Современные огнезащитные покрытия для стальных конструкций и трубопроводов
Современные огнезащитные покрытия для стальных конструкций и трубопроводов[ Противопожарные и аварийно-спасательные средства, август-сентабрь 2005]
Современные огнезащитные покрытия для стальных конструкций и трубопроводов
М.М. КАЗИЕВ, Академия ГПС МЧС России
Сегодня огнезащита наружных коммуникаций технологических установок по переработке и транспортировке природного газа, нефти и нефтепродуктов является актуальной проблемой, требующей решения с помощью оптимальных защитных средств/
Для современного строительства характерно широкое применение огнезащитных составов. Проводится огнезащита несущих стальных, железобетонных и деревянных конструкций, а также ведутся работы по защите воздуховодов, дымоходов и технологических проходок в противопожарных преградах. Путем принятия данных мер решаются две задачи: во-первых, повышается устойчивость зданий и сооружений при пожаре за счет увеличения предела огнестойкости строительных конструкций; во-вторых, предотвращается развитие и распространение огня. Огнезащитные системы дают возможность в короткие сроки возводить здания из прочных металлических или облегченных железобетонных конструкций. При этом снижается массивность сооружений и сокращаются сроки строительства, что обуславливает значительный экономический эффект.
Виды огнезащитных средств.
Для обеспечения огнезащиты строительных конструкций используется ряд средств, включающих в себя вспучивающиеся краски, обмазки, штукатурные составы, минераловатные плиты, сухую штукатурку и другие материалы,- все они имеют различную эффективность, обладают своими достоинствами и недостатками.
Преимущество вспучивающихся составов заключается в том, что они существенно не увеличивают нагрузку на перекрытия и эффективны при обработке металлических балок, ферм, прогонов и других конструкций, работающих на изгиб.
В зависимости от требуемого предела огнестойкости и нагруженности конструкций толщина сухого слоя вспучивающихся красок может составлять 0,7-1,8 мм, а толщина обмазок достигать 40-50 мм. Основным недостатком вспучивающихся огнезащитных красок является их относительно невысокая огнезащитная эффективность. Например, для двутавровой балки № 20 время прогрева до 500 °С при стандартном температурном режиме и толщине сухого слоя состава около 1 мм может составлять 45 мин., а в редких случаях при толщине сухого слоя 1,2-1,4 мм -60 мин.
Значительно большей огнезащитной эффективностью обладают штукатурные составы и обмазки (чаще всего применяются для защиты вертикальных несущих конструкций). Наиболее эффективные из них могут повышать огнестойкость стальных конструкций до 4 часов. К достоинствам штукатурных составов и обмазок следует еще отнести высокую механическую прочность и долговечность, а также способность противостоять разрушению при воздействии направленного факела пламени.
Особенности пожарной опасности
В последнее время все большую актуальность приобретает проблема огнезащиты технологических установок и коммуникаций, связанных с добычей, переработкой и транспортировкой нефти, нефтепродуктов и природного газа, а также несущих конструкций автомобильных и железнодорожных тоннелей и мостовых сооружений. По трубопроводам под давлением транспортируются горючие и легковоспламеняющиеся жидкие и газообразные вещества и материалы, которые при аварии создают реактивный высокотемпературный факел пламени, способный разрушить соседние трубопроводы. Возникновение пожара в тоннелях и под мостами при возгорании транспортных средств или вагонов с нефтепродуктами приводит к сильному локальному огневому воздействию на верхние несущие конструкции. Возгорание в тоннеле или под мостом может привести к непригодности их для дальнейшей эксплуатации.
При обеспечении огнезащиты наружных транспортных коммуникаций и технологических систем следует ориентироваться на реальные и наиболее жесткие ситуации, которые могут возникнуть при пожаре. Например, при параллельной прокладке нескольких трубопроводов в случае разрушения одного трубопровода струя огня может
уничтожить и соседние, что расширит масштабы аварии. В связи с этим разработку огнезащитных составов и оценку их эффективности необходимо проводить с учетом конкретного огневого воздействия.
Оценка огнестойкости покрытия
В настоящее время в России отсутствует метод экспериментальной оценки эффективности огнезащитных составов для обработки транспортных коммуникаций. За рубежом данной проблеме уделяется большое внимание. В экономически развитых западных странах, в частности в США и Великобритании, наряду с общепринятым «стандартным» пожаром, который классифицируется как «целлюлозный», стандартизирован так называемый «углеводородный» пожар, что позволяет моделировать температурный режим, соответствующий горению нефти, нефтепродуктов или природного газа.
По сравнению со стандартным «целлюлозным» пожаром (ГОСТ 30247.0-94) при «углеводородном» пожаре температура в огневой камере через 5 минут достигает 1000°С.
Можно отметить, что в случае «углеводородного» пожара происходит стремительный рост температуры, который также сопровождается тепловым ударом пламени по верхним ограждающим конструкциям.
Оценка устойчивости и огнестойкости несущих конструкций железнодорожных и автомобильных тоннелей, а также эффективности наружных технологических установок по добыче, переработке и транспортировке газа, нефти и нефтепродуктов чаще всего производится на основе стандарта UL-1709 (Underwriters Laboratory, США). Данный стандарт определяет критерии стойкости огнезащитных покрытий при пожаре, в ходе которого температура 1000 °С достигается за первые 5 минут горения. Для оценки эффективности огнезащиты трубопроводов дополнительно применяется метод «прямого удара» реактивного пламени. Критерием эффективности огнезащитного состава служит время от начала испытания до наступления предельного состояния.
При выборе огнезащитных покрытий для наружных коммуникаций учитывается также их устойчивость к атмосферным факторам и воздействию различных сред, типичных для определенной области применения.
Качество огнезащитных покрытий определяется следующими характеристиками:
· эффективностью огнезащитного материала;
· величиной гарантированного срока службы;
· величиной срока годности состава;
· технологичностью нанесения и восстановления;
· прочностью, пластичностью;
· стойкостью к солнечному и атмосферному воздействию;
· диапазоном температур, при котором покрытие сохраняет свои огнезащитные свойства.
Рынок средств огнезащиты
В настоящее время на российском рынке представлены различные огнезащитные штукатурные составы и обмазки, которые сертифицированы в области пожарной безопасности. К ним, в частности, относятся Ругосгеtе-241 («Пирокрит-241») от фирмы «Карболайн» (США); Chartek-7 от фирмы Akzop Nobel Coating B.V. (Нидерланды); СОТЕРМ-1М производства ООО «Технотерм Групп»; «Силофор» (ТУ 1526-001-18827740-02) от компании 000 «ЛХТ» и «СОШ-1» производства 000 «КРОЗ».
Как наиболее качественные зарубежные огнезащитные покрытия, которые могут обеспечить предел огнестойкости конструкций до 4 часов, себя зарекомендовали Ругосгеtе-241 и Chartek-7.
Серия огнезащитных материалов Ругосгеtе представлена на мировом рынке уже более 30 лет и широко используется для огнезащиты несущих конструкций особо важных объектов в разных странах. Ругосгеtе-241 представляет собой однокомпонентный порошкообразный материал на основе композиции 5 типов легковесных цементов с наполнителем из слюды и стекловолокон, который смешивается с водой перед нанесением на конструкцию. Состав рекомендуется применять для обработки стальных и бетонных конструкций внутри помещений и под открытым небом. Ругосге1е-241 и Chartek-7, обладающие высокой ударной прочностью и долговечностью, очень хорошо зарекомендовали себя при использовании на нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводах, прибрежных нефтяных платформах, атомных и обычных электростанциях.
Несомненным достоинством составов Ругосгеге-241, СОШ-1 и Chartek-7 следует назвать легкий способ их нанесения — распылением или шпателем; при этом не требуется специальной грунтовки. Составы не содержат асбеста, хлоридов и сульфидов. Наносить составы на конструкции можно и в цеху, и на стройплощадке с последующей транспортировкой последних к месту монтажа. Снаружи составы могут иметь гладкую поверхность либо окрашиваться краской под нужный дизайн.
Состав Ругосге1е-241 прошел широкие испытания и сертификацию в различных международных организациях. Его испытания для стандартного и «углеводородного» пожара проведены в Великобритании международным испытательным центром Fire Insurers’ Research and Testing Organization (FIRTO). Качество состава подтверждено сертификатом Lloyd’s Register of Shipping, который включает в себя дополнительные испытания по методу «прямого удара» реактивного пламени. В настоящее время данный материал является одним из наиболее долговечных, ударопрочных и атмосфероустойчивых огнезащитных материалов на цементной основе, представленных на мировом рынке.
Отсутствие отечественных гостированных методов испытаний для наружных технологических установок и транспортных коммуникаций обуславливает необходимость учета зарубежного опыта в обеспечении необходимой и достаточной огнезащиты гражданских и промышленных объектов. Способы нанесения огнезащитного состава показаны на рис. 1-3.