油气田企业钢结构建筑超薄型防火涂料应用探讨

王昭南

摘要：钢结构是由钢制材料组成的结构，是主要的建筑结构类型之一。结构主要由型钢和钢板等制成的钢梁、钢柱、钢桁架等构件组成，各构件或部件之间通常采用焊缝、螺栓或铆钉连接。因其自重较轻，且施工简便，广泛应用于油气田企业计量站、厂房、活动室等领域。因为油气田企业生产火灾风险等级高，所以在建设钢结构建筑物时要尤为注意防火涂料的应用。

关键词：油气田企业 钢结构 防火涂料

1.目前超薄型钢结构防火涂料的应用现状

超薄型钢结构防火涂料主要有基体树脂、催化剂、成碳剂、发泡剂等组成。其防护原理是当涂料遇火侵袭时成碳剂混合发泡剂受热可膨胀炭化形成比原始厚度大几十倍甚至上百倍的均匀致密的蜂窝状或海绵状的不燃性碳质防火隔热层，降低钢材的升温，从而提高了钢结构的的耐火时间。按照现行国标，要求防火涂料的耐火极限2小时。由于超薄型钢结构防火涂料厚度小，可选颜色较多，装饰性很好，可达到一般建筑涂料的效果，施工的工程总造价大大低于厚型和薄型钢结构防火涂料，因此目前在油气田企业的钢结构建筑物中广泛被使用。

2.目前超薄型防火涂料在油气田企业钢结构建筑中应用存在的问题

2.1 安全性问题

超薄型钢结构防火涂料一般由膨胀阻燃体系、阻燃增效剂、填料、助剂和溶剂等组成，遇火时可膨胀炭化形成比原涂层大几十倍甚至上百倍的均匀致密的蜂窝状或海绵状的不燃性碳质防火隔热层，延缓钢材的温升，提高了钢构件的耐火极限。从其构成组份可以分析看出，防火涂料中的阻燃成分遇火加热产生膨胀，但是在膨胀过程中可能会释放出氮氧化物、氮氢化物，这些物质同火灾中的某些物质混合会产生大量的有毒气体，这些有毒企业不仅对企业员工逃离现场产生危害，还会对消防人员进入火场救援产生意想不到的危险。

2.2 耐久性问题

目前，无论何种防火涂料，其检测报告中给出的耐火极限均是其使用前的检测结果，而火灾的发生时间是不可预料的，在经过不同的使用年限后，防火涂料的防火性能是需要验证的。我国的东北和西北地区的油气田企业，自然环境对钢结构建筑物的影响因素很大，特别是在西北地区，当地的气候往往是高寒、高热交替、长年风沙较大，防火涂料受到自然环境因素影响往往能改变其防护效果，但目前没有一个准确实验来检测环境对其耐用程度的影响程度，如果火灾发生时，防火涂料已因老化或其它原因而失去其应有的防火性能，后果是不堪设想的。

2.3 测试方法存在的问题

钢结构防火涂料是一种功能性涂料，其性能主要包括两大方面：一是理化性能，它表现在涂料在应对环境变化，基材结构应力变化等各种因素的能力；二是耐火性能，它反映的是涂料抵抗火灾侵袭的能力，将规定的构件，涂以固定厚度的防火涂料，按时间—温度标准曲线进行耐火试验，以构件受火直至失去支持能力到被破坏所用的时间，它是防火涂料的主要指标。

在耐火试验中，构件所加载荷和升温曲线是试验的两个重要条件。相同构件，施加同样载荷，若采用不同的升温曲线所测得的耐火极限是不同的。我国耐火试验的升温曲线是按ISO834时间-温度标准曲线进行的。试验以木质纤维为燃烧介质（标准火），而实际石化企业是以油、气为燃烧介质的烃类火。因此，同样耐火极限的防火涂料因其应用环境不同、受火类型不同，对基材的保护作用也就不同。

3.提高油气田企业钢结构超薄型防火涂料综合性能的技术途径

3.1 改进传统的化学膨胀体系，推广使用可膨胀石墨防火涂料

传统的化学膨胀体系，由催化剂、成炭剂和发泡剂组成。催化剂主要是由聚磷酸铵构成，成炭剂为季戊四醇，发泡剂为三聚氰胺，它们均有一定的吸湿性。所以目前的一些催化剂不一定适用于油气田企业的钢结构建筑的涂刷。此外，油气田企业中的钢结构建筑普遍存在火灾风险等级高的情况，在涂料配方中应尽量不用或减少会产生有毒气体物质，引入能够抵抗烃类火燃烧物质，并能产生较强的红外反射作用。而如果在涂料配方中加入能分解释放出二氧化碳气体的材料，将有利于终止燃烧。

可膨胀石墨防火涂料是一种新型防火涂料，与传统的化学膨胀型防火涂料相比，其在降解性、阻燃性、耐老化性、耐候性等方面具有突出优点，是一种值得广泛推广的新型膨胀型防火涂料。不过，可膨胀石墨防火涂料有一个缺点，当石墨膨胀之后遇到热气流冲击，会从基材上脱落，所以必须要对其添加粘合剂以防止脱落，同时在其涂料中添加聚磷酸铵和聚氨酯会起到很好的阻燃效果。

3.2 开发适用于油气田企业使用的防火涂料专用新型树脂，提高涂层的综合性能

涂料用树脂是使涂料牢固附着在被保护物表面形成连续薄膜的主要物质，为了提高其隔热阻火性能，生产厂家会在配方中添加防火添加剂。现实情况是油气田企业钢结构建筑物一旦发生火灾，通常会出现其火灾蔓延迅速，燃烧物质基本为烃类物质，燃烧温度高。部分区域可能产生爆炸，产生强热气流。因此，应结合油气田火灾特点，有针对性地开发油气田企业防火涂料专用树脂，并在其中合理搭配防火添加剂，笔者认为可在当中添加能够提高防火组分之间产生良好的协同效应的物质，从而提高炭化层的强度。加入能够受热分梯度溶解的填充料，能够在遇火侵袭时能够分层阻燃，不断消耗热能，降低燃烧温度，从而延缓基材的升温速度。

4.结语

随着当今我们对钢结构防火涂料研究的不断深入，特别是油气田企业的已建和在建的钢结构建筑物不断增多，，超薄型钢结构防火涂料在油气田企业应用中的耐候性和使用寿命方面仍缺乏足够的实验数据，从防火保护实际出发，研制开发符合油气田企业实际情况的钢结构防火涂料已迫在眉睫，相信随着材料学的不断发展和更多更广泛的耐火实验的测试，钢结构防火涂料目前遇到的问题将会逐渐得以解决，也将会在油气田企业的建设中更为更普及的应用。

参考文献：

[1]王贤明，王华进，胡静等.环保型防火涂料发展现状.[J].涂料工业，2002，（12）：48-51.

[2]李明.油田中钢结构防火涂料的应用.[J].中国石油和化工标准与质量，第六期.

[3]杜建科，杨荣杰.超薄型钢结构防火涂料研究进展.[J].化学建材，2004年第一期.

[4]汪源，朱金华，陈兆文，文庆珍.防火涂料的研究现状与发展趋势.[J].材料保护，2006年3月第39卷第3期.

[5]王良伟，钱建民.《钢结构防火涂料通用技术条件》标准修订要点分析[J].消防科学与技术，2001，（2）：14-15.

[6]覃文清.钢结构防火涂料现状及发展趋势.[J].新型建筑材料，1998，（5）：12-13.

[7]程海丽，刘向东，杨秀云.钢结构防火涂料存在问题探析.[J].装饰装修材料，2002年第八期.