آشنایی با استانداردهای پوشش‏های ضدحریق

[z.b 6335]

با پیشرفت علم و تکنولوژی در صنعت نفت، فرآیند‌ها و دستگاه‌های پیچیده‌تری مورد استفاده قرار می‌گیرد تا میزان تولید و کارایی را بالا ببرد. اگر چه در سال‌های اخیر، استفاده از فرآیند‌های پیشرفته و دستگاه‌های جدیدتر، خطر وقوع حوادث را کاهش داده است اما از طرف دیگر درصورت بروز حادثه، صدمات شدیدتر خواهد بود. بطوری‌که یک حادثه حریق می‌تواند بقدری وسیع باشد که به یک فاجعه اقتصادی، انسانی و یا زیست‌محیطی تبدیل شود.

 

 

حجم خسارات وارده در سال‌های اخیر بر لزوم حفاظت از تشکیلات و سازه‌های عظیمی که با صرف هزینه، وقت و انرژی بسیار مهیا گشته‌اند تأکید فراوان دارد و امید است با آگاهی‌های روزافزون در این زمینه، صرف هزینه‌ای اولیه جهت پیشگیری از خسارات و هزینه‌های جبران‌ناپذیر احتمالی آتی به فرهنگی ارزنده در میان صنعت‌گران کشور تبدیل گردد.

 

حفظ و پایداری دیوارها، ستون‌ها، سطوح و سقف‌ها و سایر قسمت‌های یک ساختمان در شرایط آتش‌سوزی یکی از مهم‌ترین موارد ایمنی سازه‌های مورد اطمینان و محفوظ می‌باشد که تهدیدی برای ساکنین و یا ساختمان‌های اطراف نبوده و محل امن، آسایش و مورد اعتماد است. ضمن اینکه این مساله بسیار حائز اهمیت است که یک وحدت و یکپارچگی برای ارزیابی ایمن‌سازی سازه‌های یکسان و موارد مشابه ایجاد گردیده و معیاری برای یکسان‌سازی میزان ایمنی سازه‌ها وجود داشته باشد. بدین منظور، خواص مقاومت مواد و کاربردشان در سازه‌های مختلف در مقابل حریق، براساس طیفی از استانداردها، در موارد و کاربردهای گسترده‌ و تحت شرایط متفاوت، ارزیابی می‌شود.

 

برای تدوین این استانداردها، آتش با شدت و حدود کنترل‌شده‌ای را در دوره‌های زمانی معینی در معرض مواد ضدحریق قرار می‌دهند. کارایی مواد و اجزاء آن‌ها، براساس مدت زمان مقاومت در برابر آتش و رفتارشان قبل از اولین نقطه بحرانی، مورد مشاهده و ارزیابی قرار می‌گیرد. نتایج گزارش‌شده در هر نوع از آتش، مورد قضاوت قرار گرفته و اعلام می‌شوند. روش‌ها به‌عنوان آزمایش استاندارد حریق نامیده می‌شوند و کارایی‌ها براساس مدت زمان‌هایی (۲ ، 4 ، ... ساعت) که در معرض آتش قرار گرفته و ایستادگی نمایند، ارزیابی می‌شوند.

 

استانداردهای ذیل شرایط مورد قبول آتش‌نشانی‌ها و سازمان‌های ایمنی (HSE) می‌باشد:

 

1- استاندارد UL 263 معادل روش استانداردهای ASTM E119 ،UBC 7-1 ، NFPA 251 ،ANSI A2.1 است که استانداردهای مرجع می‌باشند.

2- استاندارد UL 723

3- استاندارد ASTM E736

4- استاندارد ASTM E605

5- استاندارد UL 1709

 

ذیلاً توضیح مختصری از هر کدام از استانداردها ارائه می‌گردد:

 

منبع: ماهنامه حریق ایران

[z.b 6335]

1- استاندارد ul 263 :

 

موارد استفاده این تست برای انواع سازه‌های ترکیبی بنایی، ستون‌ها، دیوارها، سازه‌های کامپوزیتی، استیل استراکچر و ... می‌باشد. این استاندارد، حداقل ایمنی مورد تأیید برای ضدحریق‌سازی تمامی سازه‌ها اعم از مسکونی و صنعتی می‌باشد. بطورکلی ارزیابی مواد ضدحریق براساس میزان کارایی و مقاومت آن در مقابل آتش و حفاظت از سازه در خلال آتش‌سوزی است و نه براساس قابل‌استفاده‌بودن روکش یا رنگ ضدحریق پس از آتش‌سوزی. در واقع پوشش ضدحریق سازه را حفظ می‌کند اما پس از آتش‌سوزی دیگر مورد استفاده نبوده و باید رنگ را تراشیده و از نو رنگ یا روکش انجام شود.

 

نمونه تحت آزمایش در شرایط معین تحت آتش کنترل‌شده قرار می‌گیرد تا دمای آن در طول دوره زمانی مشخص، به مقدار معین برسد. به عنوان مثال: نمونه تحت آتش ‌کنترل‌شده‌ای برای مدت ۲ ساعت قرار می‌گیرد و دمای آتش در طول این مدت باید بطور مشخصی افزایش یافته و مثلاً تا ۱۱۰۰ درجه سانتیگراد بالا رفته و سپس ثابت بماند.

 

این استاندارد برای هر بخش از یک سازه به گونه‌ای تعریف شده است. دیوار، پارتیشن، ستون‌ها و تیرهای ضدحریق‌شده باید در طول دوره زمانی موردنظر مقاومت کرده و اگر به عنوان حامل هستند، باید در طول حریق، تحمل بار وارده از طرف طبقات بالا را داشته باشند. همچنین در حین آزمایش، مقاومت لازم را در برابر فشار آب آتش‌نشانی، هنگام اطفاء حریق، داشته باشند و در اثر انبساط و انقباض ناگهانی خورد نشود. شعله یا گاز را از خود عبور ندهد و اجازه نفوذ شعله را به بخش‌های مجاور نیز ندهد.

 

همچنین این استاندارد، انتقال حرارت در سازه موردنظر و انتقال گازی که به اندازه کافی گرم شده تا سبب شعله‌ور گشتن مواد سلولزی سوختنی مثل پرده و مبلمان و ... که در سمت دیگر دیوار است، را اندازه می‌گیرد. در یک قاعده کلی، انتقال حرارت از دیوار یا پارتیشن در خلال آتش‌سوزی به سمت دیگر دیوار که در معرض آتش نیست، نباید بالاتر از میانگین دمای ۱۳۹ درجه باشد.

 

میانگین دمای حریق و افزایش دما در سازه‌هایی که تأییدیه UL 263 به آن‌ها تعلق می‌گیرد، بدین صورت است:

 

در ۵ دقیقه اول دما به ۱۰۰۰ درجه فارنهایت، در ۱۵ دقیقه به ۱۴۰۰ ، در ۳۰ دقیقه به ۱۵۵۰ ، در ۶۰ دقیقه به ۱۷۰۰ ، در ۱۲۰ دقیقه به ۱۸۵۰ ، در ۱۸۰ دقیقه به ۱۹۲۵ و در ۲۴۰ دقیقه به ۲۰۰۰ درجه فارنهایت برسد. همانطور که از این اعداد پیداست، سرعت افزایش دمای آتش در این حریق، بسیار پایین‌تر از سرعت افزایش دمای آتش در حریق هیدروکربنی می‌باشد. این استاندارد تنها می‌تواند مهر تأییدی برای کارایی ضدحریق در سازه‌هایی باشد که تغییرات و افزایش دمای حریق طبق آنچه گفته شد به آرامی صورت گیرد.

 

معادله تغیرات دما برحسب زمان در حریق سلولزی :

 

فرمول 1: T = 20+345*LOG(8*t+1)

 

 

باعنایت به اینکه عموماً در حریق‌های هیدروکربنی، ظرف مدت ۵ دقیقه، دما بطور ناگهانی افزایش یافته و به ۲۰۰۰ درجه فارنهایت می‌رسد، سیستم ضدحریق موردمصرف در حریق‌های پتروشیمی‌ها می‌بایست بسیار مقاوم‌تر بوده و موردتأییدUL 1709 نیز باشد.

[z.b 6335]

2- استاندارد ul 723:

 

بطور کلی در موارد شعله‌ورشدن سطح و گسترش دود حین وقوع حریق، موادی بررسی و طبقه‌بندی می‌شوند که با روش آزمایشul 723 ( و یا معادل‌های آن: Nfpa 255 , astm e84) مورد تأیید قرار می‌گیرند. Ul 723 روش آزمایش برای مشخصه‌یابی مواد و مصالح ساختمانی در سوختن سطح می‌باشد. ضریب گسترش آتش در سطح باید کمتر از ۲۰۰ و ضریب گسترش دود در این مواد باید کمتر از ۴۵۰ باشد.

[z.b 6335]

3- استاندارد ASTM E736 :

 

 

ASTM E736 روش آزمایش استاندارد برای پیوستگی و چسبندگی اسپری مواد ضدحریق اجراشده روی اجزای سازه می‌باشد. برطبق دستورالعمل ASTM E736 ، آزمایش پیوند برای سطوحی که یک لایه آستری خورده‌اند یا قبلاً رنگ شده‌اند، انجام می‌شود. پیوند روکش ضدحریق با سطح زیرین در مواردی که سطح زیرین، به علت رنگ قبلی، اسیدی بوده باشد (مثل رنگ‌های آلکیدی) ، بسیار کم است. در این موارد، نیاز به یک عامل پیونددهنده یا لایه روکش کلیدی ( key coat ) می‌باشد که مابین سطح موردنظر و روکش ضدحریق قرار گرفته و با PH خنثی خود با هر دو لایه که یکی اسیدی (سطح رنگ‌شده) و دیگری قلیایی (روکش ضد‌حریق) است، پیوند ایجاد کرده و موجب چسبندگی مناسب روکش به سطح می‌گردد.

 

درصورتی‌که دستیابی به پیوند و چسبندگی مناسب مقدور نباشد، با استفاده از توری فلزی، حصاری دربرگیرنده اطراف روکش بوجود آورده و به کمک پین‌هایی آن‌را به سطح متصل می‌کنند. این توری مانند حفاظی از جداشدن روکش از سطح جلوگیری می‌کند. در تیرهای سایز خیلی بزرگ، پوشش‌دادن 25درصد از وسط عرض تیر، به کمک توری‌های فلزی کفایت می‌کند.

[z.b 6335]

4- استاندارد astm e605:

 

روش آزمایش این استاندارد برای ضخامت و دانسیته مواد ضدحریق اجراشده روی اجزای سازه می‌باشد.

[z.b 6335]

5- استاندارد UL 1709:

 

استاندارد UL1709 برای پتروشیمی‌ها ضروری می‌باشد. این استاندارد شامل مواردی است که دمای آتش در حین حریق، ظرف مدت ۵ دقیقه، با افزایشی ناگهانی تا ۲۰۰۰ درجه فارنهایت می‌رسد و در این دما باقی می‌ماند.

 

در آتش‌سوزی‌های ساختمان‌ها و سایر سازه‌های شهری، نیاز به داشتن UL1709 برای تأیید روش و مواد ضدحریق نمی‌باشد و تنها تأییدیه UL 263 کفایت می‌کند؛ چرا که این سازه‌ها فقط دچار حریق سلولزی می‌شوند و تا 240 دقیقه دمای آتش به 2000 درجه فارنهایت نخواهد رسید. اما در پتروشیمی‌ها به علت وجود مواد هیدروکربنی، افزایش ناگهانی دما تا 2000 درجه، می‌تواند سازه و ستون‌ها را درصورتی‌که مقاومت کافی نداشته باشند، به دمای بحرانی رسانیده و باعث ریزش و انهدام آن‌ها گردد. همچنین این سیستم‌های ضدحریق باید مقاوم به انواع حلال‌های شیمیایی و اسیدی نیز باشند، چرا که در حین آتش‌سوزی در پتروشیمی‌ها، نشتی مواد شیمیایی و اسیدی دیگر نیز اتفاق می‌افتد که این مواد خود خطری برای مقاومت سازه در مقابل حریق است.

 

معادله تغیرات دما برحسب زمان در حریق هیدروکربنی:

 

فرمول 2 : T = 20+1080*(1-0,325*e^-0,167*t-0,675*e^-2,5*t)

 

مواد ضدحریق از لحاظ شیوه اجرا، عموماً به دو صورت تقسیم‌بندی می‌شوند:

1- مواد ضدحریقی که به‌صورت اسپری روی سطح اجرا می‌شوند.

2- مواد ضدحریقی که به شکل ماستیک یا خمیر مانند روی سطح اعمال می‌شوند و روکش‌های Intumescent .