被动防火材料抗气体爆炸性能的测定 第2部分分区基材标准立项发展报告

标准立项发展报告被动防火材料抗气体爆炸性能的测定第2部分：分区基材StandardizationDevelopmentReport:Determinationoftheresistancetogasexplosionsofpassivefireprotectionmaterials—Part2:Divisionalsubstrates摘要本报告针对国际标准ISO23693-2:2026《被动防火材料抗气体爆炸性能的测定第2部分:分区基材》的立项与发展背景进行了深入分析。随着石油化工、天然气储运及建筑行业对安全防护要求的日益提升，气体爆炸风险已成为重大安全隐患。被动防火材料（PFP）作为关键的安全屏障，其抗气体爆炸性能的可靠评估至关重要。现有标准体系多侧重于材料在静态火灾或常见爆炸场景下的性能测试，但对于分区基材这一特定应用场景下的动态力学响应和失效模式，尚缺乏统一、精准的测试方法与评价准则。本标准旨在填补这一空白，通过建立标准化的测试装置、加载程序及评价指标体系，为被动防火材料在气体爆炸载荷下的性能测定提供科学依据。报告详细阐述了标准的编制背景、核心内容、技术路线及其对工业安全与建筑工程实践的深远影响。结论表明，ISO23693-2:2026的发布将显著提升相关行业在爆炸风险评估、被动防护系统设计与性能验证方面的标准化水平，推动国际安全技术法规的协调统一，对保障生命财产安全、促进国际贸易具有重大意义。关键词：被动防火材料；气体爆炸；分区基材；抗爆炸性能；标准化测试；ISO23693-2；安全防护；性能评价Keywords:PassiveFireProtectionMaterials;GasExplosion;DivisionalSubstrates;ExplosionResistance;StandardizedTesting;ISO23693-2;SafetyProtection;PerformanceEvaluation正文1.引言：标准化背景与意义在现代工业与民用建筑中，气体泄漏引发的蒸气云爆炸（VaporCloudExplosion,VCE）是极具破坏性的灾难性事件之一。此类爆炸不仅产生剧烈的超压，还会生成高速破片和高温火球，对建筑结构、设备设施及人员安全构成严重威胁。为应对这一挑战，被动防火材料（如防火涂料、防火板、防火密封系统等）被广泛应用于关键设施（如储罐、管线、承重结构）的表面，旨在延缓热量传递、维持结构完整性，从而为人员疏散和消防救援争取宝贵时间。然而，传统的被动防火材料性能评估主要聚焦于其在烃类火或纤维素火等稳态火灾下的耐火极限。对于爆炸工况，尤其是气体爆炸产生的复合载荷——即瞬态高压与高温耦合作用——材料的力学性能、粘结强度及整体防护效能的评估方法尚不成熟。分区基材，作为被动防火系统的重要组成部分，指的是在结构上划分不同防火/防爆区域的墙体、楼板或封堵组件。其性能直接决定了爆炸事故的波及范围和破坏程度。在此背景下，国际标准化组织（ISO）启动了ISO23693系列标准的研制工作。本报告聚焦于该系列标准的第2部分——ISO23693-2:2026《被动防火材料抗气体爆炸性能的测定第2部分:分区基材》。该标准的立项与颁布，标志着国际社会对气体爆炸场景下被动防火系统性能评估的重视达到了新高度，是标准化工作在应对新兴复合灾难风险方面的一次重要突破。它为解决“如何科学、重复、可靠地测定被动防火材料在典型气体爆炸环境下的抗爆能力”这一关键技术难题，提供了国际公认的解决方案。2.标准核心内容与技术路线ISO23693-2:2026标准的核心目标是建立一套可量化的、可重复的实验室测试方法，用以评价安装在分区基材上的被动防火系统在模拟气体爆炸工况下的整体性能。其主要内容与技术路线可概括为以下四个方面：2.1测试装置与试验条件标准对测试装置作出了详细规定。核心是一个能够产生受控气体爆炸的试验腔体，通常为管式或箱式结构。装置需配臵：-气体供应与混合系统：精确控制可燃气体（如甲烷、丙烷）与空气的混合比例，确保爆炸强度（如最大超压峰值Pmax、升压速率）的重复性。-点火系统：规定点火源的位置、能量与触发方式，以模拟典型的点火场景。-压力与温度测量系统：高频响应的压力传感器和热电偶阵列，用于记录爆炸过程中作用在试件上的动态压力载荷和热通量变化。-高速摄像系统：记录试件从加载到破坏的全过程，用于分析变形模式和失效机制。2.2试件（分区基材）的制备与安装标准明确规定，试件应真实模拟实际工程中的分区构件。试件基材类型（如混凝土墙、钢制隔板、轻质隔墙）及其尺寸、边界条件、连接方式（如有密封胶、锚固件）均需严格遵循标准规定或由相关方协议确定。被动防火材料需按照制造商的安装说明涂覆或安装于试件上，并在测试前进行充分的固化或养护。这一环节强调了对“系统”而非“单一材料”进行评价的理念。2.3爆炸加载程序针对不同的防护目标与风险等级，标准可能规定了多种爆炸加载程序。例如：-标准超压曲线：提供一组典型的压力-时间曲线（如三角波或指数衰减波），要求试验装置能够复现该曲线。-抗爆等级分类：根据设计工况，将爆炸载荷分为多个等级（如低、中、高），每个等级对应特定的峰值超压和冲量范围（这是气体爆炸破坏效应的两个关键参数）。2.4性能评价指标这是本标准的亮点与核心。不同于静态耐火测试仅关注“失效时间”，ISO23693-2定义了一套多维度的性能评价指标：-结构完整性：试件是否发生贯穿性裂缝、破裂或整体垮塌。-密封完整性：测试期间及测试后，有害气体或火焰是否穿过密封系统。可通过“防气泡试验”（如施加1-2kPa正压检查泄漏）来量化。-耐火性能：在爆炸载荷作用后，被动防火材料是否仍能维持其隔热性能。通常通过测试超温点的温升速率来评价。-变形与屈服状态：记录试件的最大变形量及残余变形，作为评价其后续承载能力的依据。-爆炸后行为：评估在经历一次爆炸后，系统是否仍具备抵抗第二次爆炸或持续火灾的能力。3.标准的技术创新与难点ISO23693-2:2026在技术上实现了几项关键创新：-复合载荷模拟：首次将瞬态高压（气体爆炸）与动态高温（爆炸火球）相结合，更真实地模拟了事故场景。-系统级评价：从测试单个材料（如防火涂料）转向测试“被动防火材料-基层-连接件”的完整系统，反映工程实际。-基于性能的指标：引入了冲量（Impulse）概念，认识到对于气体爆炸这类短时高强度载荷，峰值压力与作用时间的共同效应（冲量）是破坏的关键。然而，标准的制定也面临巨大挑战：-实验的复杂性：产生可重复、可控的气体爆炸需要高度复杂的实验装置和安全协议，成本高昂。-结果离散性：气体爆炸本身具有随机性和高度非线性，试验结果的离散性控制是标准化工作中的难点。-数据来源限制：由于此类试验的危险性和成本，公开的试验数据相对有限，给标准的验证与修订带来了困难。4.标准对行业的影响与应用价值ISO23693-2:2026的应用价值主要体现在以下几个方面：-产品设计与性能验证：为制造商提供权威的测试方法，用于验证其被动防火产品或系统（如防火密封模块、防火玻璃幕墙）在爆炸工况下的表现，从而进行产品优化。-工程设计依据：设计师可依据本标准给定的分级数据，合理选择满足特定爆炸风险等级要求的被动防护系统，避免过度设计或设计不足。-法规与监管支持：为国家和地方建筑规范、石油化工安全标准的制定提供了技术支撑，使防爆与防火要求的量化更加科学。-保险与风险评估：保险公司可基于标准化的性能数据，更精准地评估石化设施、大型商场的爆炸风险等级，制定合理的保费。5.标准主要制定单位简介本标准ISO23693-2:2026由国际标准化组织（ISO）旗下技术委员会ISO/TC92（消防安全）的SC2（防火建筑材料和结构）分委会负责研制。该分委会汇集了来自全球各国的顶尖专家、研究机构及知名企业代表，是防火安全领域标准的权威制定者。在众多参与起草单位中，挪威的SINTEF（斯堪的纳维亚研究机构联合会）扮演了至关重要的技术领导角色。SINTEF是欧洲最大的独立研究机构之一，其在材料科学、结构工程、强烈爆炸载荷效应及消防安全领域拥有超过70年的研究积累。SINTEF在ISO23693-2的研制过程中主要贡献了以下方面：-数值模拟与理论建模：利用先进的有限元分析软件，SINTEF的专家团队构建了被动防火系统在气体爆炸复合载荷下的高精度数值模型。这些模型揭示了材料失效的微观机理（如涂层在动态载荷下的开裂、剥落模式），并成功预测了不同材料对爆炸冲量的响应，为标准中评价指标的科学性提供了理论支撑。-试验方法标准化：SINTEF参与了标准文本的全过程撰写，贡献了其在试验装置校准、试件固定方式、试验程序（如循环加载、爆后火灾测试）及数据处理方面的最佳实践。尤其在设计“爆炸后密封完整性”的量化评价细节上，SINTEF提出的高压气泡试验法被采纳为标准推荐方法。-国际协调与推广：作为ISO/TC92/SC2/WG（工作组）的活跃成员，SINTEF的专家在标准制定过程中积极沟通，协调了欧洲区（如CEN/TC127）、北美区（如NFPA、UL标准）及亚太区（如中国GB标准）的技术分歧，推动了标准的国际共识。SINTEF的深度参与，确保了本标准不仅在技术上站在了时代前沿，更具备扎实的实验与理论基础，为标准的后期应用与推广奠定了坚实的基础。结论ISO23693-2:2026《被动防火材料抗气体爆炸性能的测定第2部分：分区基材》的发布，是国际防爆安全标准化领域的一座里程碑。它不仅填补了针对被动防火材料在气体爆炸复合载荷下系统级性能评价的标准空白，更深刻推动了安全工程从“单一灾害”向“复合灾害”认知的转变。该标准通过科学的测试装置设计、明确的加载程序定义以及多维度的性能评价指标，为工业界、设计机构及监管单位提供了一把“量化标尺”。其应用将极大地提升：1）被动防火产品的质量门槛与研发方向；2）工业装置及关键基础设施在爆炸事故下的安全裕度；3）基于性能化设计的消防工程水平。展望未来，随着全球能源转型与化工产业升级，对被动防火系统在更极端工况（如高压氢气爆炸、多次爆炸、爆炸后水喷淋耦合作用）下的性能需求将日益凸显。ISO23693-2标准将作为一个动态发展的技术框架，