中美氣體滅火設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)對比

(中國船舶重工集團(tuán)公司 第七二六研究所,上海 201108)

在出口項目中，一般依照國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)要求，對氣體滅火設(shè)備提出試驗項目、試驗參數(shù)等技術(shù)要求，在項目實施中會選用符合國外標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備。因此，會出現(xiàn)依照國外標(biāo)準(zhǔn)檢驗的設(shè)備是否能滿足中國國家標(biāo)準(zhǔn)要求，以及是否需要按照國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)重新檢驗所有技術(shù)參數(shù)的問題。

氣體滅火設(shè)備多樣，涉及國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)多達(dá)20多篇[1]，以比較有代表性的化學(xué)滅火劑滅火設(shè)備(FM-200、哈龍滅火設(shè)備等)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對比，主要對GB25972[2]與UL2166[3]、FM5600[4]標(biāo)準(zhǔn)的試驗項目和試驗參數(shù)進(jìn)行對比。考慮到美國FM、UL認(rèn)證機(jī)構(gòu)認(rèn)可度和權(quán)威度較高，因此，以國家標(biāo)準(zhǔn)作為比較基礎(chǔ)，將氣體滅火設(shè)備劃分為五類設(shè)備(壓力容器、瓶組及閥件、非金屬部件、啟動部件、噴頭及設(shè)計軟件)，針對這五類設(shè)備，在試驗項目、試驗參數(shù)兩個方面，分別對比UL、FM認(rèn)證機(jī)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)與國家標(biāo)準(zhǔn)的測試科目類型、測試要求、檢驗要求等試驗要求之間的差異。

1 美國標(biāo)準(zhǔn)介紹

美國UL、FM認(rèn)證機(jī)構(gòu)在消防設(shè)備壓力容器方面的標(biāo)準(zhǔn)都參照DOT標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。在氣體滅火設(shè)備方面中、美參照標(biāo)準(zhǔn)見表1。

美國保險商實驗室(underwriter laboratories Inc,UL)認(rèn)證在美國屬于非強(qiáng)制性認(rèn)證，主要檢測和認(rèn)證產(chǎn)品安全性能。

表1 中、美氣體滅火設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)

美國工商業(yè)保險公司(factory mutual,FM)結(jié)合了保險和工程技術(shù)服務(wù)，通過工程技術(shù)服務(wù)來提供資產(chǎn)防損的解決方案，對可能引起火災(zāi)的任何事物都很敏感。

美國交通部(united stated department of transportation,DOT)的認(rèn)證是一個自認(rèn)證過程，由廠家按照公布的法規(guī)自行確定產(chǎn)品是否符合標(biāo)準(zhǔn)，認(rèn)證過程中由企業(yè)對數(shù)據(jù)負(fù)責(zé)，DOT不監(jiān)督測試過程。市場監(jiān)管非常嚴(yán)格，美國相關(guān)機(jī)構(gòu)每年定期進(jìn)行抽檢,一旦發(fā)現(xiàn)不符合，處罰很嚴(yán)厲。

2 壓力容器標(biāo)準(zhǔn)對比

GB25972無縫鋼瓶規(guī)定引用[5]、GB5099[6]標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，焊接鋼瓶應(yīng)用GB150、GB5100[7]標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，美國UL和FM標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定壓力容器參考DOT標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，分別為DOT3AA[8]和DOT4BW[9]。

2.1 無縫鋼瓶

GB5099進(jìn)行的試驗和檢驗項目有：拉伸試驗(包括抗拉強(qiáng)度、屈服應(yīng)力和伸長率)、沖擊試驗、冷彎試驗、壓扁試驗、硬度測定、金相試驗、底部解剖、無損探傷、水壓試驗、氣密試驗、爆破試驗、疲勞循環(huán)試驗。

DOT-3AA(無縫鋼瓶標(biāo)準(zhǔn))進(jìn)行的試驗和檢驗項目有：拉伸試驗(包括抗拉強(qiáng)度、屈服應(yīng)力、伸長率和斷而收縮率)、壓扁試驗、硬度測定、無損探傷、水壓試驗和氣密試驗、爆破試驗[10]。

在試驗參數(shù)方面，GB5099規(guī)定水壓試驗是公稱工作壓力的1.5倍，保壓1 min，壓力表針不回降，殘余變形率不大于3%；氣密性試驗是公稱工作壓力的1.5倍，瓶體不應(yīng)出現(xiàn)泄漏；爆破檢測壓力值為不低于公稱工作壓力的2.55倍。而DOT-3AA規(guī)定強(qiáng)度試驗和氣密性實驗的試驗壓力為公稱工作壓力的5/3倍，爆破壓力為公稱工作壓力的3倍。

和GB85099比較，DOT3AA減少了沖擊試驗、金相試驗、底部解剖試驗試驗，但是在水壓試驗、爆破試驗的壓力等級要求方面高于國內(nèi)。

2.2 焊接鋼瓶

GB5100規(guī)定[11]具體要求如下。

1)材料要求:鋼瓶主體材料化學(xué)成分和力學(xué)性能的驗證試驗。

2)焊接工藝試板力學(xué)性能試驗：拉伸試驗、彎曲試驗、沖擊試驗。

3)焊縫射線檢測：主體縱環(huán)焊縫射線檢測。

4)母材和焊接接頭力學(xué)性能試驗：進(jìn)行母材拉力試驗、焊接接頭拉力、彎曲和沖擊試驗。

5)尺寸檢驗:測厚和結(jié)構(gòu)尺寸檢查。

6)水壓試驗：試驗壓力為1.5倍公稱工作壓力，公稱容積小于或等于150 L的鋼瓶，至少為30 s，對公稱容積大于150 L的鋼瓶，保壓時間為1～3 min。

7)氣密性試驗：試驗壓力為公稱工作壓力，保壓1～3 min。

8)爆破試驗：在鋼瓶工作壓力1.5倍下，容積殘余變形率不大于10%；鋼瓶爆破壓力實測值不應(yīng)小于3倍的公稱工作壓力且不小于5 MPa。

9)疲勞試驗：對封頭凸面承壓的鋼瓶，進(jìn)行12 000次循環(huán)疲勞試驗驗證。

在DOT4BW標(biāo)準(zhǔn)中，在設(shè)計、材料、焊接工藝評定、工藝、尺寸檢驗方面都有要求，與國家標(biāo)準(zhǔn)差別不大。但是在水壓試驗、爆破試驗方面規(guī)定，所有鋼瓶都必須進(jìn)行至少2倍公稱工作壓力的水壓試驗，且無缺陷顯示；以不超過500只(含500只)連續(xù)生產(chǎn)的成品鋼瓶為一批隨意抽取一只鋼瓶做4倍工作壓力的水壓試驗，應(yīng)無爆破現(xiàn)象。

在試驗項目方面中美差別不大，但是在水壓試驗、爆破試驗要求方面，DOT標(biāo)準(zhǔn)要求比GB5100高。

3 關(guān)于瓶組及閥件

中美標(biāo)準(zhǔn)的試驗項目見表2。

表2 瓶組及閥件試驗項目和試驗參數(shù)對比

從試驗項目上，UL、FM試驗項目較多，增加了長時間泄漏測試、30天泄漏測試項目、沖擊試驗，其中單獨規(guī)定了安全閥動作試驗，雖然GB25972沒單獨規(guī)定容器安全閥動作壓力，但是相應(yīng)的壓力容器標(biāo)準(zhǔn)有規(guī)定。

從試驗參數(shù)方面，UL、FM標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定工作可靠性試驗是500次，而GB25972規(guī)定是100次；UL、FM標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定耐鹽霧腐蝕試驗時間是240 h，而GB25972是24 h；并且，UL、FM標(biāo)準(zhǔn)的1年期長時間泄漏測試、30天溫度循環(huán)泄漏測試，比國內(nèi)24 h的溫度循環(huán)測試要求高。同時，UL、FM標(biāo)準(zhǔn)還增加了10g加速度5 000次的沖擊試驗。從試驗項目和試驗參數(shù)方面看，UL、FM標(biāo)準(zhǔn)明顯高于GB25972要求。

4 關(guān)于非金屬部件/元件

非金屬部件包括連接軟管、釋放軟管等，中美標(biāo)準(zhǔn)試驗項目和試驗參數(shù)見表3。

表3 非金屬部件/元件試驗項目和試驗參數(shù)對比

在試驗項目方面，UL、FM標(biāo)準(zhǔn)比GB25972增加了耐紫外線和水測試、彈性測試檢測項目；在試驗試驗參數(shù)方面，GB25972老化試驗在140 ℃溫箱內(nèi)進(jìn)行240 h，而UL、FM標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定過了在100 ℃溫箱內(nèi)進(jìn)行180天，且UL、FM標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定了720紫外線老化試驗和3 000次循環(huán)彎曲試驗。試驗項目和參數(shù)，UL、FM標(biāo)準(zhǔn)比GB25972標(biāo)準(zhǔn)要求高。

5 關(guān)于啟動部件

中美標(biāo)準(zhǔn)試驗項目和試驗參數(shù)見表4。

在試驗項目方面，UL、FM標(biāo)準(zhǔn)增加了電動部分啟動電壓測試、先導(dǎo)啟動的時間偏差，從細(xì)節(jié)方面限定了啟動部件的電氣性能、聯(lián)動性能。在試驗參數(shù)方面，UL、FM標(biāo)準(zhǔn)的耐鹽霧腐蝕試驗更苛刻。

6 關(guān)于噴嘴和計算軟件

噴嘴試驗項目及參數(shù)對比見表5。

表5 噴嘴試驗項目及參數(shù)對比

從試驗項目和試驗參數(shù)對比來看，UL、FM標(biāo)準(zhǔn)與GB25972差異不大。但是FM、UL標(biāo)準(zhǔn)除了對設(shè)備有相關(guān)試驗要求，還對設(shè)計軟件有要求，國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)未對設(shè)備廠商的設(shè)計軟件進(jìn)行要求。

在設(shè)計軟件方面，UL、FM都要求進(jìn)行設(shè)計軟件測試，要求設(shè)備廠商提供邊界極限參數(shù)，如最大/最小噴放時間、最大/最小管路流速、三通頭的最大/最小流量分流等。在設(shè)備廠商提供的邊界極限參數(shù)內(nèi)，利用設(shè)備廠商的設(shè)計工具能精確預(yù)測釋放時間、噴嘴壓力及每個噴嘴滅火劑分配情況。

除了軟件功能方面要求，還對軟件精度進(jìn)行了要求，要求預(yù)測值與實測值相比，噴放時間誤差在±1 s以內(nèi)、滅火劑分配的誤差在±10%以內(nèi)、噴嘴壓力誤差在±10%以內(nèi)、每個滅火劑噴放重量與實際測量的誤差的標(biāo)準(zhǔn)偏差不超過5%。

7 結(jié)論

在試驗項目種類、試驗參數(shù)要求方面，F(xiàn)M、UL標(biāo)準(zhǔn)的要求高于GB25972標(biāo)準(zhǔn)。同時，UL、FM標(biāo)準(zhǔn)更加側(cè)重可靠性要求，如500次動作試驗、非金屬部件的3 000次循環(huán)彎曲試驗等，并且UL、FM標(biāo)準(zhǔn)要求設(shè)備廠商提供設(shè)計軟件及邊界參數(shù)，并對設(shè)計軟件的功能、性能進(jìn)行了要求，進(jìn)一步在軟件設(shè)計層面提高了設(shè)計可靠性。

因此，獲得FM、UL認(rèn)證的氣體滅火設(shè)備，可以滿足國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)要求，在工程項目中，可以根據(jù)實際需要，按照國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)要求對設(shè)備的檢驗試驗項目進(jìn)行考量。同時，F(xiàn)M、UL標(biāo)準(zhǔn)在可靠性方面檢驗方法及檢驗要求，值得國內(nèi)同行借鑒。