油氣田企業(yè)鋼結(jié)構(gòu)建筑超薄型防火涂料應(yīng)用探討

王昭南

摘要：鋼結(jié)構(gòu)是由鋼制材料組成的結(jié)構(gòu)，是主要的建筑結(jié)構(gòu)類型之一。結(jié)構(gòu)主要由型鋼和鋼板等制成的鋼梁、鋼柱、鋼桁架等構(gòu)件組成，各構(gòu)件或部件之間通常采用焊縫、螺栓或鉚釘連接。因其自重較輕，且施工簡便，廣泛應(yīng)用于油氣田企業(yè)計量站、廠房、活動室等領(lǐng)域。因為油氣田企業(yè)生產(chǎn)火災(zāi)風(fēng)險等級高，所以在建設(shè)鋼結(jié)構(gòu)建筑物時要尤為注意防火涂料的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：油氣田企業(yè) 鋼結(jié)構(gòu) 防火涂料

1.目前超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的應(yīng)用現(xiàn)狀

超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料主要有基體樹脂、催化劑、成碳劑、發(fā)泡劑等組成。其防護原理是當(dāng)涂料遇火侵襲時成碳劑混合發(fā)泡劑受熱可膨脹炭化形成比原始厚度大幾十倍甚至上百倍的均勻致密的蜂窩狀或海綿狀的不燃性碳質(zhì)防火隔熱層，降低鋼材的升溫，從而提高了鋼結(jié)構(gòu)的的耐火時間。按照現(xiàn)行國標，要求防火涂料的耐火極限2小時。由于超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料厚度小，可選顏色較多，裝飾性很好，可達到一般建筑涂料的效果，施工的工程總造價大大低于厚型和薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，因此目前在油氣田企業(yè)的鋼結(jié)構(gòu)建筑物中廣泛被使用。

2.目前超薄型防火涂料在油氣田企業(yè)鋼結(jié)構(gòu)建筑中應(yīng)用存在的問題

2.1 安全性問題

超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料一般由膨脹阻燃體系、阻燃增效劑、填料、助劑和溶劑等組成，遇火時可膨脹炭化形成比原涂層大幾十倍甚至上百倍的均勻致密的蜂窩狀或海綿狀的不燃性碳質(zhì)防火隔熱層，延緩鋼材的溫升，提高了鋼構(gòu)件的耐火極限。從其構(gòu)成組份可以分析看出，防火涂料中的阻燃成分遇火加熱產(chǎn)生膨脹，但是在膨脹過程中可能會釋放出氮氧化物、氮氫化物，這些物質(zhì)同火災(zāi)中的某些物質(zhì)混合會產(chǎn)生大量的有毒氣體，這些有毒企業(yè)不僅對企業(yè)員工逃離現(xiàn)場產(chǎn)生危害，還會對消防人員進入火場救援產(chǎn)生意想不到的危險。

2.2 耐久性問題

目前，無論何種防火涂料，其檢測報告中給出的耐火極限均是其使用前的檢測結(jié)果，而火災(zāi)的發(fā)生時間是不可預(yù)料的，在經(jīng)過不同的使用年限后，防火涂料的防火性能是需要驗證的。我國的東北和西北地區(qū)的油氣田企業(yè)，自然環(huán)境對鋼結(jié)構(gòu)建筑物的影響因素很大，特別是在西北地區(qū)，當(dāng)?shù)氐臍夂蛲歉吆?、高熱交替、長年風(fēng)沙較大，防火涂料受到自然環(huán)境因素影響往往能改變其防護效果，但目前沒有一個準確實驗來檢測環(huán)境對其耐用程度的影響程度，如果火災(zāi)發(fā)生時，防火涂料已因老化或其它原因而失去其應(yīng)有的防火性能，后果是不堪設(shè)想的。

2.3 測試方法存在的問題

鋼結(jié)構(gòu)防火涂料是一種功能性涂料，其性能主要包括兩大方面：一是理化性能，它表現(xiàn)在涂料在應(yīng)對環(huán)境變化，基材結(jié)構(gòu)應(yīng)力變化等各種因素的能力；二是耐火性能，它反映的是涂料抵抗火災(zāi)侵襲的能力，將規(guī)定的構(gòu)件，涂以固定厚度的防火涂料，按時間—溫度標準曲線進行耐火試驗，以構(gòu)件受火直至失去支持能力到被破壞所用的時間，它是防火涂料的主要指標。

在耐火試驗中，構(gòu)件所加載荷和升溫曲線是試驗的兩個重要條件。相同構(gòu)件，施加同樣載荷，若采用不同的升溫曲線所測得的耐火極限是不同的。我國耐火試驗的升溫曲線是按ISO834時間-溫度標準曲線進行的。試驗以木質(zhì)纖維為燃燒介質(zhì)（標準火），而實際石化企業(yè)是以油、氣為燃燒介質(zhì)的烴類火。因此，同樣耐火極限的防火涂料因其應(yīng)用環(huán)境不同、受火類型不同，對基材的保護作用也就不同。

3.提高油氣田企業(yè)鋼結(jié)構(gòu)超薄型防火涂料綜合性能的技術(shù)途徑

3.1 改進傳統(tǒng)的化學(xué)膨脹體系，推廣使用可膨脹石墨防火涂料

傳統(tǒng)的化學(xué)膨脹體系，由催化劑、成炭劑和發(fā)泡劑組成。催化劑主要是由聚磷酸銨構(gòu)成，成炭劑為季戊四醇，發(fā)泡劑為三聚氰胺，它們均有一定的吸濕性。所以目前的一些催化劑不一定適用于油氣田企業(yè)的鋼結(jié)構(gòu)建筑的涂刷。此外，油氣田企業(yè)中的鋼結(jié)構(gòu)建筑普遍存在火災(zāi)風(fēng)險等級高的情況，在涂料配方中應(yīng)盡量不用或減少會產(chǎn)生有毒氣體物質(zhì)，引入能夠抵抗烴類火燃燒物質(zhì)，并能產(chǎn)生較強的紅外反射作用。而如果在涂料配方中加入能分解釋放出二氧化碳氣體的材料，將有利于終止燃燒。

可膨脹石墨防火涂料是一種新型防火涂料，與傳統(tǒng)的化學(xué)膨脹型防火涂料相比，其在降解性、阻燃性、耐老化性、耐候性等方面具有突出優(yōu)點，是一種值得廣泛推廣的新型膨脹型防火涂料。不過，可膨脹石墨防火涂料有一個缺點，當(dāng)石墨膨脹之后遇到熱氣流沖擊，會從基材上脫落，所以必須要對其添加粘合劑以防止脫落，同時在其涂料中添加聚磷酸銨和聚氨酯會起到很好的阻燃效果。

3.2 開發(fā)適用于油氣田企業(yè)使用的防火涂料專用新型樹脂，提高涂層的綜合性能

涂料用樹脂是使涂料牢固附著在被保護物表面形成連續(xù)薄膜的主要物質(zhì)，為了提高其隔熱阻火性能，生產(chǎn)廠家會在配方中添加防火添加劑?，F(xiàn)實情況是油氣田企業(yè)鋼結(jié)構(gòu)建筑物一旦發(fā)生火災(zāi)，通常會出現(xiàn)其火災(zāi)蔓延迅速，燃燒物質(zhì)基本為烴類物質(zhì)，燃燒溫度高。部分區(qū)域可能產(chǎn)生爆炸，產(chǎn)生強熱氣流。因此，應(yīng)結(jié)合油氣田火災(zāi)特點，有針對性地開發(fā)油氣田企業(yè)防火涂料專用樹脂，并在其中合理搭配防火添加劑，筆者認為可在當(dāng)中添加能夠提高防火組分之間產(chǎn)生良好的協(xié)同效應(yīng)的物質(zhì)，從而提高炭化層的強度。加入能夠受熱分梯度溶解的填充料，能夠在遇火侵襲時能夠分層阻燃，不斷消耗熱能，降低燃燒溫度，從而延緩基材的升溫速度。

4.結(jié)語

隨著當(dāng)今我們對鋼結(jié)構(gòu)防火涂料研究的不斷深入，特別是油氣田企業(yè)的已建和在建的鋼結(jié)構(gòu)建筑物不斷增多，，超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料在油氣田企業(yè)應(yīng)用中的耐候性和使用壽命方面仍缺乏足夠的實驗數(shù)據(jù)，從防火保護實際出發(fā)，研制開發(fā)符合油氣田企業(yè)實際情況的鋼結(jié)構(gòu)防火涂料已迫在眉睫，相信隨著材料學(xué)的不斷發(fā)展和更多更廣泛的耐火實驗的測試，鋼結(jié)構(gòu)防火涂料目前遇到的問題將會逐漸得以解決，也將會在油氣田企業(yè)的建設(shè)中更為更普及的應(yīng)用。

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