新型防火涂料在船舶消防工程中的應(yīng)用

■ 鄭亞綱 康新征

新型防火涂料
在船舶消防工程中的應(yīng)用

■ 鄭亞綱 康新征

隨著航運事業(yè)的迅猛發(fā)展，如何防范船舶火災(zāi)事故，降低火災(zāi)對人身和財產(chǎn)安全造成的損失，科學(xué)有效地防止各類火災(zāi)事故，已成為我國航運業(yè)亟需解決的難題。本文在分析船舶防火安全特點的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)介紹了美國COTE-LTM和DURABAKTM公司的船用系列防火產(chǎn)品，分析了該產(chǎn)品在國內(nèi)船舶消防工程中的應(yīng)用前景，為提高國內(nèi)船舶的防火等級，消除我國航運業(yè)的火災(zāi)隱患，保障人身和財產(chǎn)安全，提供了一種可供借鑒的新方法。

船舶；耐火等級；防火涂料；紡織品；復(fù)合材料

0 引 言

現(xiàn)代航運由于價格低、載貨量大等優(yōu)點，已成為國際貿(mào)易中貨物運輸?shù)闹匾?。改革開放以來，我國經(jīng)濟蓬勃發(fā)展，對外貿(mào)易持續(xù)、快速、穩(wěn)定增長，為我國航運事業(yè)的健康發(fā)展提供了難得的機遇和動力。我國有1.8萬km多的海岸線和12.3萬km的內(nèi)河航運線，得天獨厚的自然條件為發(fā)展現(xiàn)代航運業(yè)奠定了良好的基礎(chǔ)。目前，中國外貿(mào)出口貨物的89%由航運完成，中國國際海運船舶占世界商船隊總量的10.3%，集裝箱位占世界總量的20.0%，我國已成為世界航運大國之一。航運在國民經(jīng)濟中發(fā)揮著越來越重要的引領(lǐng)作用。

隨著航運事業(yè)的迅猛發(fā)展，船舶消防問題日益突出，已經(jīng)成為制約我國航運安全業(yè)的瓶頸。如何提高船舶的防火等級、科學(xué)有效地杜絕火災(zāi)隱患、提高國內(nèi)船舶的消防水平等一系列問題，必須引起足夠重視。我國于1973年3月1日加入國際海事組織（IMO），并承諾遵守《國際海上人命安全公約》（SOLAS公約）。為了更好地履行公約規(guī)定，保障人員和財產(chǎn)安全，我國先后頒布了《中華人民共和國海上安全交通法》《運輸船舶消防管理規(guī)定》《中華人民共和國內(nèi)河交通安全管理條例》等一系列法律文件，對船舶設(shè)施設(shè)備維護、船舶航行值班以及船舶消防安全管理等方面提出了詳細、具體的要求，成為船舶建造、使用和維護過程中應(yīng)強制遵守、執(zhí)行的法規(guī)，也為我國的船舶消防工程奠定了法律基礎(chǔ)。但由于相關(guān)工作起步晚、技術(shù)落后等原因，造成了我國在船舶防火技術(shù)和理念方面較發(fā)達國家有明顯差距；另外，部分修造部門和船東存有僥幸心理，片面追求低成本，對船用防火材料缺少必要投入，因此，一旦發(fā)生各類火災(zāi)事故，極易造成人員和財產(chǎn)方面的重大損失。如何科學(xué)有效地防范船舶火災(zāi)事故，降低火災(zāi)損失，已成為我國航運行業(yè)亟需解決的難題。

1 船舶火災(zāi)的特點

1.1 船舶空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜狹窄，一旦發(fā)生火情，易釀成惡性傷亡事故

作為最重要的水上交通工具，船舶內(nèi)部空間有限，結(jié)構(gòu)設(shè)計一般比較緊湊。一艘萬噸級貨船上有各種不同用途的艙室和通風(fēng)管筒，一旦發(fā)生火災(zāi)，油氣混合物極易在內(nèi)部有限空間中發(fā)生爆炸；而船上出入口狹小，艙內(nèi)通道和樓梯狹窄，疏散通道較少，發(fā)生火情時，人員易產(chǎn)生恐慌心理，造成疏散難度增加，最終釀成惡性傷亡事故。

1.2 熱傳導(dǎo)性強，撲救難度大

金屬（鋼材）是建造船舶的主體材料，由于其熱傳導(dǎo)性極強，通常起火后3 min～5 min內(nèi)，火源附近溫度可上升至500 ℃～900 ℃，鋼板被迅速加熱，加熱后的鋼板還易引燃臨近的其他可燃物質(zhì)，造成連鎖反應(yīng)，從而擴大火勢。同時，船舶既有高層建筑的高度，又有地下建筑的特點，艙室內(nèi)部有大量有機化合物材料，因此，船舶火災(zāi)集高層火災(zāi)、地下火災(zāi)、化工火災(zāi)、人員密集場所火災(zāi)和倉庫火災(zāi)等特點于一身，給防范和撲救造成了困難。

1.3 船舶可燃物多，蔓延速度快

雖然船舶在設(shè)計建造過程中，艙室從結(jié)構(gòu)上進行了防火保護，但艙壁、襯板、天花板和鑲板等材料多采用膠合板、聚氯乙烯板、聚氨酯泡沫塑料、化學(xué)纖維等進行裝飾；住艙內(nèi)的家具、地毯、簾布、床鋪等紡織品也多為易燃物，尤其是客船，可燃裝飾材料、家具和床上用品等重量約占客船自重的5%～9%，火災(zāi)隱患極大；艙室內(nèi)部，電線密布，一旦發(fā)生火災(zāi)，火勢會沿著機械設(shè)備、電纜線、油管線迅速向上層建筑蔓延。而且多數(shù)船舶都儲存有大量燃油作為動力燃料，包括汽油、柴油、重油等，其中遠洋船舶燃油儲量約為船舶載重量的10%，火災(zāi)發(fā)生后很容易引起連鎖爆炸。

1.4 火災(zāi)處置難度大

船舶位置不斷變動，發(fā)生火災(zāi)時，消防部門無法及時到達現(xiàn)場組織撲救，嚴重影響滅火救援速度。

2 系列船用防火材料

針對船舶火災(zāi)特點，各航運大國，特別是美、英等發(fā)達國家，開展了較為系統(tǒng)的船舶防護研究，研制了許多具有特色的防護產(chǎn)品。其中，最為便捷、經(jīng)濟的方法是對各類易燃產(chǎn)品進行防火處理，提高耐火等級，阻止火勢蔓延，延長火災(zāi)的疏散和撲救時間，為保證人員和財產(chǎn)安全爭取寶貴時間。

1）涂裝在船舶主體結(jié)構(gòu)上的防火涂料。

火災(zāi)發(fā)生時，艙室內(nèi)的溫度迅速上升，由于金屬材料是優(yōu)良的導(dǎo)熱體，因此船體的承重件強度會因高溫而迅速下降（在沒有任何保護的情況下，鋼鐵在500 ℃～800 ℃、15 min左右就會喪失強度），造成垮塌事故，導(dǎo)致人員傷亡；而且火災(zāi)引起的高溫傳導(dǎo)，會迅速引燃附近艙室的可燃物，擴大過火面積，給消防救援造成困難。

為此，在船舶設(shè)計、建造過程中，對重要艙室會進行耐火分隔，目前，國內(nèi)最高的分隔等級為“A—60”，即材料在A級耐火試驗中，能通過1 h（60 min）的耐火測試。而在美國，目前對耐火測試提出了更高要求，即N級耐火分隔要求，N級耐火分隔與A級耐火分隔的關(guān)鍵區(qū)別在于，耐火燃燒試驗中前者采用快速升溫的UL—1709標(biāo)準(zhǔn)作為燃燒升溫條件，同時要求在試驗前增加沖擊試驗，因而N級耐火分隔對絕熱材料的性能有更高的要求。

在船體材料外表面涂裝防火涂料，是達到耐火分隔最為經(jīng)濟便捷的方法。在眾多防火涂料中，美國COTE-LTM公司的CEASEFIRETM High Performence鋼結(jié)構(gòu)防火涂料性能較為突出，獲得了挪威船級社（DNV）和美國船級社（ABS）的認可。該涂料是一種超薄膨脹型防火阻燃涂料。與傳統(tǒng)涂料相比，該涂料具有涂裝道數(shù)少（≤3道）、膜厚低（≤1 000 μm）、膨脹系數(shù)大（≥300倍）、整體發(fā)泡均勻、導(dǎo)熱系數(shù)低、膨脹過程中無有毒氣體釋放、防護效率高（在N級耐火試驗條件下，能達到120 min以上的防火要求）等特點，非常適合應(yīng)用于海上鉆井平臺、油船、液化石油氣船、液化天然氣船、軍用艦船和其他具有較高防火要求的船舶內(nèi)部，滿足高端的防火需求，為船舶提供更為安全的防護效果。

2）涂裝具有阻燃、防火功能的甲板防滑涂料。

由于裝飾、防滑需求，目前船舶均在甲板部位鋪設(shè)防滑材料，對裝飾要求較高的客船、游輪等還會鋪設(shè)防滑地毯和彈性防滑地板，該類材料多用聚氨酯或氯丁橡膠材料制作，一旦發(fā)生火災(zāi)，在高溫供氧不足的燃燒條件下，會分解出劇毒化學(xué)氣體，對人員造成嚴重傷害（據(jù)統(tǒng)計在火災(zāi)發(fā)生時，有80%以上人員死亡是由于吸入有毒氣體造成的），因此有很大的安全隱患。上述問題在建筑材料中已得到重視，但在條件更為苛刻的船舶防火要求方面，反而沒有引起相關(guān)單位的足夠關(guān)注。

目前，國內(nèi)缺少具有防火功能的防滑涂料品種。美國DURABAKTM公司的單組分聚氨酯防滑甲板涂料，通過在聚氨酯材料中混入橡膠粒子，固化成膜后，表面會形成特殊的紋理，防滑效果明顯。該涂料在制作過程中，在漆膜中添加了特殊的防火阻燃助劑，能有效阻斷火勢蔓延，在高溫條件下不會分解產(chǎn)生有毒氣體，并且阻燃助劑會吸收化學(xué)材料燃燒分解過程中產(chǎn)生的有毒氣體，降低煙霧的傷害，是安全、環(huán)保的防滑、阻燃地面鋪設(shè)材料，非常適合于滿足海上鉆井平臺、客輪和軍艦等具有防滑、防火需求的船舶。

3）對紡織品、易燃復(fù)合材料進行防火處理。

船用紡織品和各類塑料制品是美化、裝飾船舶的重要材料。船用紡織品一般由棉、毛或化學(xué)纖維制成，該類產(chǎn)品燃點極低，著火后會迅速蔓延，引燃其他材料；而船用塑料制品，在合適的溫度下也會劇烈燃燒，釋放出大量煙霧和有毒氣體，為了提高相關(guān)產(chǎn)品的耐火等級，國內(nèi)一般是添加鹵代阻燃劑用以提高制成品的燃點。

目前已經(jīng)證實，在高溫條件下鹵代阻燃劑會分解產(chǎn)生劇毒氣體，對人員傷害極大，因此鹵代阻燃劑有極大的安全隱患。因此，如何簡單有效地解決紡織品的耐火問題，成為各公司研發(fā)的重點。其中美國COTE-LTM公司的Latex Coating乳膠型防火涂料適合于各類紡織品和塑料制品。該類涂料為水性涂料，使用后不會對相關(guān)產(chǎn)品的外觀和物理性能造成影響，阻燃助劑不溶于水，使用后可反復(fù)洗滌，能有效提高相關(guān)產(chǎn)品的燃點和防火等級，在高溫下有效阻滯火勢蔓延（底材可由C級防火上升為B級以上放火），在高溫和燃燒條件下，不釋放有毒氣體，是處理各類紡織品和塑料制品、提高其耐火等級的的良好選擇，目前，該類產(chǎn)品已在部分海軍軍艦內(nèi)試用，取得了良好的試驗效果。

4）對電線、電纜進行防火保護。

船用電纜又稱船用電力電纜，是一種用于各種船舶及海上石油平臺的電力、照明和一般控制之用的電線電纜總稱。船舶內(nèi)部，依靠電纜將各艙室聯(lián)通，船用電纜就像是人的血管和神經(jīng)，將整個船舶連成一個密集的整體。電纜外部，一般為高分子絕緣材料，又稱為電纜包皮，在高溫或短路條件下，電線電纜包皮容易燃燒，導(dǎo)致火災(zāi)發(fā)生；在過火條件下，火焰會順著電纜包皮迅速蔓延到其他艙室，因此應(yīng)對電纜包皮進行防火阻燃保護。

美國COTE-LTM公司研制的Water Bone Coating防火涂料使用簡單，僅需薄薄地噴涂在電纜外部，就能起到很好的防火阻燃效果，該涂料具有膜厚低、附著力強、易于施工等特點，是理想的電纜防火材料。

3 結(jié) 語

船舶防火關(guān)系到人民的生命和財產(chǎn)安全，各方面應(yīng)高度關(guān)注，在加強安全督查、完善防火措施的前提下，相關(guān)部門應(yīng)杜絕僥幸心理，加大防火材料的投入，全面消除船舶火災(zāi)隱患，提高船用材料的防火等級，防患于未然，才能最大限度地保證航運安全。