海工平台防火设计研究.pdf

第 卷 第 期江苏船舶.年 月.海工平台防火设计研究石建新(招商局重工(江苏)有限公司江苏 南通)摘 要:针对工况复杂的浮式生产储油卸油平台的/防火区域的甲板/舱壁的舾装支撑件的绝缘包敷问题利用有限元软件 分析在支撑结构侧或者非支撑侧发生火灾处于高温状态时耐火等级分别为 与 的甲板/舱壁整体结构的温度分布 结果表明:甲板/舱壁上的舾装支撑件规格小于 时不敷设绝缘材料不会对此甲板区域的防火完整性造成破坏关键词:防火分隔主竖区热传递舱壁海工平台中图分类号:.文献标志码:./.引言油气海工项目风险较高危险工况时有发生因此对海洋工程人员居住的生活区的防火安全研究就显得尤为重要目前国内对海工平台生活区的整体防火安全和完整性的研究较多而对于舱壁/甲板上的一些舾装件热传递方面研究较少 这些舾装件可以将热量传递到舱壁或甲板背面从而破坏舱壁或甲板的防火完整性这就对防火安全产生一定的隐患本文对在设计过程中浮式生产储油卸油平台生活区内所涉及到防火区域内的舱壁/甲板上的支撑舾装件热传递问题进行研究简要分析在支撑结构侧或者非支撑侧发生火灾处于高温状态时耐火等级分别为 与 的甲板/舱壁整体结构的热传递状况划分出可能对甲板或舱壁的防火完整性有影响的舾装件为后续新项目的防火安全设计和检验提供依据 防火分隔依据国际海上人命安全公约及 规范船舶在设计和建造时应从预防火灾发生的角度出发建立一套完整的防火措施这些措施主要有可燃物和着火源的控制等 基于此要求船舶在设计时就应对相应的结构进行防火等级的划分同时选用规定的防火材料在特定船舶中还会有要求将船舶收稿日期:作者简介:石建新()男工程师从事船舶内装能力建设研究划分为若干个主竖区.主竖区的划分主竖区是指船体、上层建筑和甲板室以 级分隔分成的区域它在任何一层甲板上的平均长度和宽度一般不超过 总面积不超过 目前主竖区划分要求是为保证船舶(特别是客船)具有足够的防火完整性以一个 人生活平台为例生活区主要集中在三层甲板因此每一层进行了主竖区划分 第 层甲板划分为.、.各 个尺寸的 个主竖区第 层和第 层甲板分别划分为.、.各 个尺寸的 个主竖区 在主竖区的外围钢壁均使用 等级的防火材料敷设且每个区域均有一个完整的逃生梯道以便在发生火灾的情况下人员能够有足够的安全时间进行逃生.主竖区防火材料的应用本项目主竖区的界限边均以 分隔为边界甲板 采用密度为/的防火绝缘型材采用密度为 /的防火绝缘舱壁 采用密度为 /的防火绝缘型材采用密度为 /的防火绝缘 绝缘节点见图 此外本项目对重量控制要求非常严格用上述组合的绝缘搭配可减少全船的材料重量另外在防火要求高的区域需要保证防火的完整性尤其是某些油气海工项目还有 的区域因此涉及一些支撑件贯穿件的安装均需要满足防火要求 本文将对这些防火区域的支撑件进行分析以满足建造检验需求 第 期石建新:海工平台防火设计研究 图 甲板/舱壁绝缘节点(单位:)甲板支撑件的热传递分析.背景条件海工项目 或 甲板区域的反顶支撑件与甲板焊接处在建造检验时有破坏 或 的防火等级的风险对其安全性有一定的影响 本文将简要分析在支撑结构侧或者非支撑侧发生火灾处于高温状态时耐火等级分别为 与 的甲板/舱壁整体结构的热传递.材料性能本项目涉及到甲板、舱壁、加强材、垫板、电缆支撑及隔热材料(见图 和图)甲板、垫板和支撑材料均为 热导率为 /()比热容为/()甲板选用密度为 /的绝缘材料其导热性能见表 舱壁选用密度为 /的绝缘材料其导热性能见表 图 区域典型支撑件(单位:)图 区域典型支撑件(单位:)表 舱壁绝缘材料导热性能温度/热导率/()温度/热导率/().表 舱壁绝缘材料导热性能温度/热导率/()温度/热导率/().结构温度场分析.耐火标准:的标准耐火实验中其背火一面的平均温度较初始温度升高不超过 且在包括任何接头在内的任何一点的温度较初始温度升高不超过 :的碳氢火焰实验中其背火一面的平均温度较初始温度升高不超过 且在包括任何接头在内的任何一点的温度较初始温度升高不超过 根据标准应采用瞬态分析 种隔热材料的比热容参数均设定为 /().舱壁耐火状况参考 中第.规定的标准耐火实验中加热炉的温度时间公式为()()式中:为平均炉温 为时间 瞬态状况计算设置为支撑侧背面或者支撑侧处于火灾中施加 如温升曲线所示的对流热载荷对流传热系数为 /()另一侧与空气接触进行对流热交换空气温度为 空气的对流传热系数为 /().舱壁耐火状况参考 规定的碳氢耐火实验中加热炉的升温曲线碳氢火灾的标准温度时间公式为(.)()式中:为升温为温度上升的时间 瞬态状况计算设置为支撑侧背面或者支撑侧处于火灾中施加 如温升曲线所示的对流热 江 苏 船 舶第 卷载荷对流传热系数为 /()另一侧与空气接触进行对流热交换空气温度为 空气的对流传热系数为 /().舱壁工况工况:初始温度为 支撑侧发生火灾石棉温度变化见式()持续时间为 支撑侧背面与空气接触进行对流热交换空气温度为 对流传热系数为 /()工况:初始温度为 支撑侧背面发生火灾石棉温度变化见式()持续时间为 支撑侧与空气接触进行对流热交换空气温度为 对流传热系数为/()工况:初始温度为 支撑侧发生火灾石棉温度变化见式()持续时间为 支撑侧背面与空气接触进行对流热交换空气温度为 对流传热系数为/()工况:初始温度为 支撑侧背面发生火灾石棉温度变化见式()持续时间为 支撑侧与空气接触进行对流热交换空气温度为 对流传热系数为/()种工况差异信息见表 表 种工况差异工况 结构初始温度/火灾温度/支撑侧空气温度/对流传热系数/()式()火灾式()空气式()火灾式()空气.总结根据相关规范对甲板和舱壁结构不同的支撑件在发生火灾时温度分布情况及背火面最高温度变化情况的分析列出了 种工况下背火面最高温度以及相比于初始状态 的温度变化量并得出了各工况下 甲板与 舱壁结构背火面温度的最大变化量具体见表 从表中得知结果均小于 满足规范要求表 各工况下火灾对侧的最高温度工况火灾状况对侧最高温度/温度变化量/支撑一侧.非支撑一侧.支撑一侧.非支撑一侧.结论()参考相关规范从防火完整性的角度分别对海工平台甲板和舱壁结构不同的支撑朝向发生火灾时温度分布情况及背火面最高温度变化情况进行了分析()通过模拟耐火实验中的火灾状态对 甲板与 舱壁结构进行了热分析共设置了 种工况并得出了各工况下背火面温度的最大变化量结果均小于 满足规范要求 由于所选型材最大规格为 所以型材规格小于等于 时无需额外包敷绝缘材料()本文研究在甲板/舱壁上的舾装件的焊接处是否需要包敷/以及是否会对此区域的防火完整性造成破坏给予了明确的结论能够为后续海工项目的建造在防火完整性方面提供一定的经验借鉴参考文献:国际海事组织.国际海上人命安全公约综合文本.中国船级社 译.北京:人民交通出版社.:.张朝晖.热分析工程应用实战手册.北京:中国铁道出版社.:.:./:.:.