оценка пожарной опасности промышленных трубопроводов с

Оценка пожарной опасности промышленных
трубопроводов с тепловой изоляцией
К.т.н. С.А. Шарипова, ведущий научный сотрудник,
ФГУВНИИПО МЧС России, г. Балашиха
Проведены исследования пожарной опасности промышленных трубопроводов с тепловой
изоляцией. На основе полученных результатов, предложен принципиально новый подход
к нормированию теплоизоляционных конструкций трубопроводов по показателю
пожарной опасности конструкции в целом с учетом ее эксплуатационных и
конструктивных особенностей. Разработанный метод позволяет определять реальный
уровень пожарной опасности теплоизолированных трубопроводов, открывает
возможности для создания новых высокоэффективных конструкций и расширяет область
их применения для надземных и канальных прокладок.
В настоящее время в промышленном трубопроводном транспорте, в том числе и в
системах жилищно-коммунального хозяйства, проблема повышения долговечности,
надежности трубопроводов и сокращения потерь тепла вышла на государственный
уровень. Считаем, что правильным решением данной проблемы является замена
устаревших
утеплителей
на
основе
минеральной
ваты
современными
высокоэффективными
материалами
(например,
полимерными),
обладающими
уникальными механическими и теплофизическими свойствами. Использование
полимерных теплоизоляционных материалов позволит, по сравнению с минеральными,
повысить надежность и долговечность конструкций трубопроводов более чем в три раза,
значительно снизить тепловые потери, повысить производительность труда и улучшить
санитарно-гигиенические условия при производстве строительно-монтажных работ.
Вместе с тем важно отметить, что серьезным недостатком полимеров является горючесть,
которая ограничивает область их широкого применения. На сегодняшний день ряд
полимерных утеплителей, главным образом пенополиуретановых (ППУ), уже широко
используется для подземных тепловых сетей при бесканальной прокладке, где о пожарной
опасности конструкций речь не идет.
Однако из-за одностороннего подхода к нормированию пожарной опасности
теплоизолированных трубопроводов по показателю горючести применяемых в них материалов использование горючей тепловой изоляции для
надземных и канальных прокладок трубопроводов ограничено, т.к. в этих случаях (в
отличие от подземной бесканальной прокладки) вопрос пожарной опасности
теплоизоляционной конструкции приобретает первостепенное значение.
Мы подошли к решению данной проблемы вполне обоснованно, считая, что
нормирование теплоизоляционных конструкций только по показателю горючести
составляющих их материалов не всегда соответствует реальному уровню пожарной
опасности конструкций. Один и тот же материал ведет себя по-разному в зависимости от
конкретных условий его эксплуатации, которые обязательно необходимо учитывать.
Кроме того, не всегда принимаются во внимание специфические особенности
конструкций, такие как различные варианты сочетаний теплоизоляционного и защитнопокровного слоев, толщина и плотность теплоизоляционного слоя, а так же
пространственное расположение. В каждом из этих вариантов поведение
теплоизолированных трубопроводов в условиях реального пожара будет различным.
Для объективной оценки применимости полимерных и других горючих материалов в
качестве тепловой изоляции для промышленных трубопроводов при надземной и
канальной прокладках нами научно обоснован принципиально новый подход к
нормированию теплоизоляционных конструкций трубопроводов по показателю пожарной
опасности конструкции в целом с учетом ее эксплуатационных и конструктивных
особенностей, а не по показателю горючести составляющих ее материалов, как это
принято в нормативной документации [1].
Исследовательская
работа
по
вопросу
определения
пожарной
опасности
теплоизолированных трубопроводов включала в себя следующие основные этапы:
1. определение объекта исследований;
2. оценка пожарной опасности материалов, применяемых в качестве теплоизоляционных и
защитно-покровных слоев;
3. проведение натурных огневых испытаний теплоизоляционных конструкций
трубопроводов с целью определения основных параметров достижения конструкцией
предельного состояния в условиях реального пожара;
4. разработка методики, создание испытательной установки и проведение
маломасштабных огневых испытаний теплоизоляционных конструкций трубопроводов.
Объектом исследований являлись промышленные трубопроводы, классификационная
схема которых представлена на рис. 1.
На пожарную опасность исследовались теплоизоляционные и защитно-покровные
материалы, рекомендуемые СНиП 2.04.14-88 «Тепловая изоляция оборудования и
трубопроводов» в качестве промышленной тепловой изоляции [2]. Данные о пожарной
опасности этих материалов необходимы для разработки теплоизоляционных конструкций
трубопроводов, подлежащих дальнейшим испытаниям.
Для определения количественных показателей достижения конструкцией предельного
состояния в условиях реального пожара были проведены натурные огневые испытания
[3]. Испытывались конструкции трубопроводов с различными вариантами сочетаний
теплоизоляционных и защитно-покровных материалов. Конструкции располагались
горизонтально и вертикально (рис. 2, 3). В качестве источника зажигания использовалось
дизельное топливо.
В процессе испытаний выявлено, что:
■ плотность теплового потока в очаге пожара 47 кВт/м2;
■ время действия источника зажигания 20 мин;
■ предпочтительное расположение конструкции - вертикальное, как наиболее жесткое.
Эти параметры были взяты за основу при разработке методики [4] и создании
испытательной установки.
В качестве критерия пожарной опасности теплоизолированных трубопроводов был
принят показатель распространения пламени по конструкции, т.к. именно он в полной
мере характеризует процесс развития пожара на трубопроводном транспорте.
Схема испытательной установки представлена на рис. 4, а также фото установки - на рис.
5.
В камеру огневого воздействия 2 помещают вертикально расположенный образец
теплоизоляционной конструкции трубопровода 7 длиной 2400 мм. Зажигают газовую
горелку 1, устанавливают расход газа, необходимый для создания плотности теплового
потока 47 кВт/м2 и воздействуют на образец в течение 15 мин. Затем газовую горелку
выключают и фиксируют параметры, характеризующие распространение пламени по
поверхности конструкции.
Теплоизоляционные конструкции трубопроводов в зависимости от величины параметров
распространения горения подразделяют на две группы (см. таблицу): не
распространяющие пламя (НРП), распространяющие пламя (РП).
Натурные и маломасштабные огневые испытания показали, что распространение пламени
по трубопроводу с тепловой изоляцией за пределы очага пожара зависит от свойств
теплоизоляционного и защитно-покровного слоев.
Теплоизоляционные конструкции, состоящие из горючего группы Г4 утеплителя (ППУ
различных марок) и негорючего защитно-покровного материала (оцинкованная сталь), в
условиях теплового воздействия 47 кВт/м2 не способны распространять пламя как в
горизонтальном, так и в вертикальном положении. Теплоизоляционные конструкции из
фенольных утеплителей группы горючести Г2 с негорючим защитно-покровным
материалом (алюминиевый лист) ведут себя аналогично.
Конструкции из утеплителей групп горючести Г2 и Г4 и защитно-покровных материалов
группы горючести Г2 (стеклопластик РСТ, армопластовый материал АПМ-2,
фольгостеклоткань) также не распространяют пламя в контрольную зону образцов
трубопроводов.
Таким образом, полученные результаты испытаний позволили сделать вывод о том, что
путем подбора сочетаний различных видов теплоизоляционных и защитно-покровных
материалов (в том числе горючих) возможно создание пожаробезопасных
теплоизоляционных конструкций трубопроводов, отвечающих современным техническим
требованиям по энергоэффективности и эксплуатационной надежности.
Учитывая актуальность проблемы, а так же поступающие в наш адрес письма с просьбами
высказать компетентное мнение о реальной пожарной опасности тех или иных
теплоизоляционных конструкций трубопроводов и возможности их применения на
конкретных объектах, институт в настоящее время проводит испытания
теплоизоляционных конструкций трубопроводов в соответствии с утвержденными
методическими рекомендациями «Теплоизоляционные конструкции промышленных
трубопроводов. Метод испытания на распространение пламени». Результаты испытаний
позволяют определять реальный уровень пожарной опасности теплоизоляционных
конструкций трубопроводов и разрабатывать рекомендации по применению, по
инициативе заявителя может быть выдан сертификат пожарной безопасности в рамках
добровольной сертификации.
Мы полагаем, что комплекс работ, предложенный нами, представляет несомненный
интерес для разработчиков, производителей и потребителей теплоизолированных
трубопроводов, т.к. открывает возможности для создания новых высокоэффективных
конструкций и расширяет область их применения для надземных и канальных прокладок.
Литература
1. СНиП 41-03-2003 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов».
2. Шарипова С.А., Фахрисламов Р.З., Корольченко А.Я. Пожарная опасность материалов
тепловой изоляции трубопроводов // Пожаровзрывобезопасность. 2002. № 6. С. 24-28.
3. Шарипова С.А., Корольченко А.Я., Фахрисламов Р.З. Пожарная опасность
трубопроводов с тепловой изоляцией // Пожаровзрывобезопасность. 2002. № 4. С. 33-37.
4. Шарипова С.А., Фахрисламов Р.З., Корольченко А.Я. Маломасштабный метод оценки
пожарной
опасности
трубопроводов
с
тепловой
изоляцией//
Пожаровзрывобезопасность. 2002. № 5. С. 28-32.
Журнал «Новости теплоснабжения» №10 (86), 2007, http://www.ntsn.ru