂料的一般要求原料应预先检验，不得使用石棉材料和苯类溶剂。防火涂料可使用喷涂、抹涂、辊涂、刮涂或刷涂等方法中的一种或多种方法施工，并能在通常的自然环境条件下干燥固化。防火涂料应呈碱性或偏碱性。覆层涂料应相互配套，底层涂料应能同普通防锈漆配合使用。涂层干后不应有刺激性气味，燃烧时一般不产生浓烟和有害人体健康的气味。