5船舶结构与消防安全

船舶结构防火主讲：王炳辉宁波大学海运学院一、概述船舶作为水上运输工具,承担着大量的货物运输,为社会经济的发展起着极其重要的作用。现代船舶随着技术的发展,规模更大,功能更齐全,船舶的种类多种多样,复杂的结构和众多的设备也给船舶带来了更多的火灾危险。国际海上人命安全公约(SOLAS74)及其修正案设有专章(第II-2章)对船舶的结构、消防设备及脱险设施按客船、油船、一般货船等船舶种类分门别类作出了规定。与陆地建筑物相同,船上的防火安全遵循三大基本原则。火警预防措施(预防)。火警控制措施(火警探测及救火)。火警失控时的脱险措施(脱险)。船舶在建造过程中,通过结构和设备等防范措施,使船舶在航行或停泊时可以充分发挥自身的各种机能,达到安全防火目的。充分了解船舶的特殊性及船上的消防设备,对制定船舶防火安全措施十分重要,而且当火灾发生时也有助于灭火、脱险工作。普通货船结构有一个共同点,就是所用材料都是热传导系数较高的钢材。这意味着一旦发生火灾,火势很容易从一个舱室蔓延到另一个舱室,并且火灾区周边的通道温度会骤升,加剧灭火、脱险工作的难度。船舶结构形式不仅立体、多层,而且还属于封闭型,通道狭窄且复杂。要靠近火灾现场灭火或从外部灭火,行动会受到很大限制。救助工作的困难程度不言而喻,同时也给灭火、救助工作带来极大的危险。普通商船是从事人和物的海上运输工作,一般设有三种处所,动力供给、主机机舱(机器处所),居住生活区(起居处所)和装载货物区(装货处所)。以上三种处所由于结构不同、火灾性质不同,因此要采取不同的防范措施。二、结构特征船舶各处所内部结构会直接影响到火警探测、烟气流动、灭火、救助及脱险等各个方面。机器处所的特征虽然机器处所由多层甲板构成,但并不是用甲板按水平方向分隔成小空间,中央部位从舱底一直通到顶(船楼及甲板室)。在这个没有隔断的空间安装着主机、发电机、锅炉、配电屏、油柜、油泵等诸多极易成为起火源及容易产生易燃气体的机器设备。为了帮助内燃机燃烧,通常机舱内配有大功率鼓风机通风换气。因此,此处是船舶上最易发生火灾的区域。起居处所的特征起居处所由三方面组成。起居场所,指旅客及船员的起居室、餐厅等公共场所。服务场所,指仓库、厨房等服务场所。控制场所,指驾驶室、火警控制室等装有驾驶设备和遇险情时可以自始至终控制船舶的必要设备场所。各区域由甲板沿水平方向分隔为多层结构,各层甲板之间由梯道间垂直连通。每个甲板区(水平区间)又按其使用目的用舱壁、隔断分隔成多个房间,由通道按水平方向连接每一个房间。发生火警时,梯道、通道是救火、救助、脱险的通路,但同时也会促使烟气流动与扩散。装货处所的特征装货处所是为存放货物(固态及液态)而设立的区域,内部可装载大量货物,结构比较简单。其内部结构因船而异,冷藏货物运输船由甲板分隔成多个空间,而油船、散装货船的货舱从船底一直通到上甲板。汽车运输船、滚装船没有垂直舱壁分隔,所以它的装货处所是沿船长方向长长的水平区间。该区域除装卸货、修理以外几乎无人进入。三、船舶耐火分隔的定义标准燃烧曲线：1.不燃材料，指加热至约750℃时，既不燃烧，也不放出足量能自燃的易燃蒸汽的材料。这是按照《耐火试验程序规则》确定的。任何其他材料均为可燃材料。2.标准耐火试验，指将需要试验的舱壁或甲板的试样置于试验炉内，加温到大致相当于标准时间－温度曲线的一种试验。试验应按照《耐火试验程序规则》规定的方法进行。标准时间－温度曲线指下式定义的时间－温度曲线：T=345lg（8t+l）+20式中T——平均炉温，℃；t——时间，min。3.A级分隔，指由符合下列要求的舱壁、甲板、天花板或衬板所组成的分隔：（1）它们应以钢或其他等效的材料制造；（2）它们应有适当的防挠加强；（3）它们应用经认可的不燃材料隔热，使在下列时间内，其背火一面的平均温度，较原始温度增高不超过140℃，且在包括任何接头在内的任何一点的温度，较原始温度增高不超过180℃：A–60级别60minA–30级别30minA–15级别15minA–0级别0min（4）它们的构造应在1h的标准耐火试验至结束时能防止烟及火焰通过。A-60“防火窗”的火灾示意图：4.B级分隔，指由符合下列要求的舱壁、甲板、天花板或衬板所组成的分隔：（1）它们应以认可的不燃材料制成，制造和装配中B级分隔所用的一切材料均为不燃材料，但是并不排除可燃装饰镶片的使用，只要这些材料符合有关要求。（2）它们应具有这样的隔热值，使在下列时间内，其背火一面平均温度，较原始温度增高不超过140℃，且在包括接头在内的任何一点温度，较原始温度增高不超过225℃：B–15级别15minB–0级别0min（3）它们的构造应在最初半小时的标准耐火试验结束时，能防止火焰通过。5.C级分隔，指应以认可的不燃材料制成，它们不必满足有关烟和火焰通过，以及限制升温的要求，允许使用可燃装饰镶片，只要这些材料符合有关的要求。6.连续B级天花板或衬板，指只终止于A级或B级分隔处的B级天花板或衬板。7.钢或其他等效材料，指遇有“钢或其他等效材料”字样的材料。“等效材料”指任何不燃材料本身或由于设置隔热保护，经过标准耐火试验规范的相应爆火时间后，在结构性和完整性上与钢具有等效性能的材料，例如设有适当隔热材料的铝合金。8.低播焰性，指所述表面能有效地限制火焰的蔓延，这是按照《耐火试验程序规则》规定确定。9.不可燃的材料主要有：玻璃，混凝土，陶瓷制品，天然石块，石制物品，普通金属，合金物品。10.对石棉的使用的要求SOLAS公约II-1章3-5条规定：对于所有船舶，新加材料（结构，机器，电气和设备）中严禁包含石棉。以下几项例外：叶轮式压缩机和叶轮式轴孔泵的叶片；有火灾，腐蚀，毒性等危害，温度大于350度或压力大于70bar的水密接头和衬套。温度大于1000度的柔性保温绝缘装置。四、货船的结构防火1.防火区域的划分和分隔对于500吨以上的国际货船，其起居处所和服务处所应采取ⅠC、ⅡC、ⅢC法中的任何一种方法予以保护。三种方法的主要要求见表1-1。类别项目ⅠCⅡCⅢC耐火分隔在起居和服务处所内以不燃的B级或C级分隔作为内部的分隔舱壁；未要求为A级或B级的舱壁，至少应为C级除个别情况规定为C级舱壁外，其余不予限制除个别情况为C级舱壁外，其余不予限制，但是在任何情况下，用A级或B级分隔的任何起居处所群的面积不得大于50㎡，对公共处所面积可放宽至75㎡不燃材料在起居、服务处所和控制站内所有的衬板、风挡、天花板、衬挡，均应为不燃材料供起居处所、服务处所和控制处所的走廊和梯道环围中天花板、衬板、风挡、衬挡，均应为不燃材料供起居处所、服务处所和控制站使用的走廊和梯道环围中的天花板、衬板、风挡、衬挡均应为不燃材料自动喷水器、探火和失火报警系统一般不设除空舱和卫生处所等实际无火灾危险者外，在起居处所和服务处所均需设置一般不设认可型的固定式探火和失火报警系统在起居处所的所有的走廊、梯道和脱险通道设置，且必须为感烟式和手动报警按钮在起居处所的所有的走廊、梯道和脱险通道设置，且应为感烟式和手动报警按钮在可能发生火警的所有起居及服务处所设置表1-1ⅠC、ⅡC、ⅢC法的主要要求对于4000吨及以上的国内货船，要求其起居处所和服务处所采用以下两种之一予以保护：⑴任一起居、服务处所内用A级或B级分隔的处所总面积不得超过50㎡，对于公共处所该面积不得超过75㎡；⑵对起居处所和服务处所的内部分隔不予限制，但应装设固定探火和失火报警系统（留空处所、卫生处所除外）。对于4000吨以下的国内货船，没有类似ⅠC、ⅡC、ⅢC法的要求。除上述要求外，船上各处所之间的分隔尚需按相应的“分隔相邻处所舱壁/甲板的耐火完整性表”确定耐火等级。对于500吨以下的国际货船及1000吨以下的国内货船，只要求走廊舱壁为钢质或不燃材料，其上的门应是不燃的；A类机器处所和厨房的限界面应为钢质，其上的门应用钢质或不燃材料制成，对于其他限界面没有提出要求。2.保持耐分隔的完整性在耐火分隔上开孔安装门、窗、各种管路、电缆和其他结构件时，应采取措施保持耐火分隔的完整性。B级舱壁一般要求从甲板延伸至甲板，并延伸至船体外板或其他限界面。但如果在B级舱壁的两侧设有连续B级天花板或衬板，则此舱壁可终止于连续天花板或衬板。3.限制可燃材料的使用国际货船按其采用的保护方法，国内货船按其吨位决定可燃材料的限制使用，详见表1-2、1-3。货船要求国际货船ⅠC法在起居处所、服务处所和控制站内所有的天花板、衬板、衬挡、风挡均为不燃材料ⅡC法供在起居处所、服务处所和控制站使用的走廊、梯道环围内的衬挡、天花板、衬板、风挡均应为不燃材料ⅢC法同ⅡC法国内货船4000吨及以上供在起居处所、服务处所和控制站使用的走廊、梯道环围内的衬挡、天花板、衬板、风挡均应为不燃材料，但经同意也可以使用具有低播焰性的其他材料4000吨以下对天花板、衬板、衬挡、风挡不作要求表1-2不燃材料的使用除装货处所、服务处所的冷藏室外，隔热物应为不燃材料。用于冷却设备的隔热物连同防潮层和黏合剂，以及管系装置的隔热物不必为不燃材料，但其外露表面应具有低播焰性。对1000吨以下的国内客船使用的隔热物不作要求。货船要求国际货船走廊及梯道环围内的所有外露表面、起居处所、服务处所、控制站内隐藏或不能到达之外的表面，及其天花板外露表面具有低播焰性国内货船1000吨及以上尽量满足上述要求1000吨以下不作要求表1-3表面具有低播焰特性材料的使用4.梯道保护和围壁通道⑴对于国际货船和4000吨及以上的国内货船，仅穿过一层甲板的梯道应至少在梯子的上端或下端用B–0级分隔将该梯道与所在处所分割开来，并用自闭门保护；穿过多于一层甲板的梯道，应至少用A–0级分隔环围，并用自闭门保护；对于4000吨及以上的国内货船，若起居处所的居住人员等于或小于12人，则该环围可降低为B–0级。⑵对于1000～4000吨的国内货船，穿过多于一层甲板的梯道，应至少用B–0级分隔环围，并用自闭门保护。⑶对于1000吨以下的国内货船，这些处所内的航行梯道没有环围或分隔要求。⑷对于连续两层或数层甲板的直梯或踏步，一般不要求环围，但如果它们作为某处所的脱险通道，并被要求加以环围形成围壁通道，例如在最低开敞甲板以下的起居处所，非主脱险通道可以是梯道，也可以是围壁通道，此时围壁通道应按梯道处理，围壁上的门也应是自闭门。五、液货船的结构防火液货船应按其所运载的原油和石油产品的种类确定结构防火的要求。对于运载闪点超过60℃的石油产品的液货船，其结构防火要符合货船的要求。对于运载闪点不超过60℃，且蒸汽压低于大气的原油和石油产品液货船，则应符合以下要求。⑴防火区域的划分和耐火分隔对于500吨及以上国际油船，其起居处所和服务处所应采用ⅠC法予以保护。对于2000吨及以上的国内油船，其起居处所和服务处所内的分隔应至少是C级。对于500～2000吨的国内油船，其起居处所内用A级或B级分隔的处所面积不得超过50㎡。其他舱壁、甲板应按照相应的“分隔相邻处所的舱壁、甲板的耐火完整性”确定耐火等级。环围起居处所的上层建筑和甲板室，其面向货物区域的限界面及距此限界面3m范围内的侧面，应隔热到A–60级，对于2000吨以下的国内油船，可降低到A–15级。500吨以下的油船仅要求走廊舱壁和梯道环围应为钢质或不燃材料，其上的门亦为钢质或不燃材料制成；A类机器处所和厨房的限界面应为钢质结构，其上的门亦为钢质或不燃材料制成。⑵限制可燃材料的使用和构造细节对于国际油船的要求与国际货船要求相同。国内油船的要求见表1-4、表1-5。油船要求2000吨及以上起居处所、服务处所和控制站（包括走廊和梯道环围）内所有的天花板、衬板、衬挡均应为不燃材料500～2000吨供在起居处所、服务处所和控制站使用的走廊、梯道环围内的天花板、衬板、风挡、衬挡均应为不燃材料，也可使用具有低播焰性的其他材料表1-4不燃材料的使用油船要求2000吨及以上走廊及梯道环围内的所有外露表面、起居处所、服务处所和控制站内舱壁、围壁、天花板、衬板的外露表面，及其隐藏货不能达到之外的表面应具有低播焰性20