新型防火涂料在船舶消防工程中的应用

2017-08-22郑亚纲康新征

水上消防 2017年3期

■ 郑亚纲康新征

新型防火涂料
在船舶消防工程中的应用

■ 郑亚纲康新征

随着航运事业的迅猛发展，如何防范船舶火灾事故，降低火灾对人身和财产安全造成的损失，科学有效地防止各类火灾事故，已成为我国航运业亟需解决的难题。本文在分析船舶防火安全特点的基础上，系统介绍了美国COTE-LTM和DURABAKTM公司的船用系列防火产品，分析了该产品在国内船舶消防工程中的应用前景，为提高国内船舶的防火等级，消除我国航运业的火灾隐患，保障人身和财产安全，提供了一种可供借鉴的新方法。

船舶；耐火等级；防火涂料；纺织品；复合材料

0 引言

现代航运由于价格低、载货量大等优点，已成为国际贸易中货物运输的重要渠道。改革开放以来，我国经济蓬勃发展，对外贸易持续、快速、稳定增长，为我国航运事业的健康发展提供了难得的机遇和动力。我国有1.8万km多的海岸线和12.3万km的内河航运线，得天独厚的自然条件为发展现代航运业奠定了良好的基础。目前，中国外贸出口货物的89%由航运完成，中国国际海运船舶占世界商船队总量的10.3%，集装箱位占世界总量的20.0%，我国已成为世界航运大国之一。航运在国民经济中发挥着越来越重要的引领作用。

随着航运事业的迅猛发展，船舶消防问题日益突出，已经成为制约我国航运安全业的瓶颈。如何提高船舶的防火等级、科学有效地杜绝火灾隐患、提高国内船舶的消防水平等一系列问题，必须引起足够重视。我国于1973年3月1日加入国际海事组织（IMO），并承诺遵守《国际海上人命安全公约》（SOLAS公约）。为了更好地履行公约规定，保障人员和财产安全，我国先后颁布了《中华人民共和国海上安全交通法》《运输船舶消防管理规定》《中华人民共和国内河交通安全管理条例》等一系列法律文件，对船舶设施设备维护、船舶航行值班以及船舶消防安全管理等方面提出了详细、具体的要求，成为船舶建造、使用和维护过程中应强制遵守、执行的法规，也为我国的船舶消防工程奠定了法律基础。但由于相关工作起步晚、技术落后等原因，造成了我国在船舶防火技术和理念方面较发达国家有明显差距；另外，部分修造部门和船东存有侥幸心理，片面追求低成本，对船用防火材料缺少必要投入，因此，一旦发生各类火灾事故，极易造成人员和财产方面的重大损失。如何科学有效地防范船舶火灾事故，降低火灾损失，已成为我国航运行业亟需解决的难题。

1 船舶火灾的特点

1.1 船舶空间结构复杂狭窄，一旦发生火情，易酿成恶性伤亡事故

作为最重要的水上交通工具，船舶内部空间有限，结构设计一般比较紧凑。一艘万吨级货船上有各种不同用途的舱室和通风管筒，一旦发生火灾，油气混合物极易在内部有限空间中发生爆炸；而船上出入口狭小，舱内通道和楼梯狭窄，疏散通道较少，发生火情时，人员易产生恐慌心理，造成疏散难度增加，最终酿成恶性伤亡事故。

1.2 热传导性强，扑救难度大

金属（钢材）是建造船舶的主体材料，由于其热传导性极强，通常起火后3 min～5 min内，火源附近温度可上升至500 ℃～900 ℃，钢板被迅速加热，加热后的钢板还易引燃临近的其他可燃物质，造成连锁反应，从而扩大火势。同时，船舶既有高层建筑的高度，又有地下建筑的特点，舱室内部有大量有机化合物材料，因此，船舶火灾集高层火灾、地下火灾、化工火灾、人员密集场所火灾和仓库火灾等特点于一身，给防范和扑救造成了困难。

1.3 船舶可燃物多，蔓延速度快

虽然船舶在设计建造过程中，舱室从结构上进行了防火保护，但舱壁、衬板、天花板和镶板等材料多采用胶合板、聚氯乙烯板、聚氨酯泡沫塑料、化学纤维等进行装饰；住舱内的家具、地毯、帘布、床铺等纺织品也多为易燃物，尤其是客船，可燃装饰材料、家具和床上用品等重量约占客船自重的5%～9%，火灾隐患极大；舱室内部，电线密布，一旦发生火灾，火势会沿着机械设备、电缆线、油管线迅速向上层建筑蔓延。而且多数船舶都储存有大量燃油作为动力燃料，包括汽油、柴油、重油等，其中远洋船舶燃油储量约为船舶载重量的10%，火灾发生后很容易引起连锁爆炸。

1.4 火灾处置难度大

船舶位置不断变动，发生火灾时，消防部门无法及时到达现场组织扑救，严重影响灭火救援速度。

2 系列船用防火材料

针对船舶火灾特点，各航运大国，特别是美、英等发达国家，开展了较为系统的船舶防护研究，研制了许多具有特色的防护产品。其中，最为便捷、经济的方法是对各类易燃产品进行防火处理，提高耐火等级，阻止火势蔓延，延长火灾的疏散和扑救时间，为保证人员和财产安全争取宝贵时间。

1）涂装在船舶主体结构上的防火涂料。

火灾发生时，舱室内的温度迅速上升，由于金属材料是优良的导热体，因此船体的承重件强度会因高温而迅速下降（在没有任何保护的情况下，钢铁在500 ℃～800 ℃、15 min左右就会丧失强度），造成垮塌事故，导致人员伤亡；而且火灾引起的高温传导，会迅速引燃附近舱室的可燃物，扩大过火面积，给消防救援造成困难。

为此，在船舶设计、建造过程中，对重要舱室会进行耐火分隔，目前，国内最高的分隔等级为“A—60”，即材料在A级耐火试验中，能通过1 h（60 min）的耐火测试。而在美国，目前对耐火测试提出了更高要求，即N级耐火分隔要求，N级耐火分隔与A级耐火分隔的关键区别在于，耐火燃烧试验中前者采用快速升温的UL—1709标准作为燃烧升温条件，同时要求在试验前增加冲击试验，因而N级耐火分隔对绝热材料的性能有更高的要求。

在船体材料外表面涂装防火涂料，是达到耐火分隔最为经济便捷的方法。在众多防火涂料中，美国COTE-LTM公司的CEASEFIRETM High Performence钢结构防火涂料性能较为突出，获得了挪威船级社（DNV）和美国船级社（ABS）的认可。该涂料是一种超薄膨胀型防火阻燃涂料。与传统涂料相比，该涂料具有涂装道数少（≤3道）、膜厚低（≤1 000 μm）、膨胀系数大（≥300倍）、整体发泡均匀、导热系数低、膨胀过程中无有毒气体释放、防护效率高（在N级耐火试验条件下，能达到120 min以上的防火要求）等特点，非常适合应用于海上钻井平台、油船、液化石油气船、液化天然气船、军用舰船和其他具有较高防火要求的船舶内部，满足高端的防火需求，为船舶提供更为安全的防护效果。

2）涂装具有阻燃、防火功能的甲板防滑涂料。

由于装饰、防滑需求，目前船舶均在甲板部位铺设防滑材料，对装饰要求较高的客船、游轮等还会铺设防滑地毯和弹性防滑地板，该类材料多用聚氨酯或氯丁橡胶材料制作，一旦发生火灾，在高温供氧不足的燃烧条件下，会分解出剧毒化学气体，对人员造成严重伤害（据统计在火灾发生时，有80%以上人员死亡是由于吸入有毒气体造成的），因此有很大的安全隐患。上述问题在建筑材料中已得到重视，但在条件更为苛刻的船舶防火要求方面，反而没有引起相关单位的足够关注。

目前，国内缺少具有防火功能的防滑涂料品种。美国DURABAKTM公司的单组分聚氨酯防滑甲板涂料，通过在聚氨酯材料中混入橡胶粒子，固化成膜后，表面会形成特殊的纹理，防滑效果明显。该涂料在制作过程中，在漆膜中添加了特殊的防火阻燃助剂，能有效阻断火势蔓延，在高温条件下不会分解产生有毒气体，并且阻燃助剂会吸收化学材料燃烧分解过程中产生的有毒气体，降低烟雾的伤害，是安全、环保的防滑、阻燃地面铺设材料，非常适合于满足海上钻井平台、客轮和军舰等具有防滑、防火需求的船舶。

3）对纺织品、易燃复合材料进行防火处理。

船用纺织品和各类塑料制品是美化、装饰船舶的重要材料。船用纺织品一般由棉、毛或化学纤维制成，该类产品燃点极低，着火后会迅速蔓延，引燃其他材料；而船用塑料制品，在合适的温度下也会剧烈燃烧，释放出大量烟雾和有毒气体，为了提高相关产品的耐火等级，国内一般是添加卤代阻燃剂用以提高制成品的燃点。

目前已经证实，在高温条件下卤代阻燃剂会分解产生剧毒气体，对人员伤害极大，因此卤代阻燃剂有极大的安全隐患。因此，如何简单有效地解决纺织品的耐火问题，成为各公司研发的重点。其中美国COTE-LTM公司的Latex Coating乳胶型防火涂料适合于各类纺织品和塑料制品。该类涂料为水性涂料，使用后不会对相关产品的外观和物理性能造成影响，阻燃助剂不溶于水，使用后可反复洗涤，能有效提高相关产品的燃点和防火等级，在高温下有效阻滞火势蔓延（底材可由C级防火上升为B级以上放火），在高温和燃烧条件下，不释放有毒气体，是处理各类纺织品和塑料制品、提高其耐火等级的的良好选择，目前，该类产品已在部分海军军舰内试用，取得了良好的试验效果。

4）对电线、电缆进行防火保护。

船用电缆又称船用电力电缆，是一种用于各种船舶及海上石油平台的电力、照明和一般控制之用的电线电缆总称。船舶内部，依靠电缆将各舱室联通，船用电缆就像是人的血管和神经，将整个船舶连成一个密集的整体。电缆外部，一般为高分子绝缘材料，又称为电缆包皮，在高温或短路条件下，电线电缆包皮容易燃烧，导致火灾发生；在过火条件下，火焰会顺着电缆包皮迅速蔓延到其他舱室，因此应对电缆包皮进行防火阻燃保护。

美国COTE-LTM公司研制的Water Bone Coating防火涂料使用简单，仅需薄薄地喷涂在电缆外部，就能起到很好的防火阻燃效果，该涂料具有膜厚低、附着力强、易于施工等特点，是理想的电缆防火材料。