防火及隔热材料在舰船上的应用-终版

1、防火及隔热材料在舰船上的应用中船重工集团第七一研究所二一五年四月非密一、概述二、国内外现状及需求简介三、舰船防火及隔热材料综合配置要求四、结束语汇报内容一、概述 舰船上需要使用大量的非金属材料，主要包括在防火及隔热、舱室装饰、甲板敷盖和覆层、防腐防污涂层等方面，这些材料的使用与舰船的安全性、居住性等有密切关系，其存在使用量大、在舰船上分布广的特点，对舰船重量重心等总体性能有着重要的影响，因此越来越受到各相关部门的重视。这其中尤其以防火及隔热材料所占比重较大，以下重点对此展开讨论。二、国内外现状及需求简介舰船舱室绝缘材料防火型绝缘材料隔热保温型绝缘材料隔热保温型绝缘材料：用于有温差的冷热界面部位

2、，隔热、保温、防结露等作用。防火型绝缘材料：用于舰船上有防火等级要求的舱室及主横舱壁上，起防火作用。（一）分类及功能二、国内外现状及需求简介（二）我国海军舱室绝缘材料发展情况 我国海军舰船舱室用防火及隔热绝缘材料多年来经历了从软木、泡沫塑料逐步向纤维型、复合泡沫型材料方向发展。早期的舰船上普遍采用阻燃的硬质聚氯乙烯泡沫塑料作为舱室隔热保温绝缘的主要用材，由于其平时会慢慢释放出含氯的有害成份，并在火灾中燃烧时会产生大量的浓烟及有毒气体，因而被明文禁用而被淘汰。 在硬质聚氯乙烯泡沫塑料被淘汰后，国内相继开发出超细玻璃棉、酚醛泡沫、陶瓷棉等船用防火及隔热绝缘材料，并在八十、九十年代期间建造的舰船上有

3、大量应用。多年的使用证明这些材料绝热性能较好，且毒性指标亦满足使用要求，但依然存在着较大的缺陷。二、国内外现状及需求简介（二）我国海军舱室绝缘材料发展情况二、国内外现状及需求简介（二）我国海军舱室绝缘材料发展情况a超细玻璃棉材料回弹性差，使用中容易损坏；安装和检修时易产生碎纤维，污染环境，且玻璃纤维对施工人员有较大的刺激作用。b酚醛泡沫为硬质泡沫型材料，脆性大，易粉化，与曲面或不平整钢板表面粘合不理想。c.陶瓷棉材料的容重较大（通常在170kg/m3 左右），表面硬度差且不平整，施工麻烦且美观型较差。二、国内外现状及需求简介（二）我国海军舱室绝缘材料发展情况 近年来，国内企业和科研单位又相继开

4、发出矿物棉材料、复合硅酸盐、多晶丝以及聚酰亚胺泡沫材料等新型防火及隔热材料。同以往材料相比，无论是材料本身的性能指标，还是施工性能、环保性能等都有较大的改善和提高，目前已在众多新型舰船上得到广泛的应用。二、国内外现状及需求简介（二）国外海军舱室绝缘材料情况 国外舰船上，美国、英国、法国、意大利等西方国家以前主要采用玻璃棉和陶瓷棉等纤维型材料作为舱室防火及隔热绝缘材料。近年来，海绵状泡沫材料如聚酰亚胺泡沫在美军舰船上得到广泛的使用，该材料的最大优点在于重量轻、闭孔结构、防水性强、压缩回弹性能较好，易于施工和维修，主要缺点是价格昂贵。俄罗斯海军的舰船上泡沫材料如酚醛泡沫使用得较广泛。二、国内外现状

5、及需求简介（二）国外海军舱室绝缘材料情况 美国海军针对N级耐火分隔的要求，通过研究和试验，开发了可溶性硅酸盐纤维和硅质纳米孔耐火材料等防火绝缘材料。 可溶性硅酸盐纤维是一种含钙、镁元素的碱土金属硅酸盐纤维（AES)，它具有在人体内部可溶性的特点，是一种绿色环保型防火绝热材料。它的熔点温度为1260，长期使用温度超过900，该材料在国外船舶的A级耐火分隔上已得到广泛应用。 硅质纳米孔耐火材料被誉为“超级耐火隔热材料”，最早由美国宇航局研制，由硅质微纳米多孔材料、无机纤维、粘合剂等纯无机材料组合而成，由于材料自身的微纳米多孔结构（气孔尺寸小于空气平均分子自由程70nm）使得材料具有很好的耐火性能，

6、在减轻质量和节约空间方面有明显的先进性。 国内有多家单位开展了硅质纳米孔耐火隔热材料相关的研究，如同济大学、北京科技大学、航天材料及工艺研究所等，研制的硅质纳米孔耐火隔热材料的热导率可稳定在0.025 W/（mK）以下，最高使用温度达到1000，与国外报道的水平基本相当。二、国内外现状及需求简介（二）国外海军舱室绝缘材料情况 目前，国内外各类船舶上使用的防火型绝缘材料主要还是陶瓷棉（复合硅酸铝）材料为主，陶瓷棉防火材料制品系采用优质焦宝石原料经精造加工、高温熔融、喷制成纤、压制成型而成，具有防火、保温隔热等优良性能。 二、国内外现状及需求简介（三）防火材料 另有超轻多晶丝舰船防火制品，该材料为

7、国内新研制成功的防火材料，具有质轻、防火、导热率低等优良性能。已通过了A-60级的耐火试验，达到了A-60级耐火分隔的要求，适用于舰艇防火隔热材料，它满足1974年国际海上人命安全公约（SOLAS1974）A-60级防火隔热要求。 国内正广泛应用的复合氧化铝耐火材料容量轻，导热系数较小，保温绝热性能良好，物理性能稳定，不老化，施工便捷。 目前国内还有复合硅酸盐耐火材料，该材料导热率低；热稳定性和抗热震性好；耐压强度高，韧性好；抗风蚀能力优良；机加工性能优良。 二、国内外现状及需求简介（三）防火材料二、国内外现状及需求简介（三）防火材料材料名称密度kg/m3导热系数W/mK耐高温性能陶瓷棉材料1

8、401700.0380.04最高温度超过1000多晶丝防火材料901200.032最高温度达1400复合氧化铝耐火材料901300.0380.045最高温度达1000复合硅酸盐耐火材料6050.0350.036最高温度800各类防火材料技术参数表 近二十年来，国内科研单位和企业相继研制和生产出超细玻璃棉、酚醛泡沫、改性聚双马来酰亚胺泡沫材料、矿物棉材料、复合硅酸盐以及聚酰亚胺泡沫等系列新型隔热保温绝缘材料，同以前舰船所用软木、硬质泡沫塑料型绝缘材料相比，无论是材料本身的性能指标，还是施 二、国内外现状及需求简介（三）隔热绝缘材料工性能、环保性能等都有较大的改善和提高，且已先后在国内多型舰船上得

9、到广泛的应用。 国外对舰艇用酚醛泡沫的研制开发及应用较早。其中，俄罗斯酚醛泡沫的品种、规格、牌号较多，其产品性能与我国酚醛泡沫性能不相上下，由于采用连续化机械生产，产品质量稳定，提高了生产能力及原材料利用率。另外，美军舰船广泛使用聚酰亚胺泡沫隔热保温材料，其最大特点是密度低（最低：8.8kg/m3），施工性能好，但价格十分昂贵。目前据我们了解的情况，国内已有公司成功研制出聚酰亚胺泡沫材料，相比进口产品其性价比有较大的改进，有望在今后新研舰船上逐步得到使用。 二、国内外现状及需求简介（三）隔热绝缘材料材料名称密度kg/m3导热系数w/mk毒性氧指数矿物棉600.036合格32 %聚双马泡沫600

10、.035合格30 %酚醛泡沫500.04合格38%聚酰亚胺泡沫200.035无毒38%二、国内外现状及需求简介（三）隔热绝缘材料各类绝缘材料技术参数表 综上所述，可以看出目前国内外新型的绝缘材料具有导热系数低、密度小、烟密度低，毒性低等特点，均能满足在舰船上的使用需求。三、舰船防火及隔热材料综合配置要求3.1防火材料作用：使舰船的舱室防火分隔敷层满足舱室防火界面的等级要求。防火分隔等级主 要 组 成A-60钢或等效材料(A-60级)防火层A-30钢或等效材料(A-30级)防火层A-15钢或等效材料(A-15级)防火层A-0钢或等效材料防火界面的结构型式三、舰船防火及隔热材料综合配置要求3.1防

11、火材料舰船通用规范和舰船消防要求对结构防火所用非金属材料主要有如下几点：1.在防火主竖区内的防火边界上的防火隔热材料应为不燃材料；2.用作供暖、通风、空调系统和舱室热绝缘的隔热材料，不必为不燃材料，但此种材料在常温时应不致释放出危害人员身体的有害气体和燃烧时不产生过量的烟和窒息性气体；3.一些结构表面材料应具有低播焰性；4.舱室防火材料的敷设，应达到在该界面防火等级的标准耐火试验时间内，其绝缘层不脱落的要求。三、舰船防火及隔热材料综合配置要求3.1防火材料（一）不燃性要求 舰船通用规范和舰船消防要求明确要求A、B、C三级耐火分隔应以不燃材料制成，因此用来加强船舶结构的防火能力的防火绝缘材料首先

12、应属于不燃性材料。 不燃材料指根据国际耐火试验程序应用规则规定的试验程序，加热到750，既不燃烧，亦不放出足量的造成自燃的易燃蒸气的材料。三、舰船防火及隔热材料综合配置要求3.1防火材料（一）不燃性要求 舰船用不燃性材料的检测按照国际耐火试验程序应用规则第1部分进行，检测设备应符合ISO1182:2010建筑材料的不燃性检测方法的的要求。在国际耐火试验程序应用规则第1部分和建筑材料的不燃性检测方法第7章对不燃性材料的性能衡准作了明确的规定，按照ISO1182规定的检测程序，舰船用不燃性材料应满足以下4项指标：三、舰船防火及隔热材料综合配置要求3.1防火材料（一）不燃性要求a平均质量损失不能超过

13、50%；b计算出的火焰持续试件不能超过10s；c炉内温度差不能超过30；d表面温度平均相差不超过30。三、舰船防火及隔热材料综合配置要求3.1防火材料（二）耐火性能要求 舰船通用规范和舰船消防要求将舰船上的耐火分隔等级分为A、B、C三级。结构防火设计需要满足规范对舰船防火区域和舱室防火边界的耐火等级要求。导热系数是衡量材料耐火性能优劣的主要指标，是耐火材料一个重要的物理性参数，导热系数越小，耐火性能越好。三、舰船防火及隔热材料综合配置要求3.1防火材料（二）耐火性能要求 舰船结构防火设计主要针对A级的耐火等级，对应在舱壁、天花板上配置的防火绝缘材料，应能在1h的标准耐火试验结束时，能防止烟及火

14、焰通过，具有相应的隔热能力：在标准耐火试验时间内（A-60级对应耐火试验时间60min，其他类同），其背火一面的平均温度，较原始温度增高值不超过140，且在包括任何接头在内的任何一点的温度，较原始温度增高值不超过180。三、舰船防火及隔热材料综合配置要求3.1防火材料（三）毒性要求 防火绝缘材料属于舰艇内装材料的一部分，材料应无毒，在常温和高温时释放出的气体成分应满足海军舰艇内装材料安全性要求（试行）对舰艇上内装非金属材料的毒性要求。三、舰船防火及隔热材料综合配置要求3.1防火材料（三）毒性要求a常温条件舰船上内装非金属材料的毒性定性分析应由海军非金属材料检测中心按GJB 3881-1999舰

15、船用非金属材料毒性评价规程执行。 b进行常温条件下材料毒性评价定性和定量收集释放物所需仪器应符合GJB 3881-1999的要求，且舰艇内装非金属材料常温条件下的释放物各个组成部分的浓度应满足两个条件：释放物的气体浓度满足GJB11.2-1991水面舰艇舱室空气组分容许浓度要求；未列出上述标准的释放物容许浓度值，可参考GBZ2.1工业场所有害因素职业接触限值 化学有害因素中有害物质的最高容许浓度要求。c.舰艇内装材料在高温条件下不产生过量烟气和有毒物质，或不致造成毒性危害的材料。高温条件下的材料烟密度与毒性应按照国际耐火试验程序应用规则第2部分的烟气及毒性检测程序进行；烟密毒检测设备应满足IS

16、O5659第2部分的有关要求，烟气毒性浓度检测设备应满足ISO19702的要求。三、舰船防火及隔热材料综合配置要求3.1防火材料（三）毒性要求 按照国际耐火试验程序应用规则进行检测时，对于防火绝缘材料，3次检测的最大烟气比光密度值（Ds max）在任何检测条件下不得超过200，测得各烟气成份的烟气毒性浓度均不得超过下列限值。序号烟气成份烟气浓度 ppm1C014502HBr6003HCl6004HCN1405HF6006SO21207NOX350三、舰船防火及隔热材料综合配置要求3.1防火材料（四）安装工艺要求舰船特点：空间有限，舱室狭小，结构复杂， 舱壁上安装设备较多。要求： a结构简单，便

17、于安装和维修；b具有良好的粘结性能； c较好柔韧性，易于裁卷、切割；要求：d加工时最好无粉尘污染，具有良好的 卫生保健性能； e防火绝缘材料施工时要求柔韧性好，但 作为内装材料，要求柔性成型，表面美观 并易于清洁； f耐振、抗冲击，不开裂、不脱落、不变 形、使用寿命长等。三、舰船防火及隔热材料综合配置要求3.1防火材料（五）其他要求 目前国内外防火材料的发展趋势是轻质、环保、美观、多功能等，故防火绝缘材料除了满足防火分隔上的具体功能要求外，通常还要求具有以下性能：密度小、环保、多功能、含水率低、以及防水性能。三、舰船防火及隔热材料综合配置要求3.2绝缘材料作用：用于有温差的冷热界面部位，起隔热

18、、保温、防结露等作用。分类：舰船用隔热绝缘材料按材料特性可分为无机和有机二类，无机材料主要包括：舰船用矿物棉绝热制品、岩棉及其制品、玻璃棉制品、无机固态气体绝缘材料、复合纳米孔超级绝热材料等；有机材料主要包括：聚酰亚胺泡沫材料、酚醛泡沫、橡塑绝热制品、聚氨酯泡沫材料等。三、舰船防火及隔热材料综合配置要求3.2绝缘材料（1）导热系数：一般要求不超过0.04 w/mk，在相同条件下应选用导热系数低的材料。（2）氧指数：其氧指数应不小于30%；（3）低播焰性及烟密度：材料的低播焰性及烟 密度应满足舰船标准规定的要求；（4）无毒或低毒：材料的毒性应满足舰船标准 规定的要求；（5）容重：其它指标满足的情

19、况下，容重轻的 材料优先考虑；（6）吸水率及憎水率：同等条件下吸水率及憎 水率小的优先；（7）施工性能：材料具有良好的二次加工等施 工性能。基本指标要求：三、舰船防火及隔热材料综合配置要求3.3材料性能指标的检测 为了确保防火及隔热材料在舰船上使用安全可靠，我们在进行材料选型时要求必须出具相关的性能测试报告，主要包括：耐火性、不燃性、密度、导热系数、有机物含量、吸湿率、毒性、烟密度等。性能检测项目指标要求测试依据测试单位耐火性能达到（IMO）A-30或A-60IMO.A754（18）/IMO.FTPC PartS1/3上海远东防火试验中心吸湿率5GB/T5480-2008有资质的检测单位容重,kg/m3满足要求GB/T5480.3-2004导热系数，W/（m.K）0.040（常温）GB/T10295-1998毒性试验满足GJB11.2-91GJB3881-1999海军医学研究所烟密