船舶防火区域设置浅析

2015-01-07吴凤辉

船舶标准化工程师 2015年2期

吴凤辉

（中国舰船研究设计中心，湖北武汉 430064）

0 引言

船舶在有限的空间内装载有大量燃料、弹药等易燃易爆品，以及大批人员和高价值设备，因此火灾消防在船舶设计中必须予以重视。

在船舶设计中，火灾的应对需从“消”和“防”两个方面采取措施。其中，火灾的“消”主要指设置水消防、气体隔绝等设施以对火灾进行抑制和消除；火灾的“防”主要指通过危险区域隔离、感温感烟传感器的设置等措施防止火灾发生或范围扩大。消防工作中，一般火灾的“防”优先于“消”，而防火区域的设置即是防止火灾范围扩大的重要措施[1]。

船舶防火区域是指由舱壁、门、盖、通舱件、隔热材料等构成的具备一定防火隔热能力的舱室或区域，其作用是在发生火灾时，在一定时间内保持区域的耐火完整性，将火灾产生的烟气、热量和火焰控制在局部范围，防止火灾蔓延，为人员疏散和火灾扑灭赢得时间，以达到最大限度的减少人员伤亡和保障作战能力的目的。

1 防火区域设置规则

1.1 国际公约中规则的演变

防火区域作为船舶安全的重要保障措施，其设置与推广与《国际海上人命安全公约》（即SOLAS公约）的发展紧密联系在一起。

《国际海上人命安全公约》是国际海事组织（1959年前为英国）联合各国制定的重要海上安全公约，该公约经多次换版，逐步完善。以下针对各版公约中防火区域设置要求的演变历程进行说明和分析：

1912年，“泰坦尼克”号豪华客船的沉没引起了各国对船舶海上安全的重视。次年，在英国的推动下，13个国家在伦敦召开国际海上人命安全会议，并于1914年通过第一版《国际海上人命安全公约》[2]，其中规定“船体应划分为若干主要防火区域”，这可以认为是最早的国际化防火区域设置要求。但是，由于第一次世界大战的爆发，该条约并未得到执行。

1929年，英国推动共18个国家通过第二版《国际海上人命安全公约》，其与第一版在防火区域设置方面基本一致。由于第二次世界大战的爆发，该条约也未得到充分执行。

1948年，英国推动共30个国家通过第三版《国际海上人命安全公约》，其与第二版相比在防火区域设置方面进行了全面完善[3]。该版本已基本覆盖现代防火区域设置的主要方面，包括：“船体、上层建筑及甲板室应以‘A级’防火分隔划分为若干主竖区”，“主竖区的平均长度一般不超过40m”等。此外，各国均认为有必要进一步加强防火措施，美国提出第一类方法：“主竖区内利用次等‘B级’防火分隔划分重点防火舱室以防止火灾蔓延”；英国提出第二类方法：“设置报警器和自动洒水系统迅速扑灭火焰”；法国提出第三类方法：“设置防火分隔保护各舱主要通道”。由于美、英、法三国均不愿意放弃本国习惯而无法达成一致，相应内容仅作为参考选用规则。

1960年，新成立的国际海事组织召集共55个国家通过了第四版《国际海上人命安全公约》，该版本在防火区域设置方面变化不大，但对1948年版本中的美、英、法三国所提三类方法进行了完善，其中法国的第三类方法改进最大，其对前两类方法进行了综合，修改为“主竖区内根据舱室的重要性、大小和性质采用‘A级’或‘B级’防火分隔进一步划分，并在可能起火的处所内设置自动探火系统，但通常不设置洒水系统”。相应内容仍只作为参考选用规则。

1974年，国际海事组织召集共71个国家通过了第五版《国际海上人命安全公约》，相对第四版，其对美、英、法三国所提三类方法进行了整合和完善，将全船舱室或区域分为14类，分别提出主竖区内各类舱室或区域间舱壁或甲板的最低防火分隔等级要求。第五版《国际海上人命安全公约》通过后虽经多次修订，但框架基本固化，一直沿用至今。

《国际海上人命安全公约》1992年修正案针对主竖区的防火分隔等级进行了严格规定：“主竖区及相应阶层或壁龛的防火分隔应为‘A-60’级，且主竖区的长度最大可延伸至48 m，但要求在任一层甲板上主竖区的总面积不得大于1600 m2”。

由前述《国际海上人命安全公约》中防火区域设置规则的演变历程可以看出：

1）船舶防火区域概念的提出已有百年历史，其设置要求逐步完善，并有日趋严格以提高安全性的趋势。

2）防火区域设置规则是各国船舶设计经验的结晶，具体要求的形成往往是方案提出与协商妥协的过程。

3）防火区域的设置随着缔约国数量的增加而逐步在船舶设计中推广。截至目前，公约缔约国已超过143个。

1.2 船舶防火区域设置规范

国内外主要民用船舶规范均严格执行《国际海上人命安全公约》，包括中国船级社、劳氏船级社等所发布的民用船舶设计规范。

军用船舶虽然不受《国际海上人命安全公约》制约，但由于其规则合理并易于操作，因此中国、美国、俄罗斯、英国、法国等主要海军强国的军用规范均将其作为重要参考，并与之保持基本一致。

2 船舶防火区域的设置原则

船舶防火区域设置的基本原则如下：

1）国际公约中的规则是各国防火设计经验的总结，且经过多年应用已证明其合理性，因此，船舶设计应该尊重国际公约以及由国际公约转换而成的规范中的规则。

2）防火区域的设置需综合考虑安全需求、设计需求和使用需求。

3）防火区域的设置应与舱室或区域的功能、特性、位置、重要度、危险度等相适应。

4）防火区域、水密区域、气密区域、危险区域等各类区域的设置紧密相关，且周界在密性等方面具有一定共性，因此各类区域在保证功能实现情况下应考虑共用舱壁等措施以简化施工。

5）防火区域设置的牵涉因素很多，为减轻排水量压力、降低工程量和造价，在满足安全需求和规则要求的前提下，防火区域设置宜尽量少、防火分隔面积宜尽量小。

3 船舶防火区域设置方法

防火区域主要通过合理设置防火主竖区（或水平区）和重点防火舱室，并在其周界设置适当等级的防火分隔予以实现。

3.1 防火主竖区或水平区的设置

防火主竖区指船体、上层建筑以“A级”防火分隔划分而成的若干竖向区域，其主要目的是将全船在空间上划分为若干具有火灾隔离功能的区段，以减小局部火灾造成全船烧毁的风险。

为便于实现及管理，防火主竖区的限界防火分隔一般应结合主横水密隔壁设置，依照国际公约和规范的最新规则，其纵向最大间距为48米[4]。

在特殊情况下，若水平设置防火分隔更易于为某些重要区域提供防护，则可独立或在主竖区内设置水平区。例如船舶上层建筑与主船体间具有较小的交界面，易于结合甲板设置水平防火分隔以对上层建筑进行整体保护，则可将上层建筑设置为独立的防火水平区。

对于防火主竖区的限界防火分隔，为保证区域的完整性，其应延伸至龙骨、外板等外形边界。对于防火水平区的限界防火分隔，除延伸至外形边界外，还可延伸至相邻的两个防火主竖区限界面。

防火主竖区（或水平区）的防火分隔一般应为“A-60”级，且台阶和壁龛减至最少。若主竖区分隔一侧的处所为开敞甲板、盥洗处所、空舱、隔舱、水舱等极难发生火灾危险的处所，或者分隔两侧都是燃油舱，则该段防火分隔可为“A-0”级。

3.2 重点防火舱室的设置

防火主竖区或水平区主要针对主横水密舱段或上层建筑等独立区段进行防护，由于其覆盖空间较大，而船舶布置复杂，因此在防火主竖区或水平区内部，需进一步结合舱室的特性进行防护，以在防火主竖区或水平区内进一步降低火灾蔓延风险。

船舶需考虑设置防火分隔的重点防火舱室主要包括：

1）易燃易爆舱室

2）指挥控制舱室

3）逃生通道

易燃易爆舱室既包括本身易于发生火灾而对周围舱室产生威胁的舱室，也包括易于受周围火灾影响而发生爆炸或加重险情的舱室，具体包括弹药舱、燃料舱、制氧站、高压气瓶室等。对于易燃易爆舱室，设置防火分隔有利于防止周围区域对其的影响，或防止其对周围区域的影响。

指控舱室主要包括总指挥所、控制中心、机电集控室、损管中心等。此类舱室与保持或船的功能和性能密切相关，因此须对其设置防火分隔以在周围发生火灾情况下保证此类舱室的安全。

逃生通道主要用于保障船员在火灾情况下的安全撤离，由于其重要作用，须考虑对其设置防火分隔。

重点防火舱室与周围舱室的分隔界面根据两侧舱室的特性参照规范执行。如果在同一舱壁或甲板的较小区域内有多种防火分隔级别时，可依据具体情况将该区域确定为这几种防火级别中较高的一种防火分隔级别，以在不影响防火分隔效果的前提下简化施工操作。

3.3 耐火完整性的保障

防火分隔分为“A”级、“B”级和“C”级。“A”级分隔以钢或其它等效不燃材料制造，并要求在1小时标准耐火试验结束时能够防止烟及火焰通过，依照其在标准耐火试验中背火面温度升高不超限值的时间细化分为“A-60”、“A-30”、“A-15”、“A-0”等级别，其中数字表示背火面温度不超限值的耐火时间；“B”级分隔以不燃材料制成，并在0.5小时标准耐火试验结束时能够防止烟及火焰通过，细化分级方式与“A”级基本一致。“C”级分隔以不燃材料制成，不需要防止烟和火焰通过，也没有限制温升要求。船舶防火区域的设置主要针对“A”级防火分隔[5]。

防火分隔的耐火完整性主要指限界面上各类设施所共同具备的防火隔热特性。其需要从结构、隔热材料、舾装件、管路、电缆等多个方面综合采取措施，任何方面出现问题都将破坏防火分隔的耐火完整性[6]。

在结构方面，由于防火区域设置主要针对大型船舶，而现代大型船舶主船体结构基本为钢质材料，因此在结构上易于实现“A”级防火分隔，但应尽可能减少结构开口，并避免无配套封闭措施的开口，同时在设计及建造过程中保证相应限界面的密性。

在隔热材料方面，船舶目前应用的隔热材料主要为无机矿物类纤维制材料，基本可满足当前需求，但相关材料应用在施工、重量等方面仍存在一定改进空间。

在舾装件方面，防火分隔界面上的门、舱口和梯盖应与该处结构具有相同的耐火等级，并具有迅速封闭的能力，以在发生火灾时能够及时起到防火分隔作用。

在管路电缆贯穿方面，首先应尽可能避免或减少管路、电缆贯穿防火分隔，尤其是主竖区或水平区的防火分隔，若不可避免时需通过设置防火填料函、隔热段等方式保证该分隔的耐火完整性不受损害。