5.6 钢结构耐火保护
5.6.1 无耐火保护层的钢柱,其构件的耐火极限只有0.25h左右,在火灾中很容易丧失强度而坍塌。因此,为避免产生二次灾害,使承重钢结构能在一般火灾事故中,在一定时间内,仍保持必需的强度,故规定应采取耐火保护措施。
此条中“承重”的概念为直接承受设备或管道重量,“非承重”的概念为仅承受人员操作平台或承受和传递水平荷载,不直接承受设备或管道重量。
为避免火灾事故时跨越装置区、罐区消防车道的钢管架坍塌而影响消防车通行的情况发生,增加了跨越装置区、罐区消防车道的钢管架耐火保护要求;
爆炸危险区范围内的高径比等于或大于8的设备承重钢构架,一旦倒塌会造成较大范围的次生危害。
在爆炸危险区范围内,毒性为极度或高度危害的物料设备的承重钢构架、支架、裙座,一旦倒塌会造成环境污染、人员中毒。本条为强制性条文,必须严格执行。
5.6.2 耐火层包括:水泥砂浆、保温砖、耐火涂料等。标准火灾(即建筑火灾)与烃类火灾的主要区别是升温曲线不同,标准火灾的升温曲线,在30min时的火焰温度约700℃~800℃;而烃类火灾的升温曲线,在10min时的火焰温度便达到1000℃。石油化工企业的火灾绝大多数是烃类火灾。因此,耐火层选用应适用于烃类火灾,且其耐火极限不应低于2h。建筑物的钢构件耐火极限执行相关规范。耐火层的覆盖范围是根据我国的生产实践,结合 API Publ 2218《Fireproofing Practices in Petroleum and Petrochemical Processing Plants》(炼油和石油化工厂防火)确定的。钢结构需覆盖耐火层的范围举例如下:
1 支承设备钢构架:
(1)单层构架见图1:
图1 单层构架
(2)多层构架的楼板为透空的钢格板时,见图2;
图2 多层构架(楼板为透空的钢格扳)
(3)多层构架的楼板为封闭式楼板时,见图3;
图3 多层构架(楼板为封闭式楼板)
(4)上部设有空气冷却器的构架,见图3A;
图3A 上部有空气冷却器的构架
(5)操作温度等于或高于自燃点的可燃液体设备上方,布置操作温度低于自燃点的甲、乙、丙类可燃液体设备的构架,见图3B。
图3B 操作温度等于或高于自燃点的可燃液体设备上方,布置操作温度低于自燃点的甲、乙、丙类可燃液体设备的构架
2 支承设备钢支架见图4。
图4 支承设备钢支架
3 钢裙座外侧未保温部分及直径大于1.2m的裙座见图5。
图5 钢裙座
4 钢管架见图6、图7、图8。
图6 钢管架Ⅰ
图7 钢管架Ⅱ
上述举例中除另有要求外,承重钢构架、支架及管架的下列部位,可不覆盖耐火层:
(1)不直接承受或传递设备、管道垂直荷载的次梁、联系梁;
(2)用于支承楼板、钢格板的梁;
(3)仅用于抵抗风和地震荷载的支撑;
(4)卧式设备和换热器的鞍座。
图8 钢管架Ⅲ
5 加热炉及乙烯裂解炉见图9。
图9 加热炉及乙烯裂解炉
加热炉的钢结构不宜做整体耐火保护,是由于加热炉炉膛内的温度较高,且钢结构有一部分热量需要散出。如果将加热炉的钢结构包严进行耐火保护处理,热量散发不出去,会造成钢结构温度升高,在钢结构上将产生附加的温度应力,不利于安全。参照美国API Publ 2218《炼油和石油化工厂的防火》的规定,以及国外加热炉专业公司防火的通用做法,故对本条进行修改。