被动防火材料抗喷射火性能的测定 第3部分扩展试验要求标准立项发展报告

*被动防火材料抗喷射火性能的测定第3部分：扩展试验要求标准立项发展报告EnglishTitle:StandardizationDevelopmentReport:Determinationoftheresistancetojetfiresofpassivefireprotectionmaterials—Part3:Extendedtestrequirements摘要随着石油化工、天然气及海上平台等高风险工业领域的快速发展，由高压易燃物质泄漏引发的喷射火事故频发，对设备结构及人员安全构成严重威胁。被动防火材料作为关键的最后一道防线，其抗喷射火性能的准确评估至关重要。本报告以国际标准化组织发布的ISO22899-3:2025《被动防火材料抗喷射火性能的测定第3部分：扩展试验要求》为核心，系统阐述了该标准的立项背景、编制历程、核心技术内容及其重大意义。报告深入剖析了标准在原有测试方法基础上，针对复杂工业场景（如管线贯穿件、阀门、大尺寸构件及极端火焰冲击）所提出的扩展试验要求与技术指标。重点介绍了该标准的制定旨在解决现有试验方法在评价极端工况下防火材料性能的局限性，通过引入更严苛的火源参数、更复杂的试件安装方式和更全面的失效判据，为工程设计提供更可靠的数据支撑。报告最后指出，ISO22899-3:2025的发布不仅填补了国际标准在扩展喷射火试验领域的空白，更将引领全球被动防火技术向更高安全等级、更精细化评估的方向发展，对提升高风险设施的消防安全设计水平具有重要指导价值。关键词：被动防火材料；喷射火；扩展试验；ISO22899；防火性能；工业安全；标准国际化Keywords:PassiveFireProtectionMaterials;JetFire;ExtendedTest;ISO22899;FireResistance;IndustrialSafety;Standardization正文一、引言在全球工业化进程加速的背景下，石油、天然气、化工以及海上油气生产设施等高风险工业领域，其生产、储存和运输过程中面临的核心灾难风险之一便是火灾，尤其是喷射火（JetFire）。喷射火通常由高压工艺管道或容器的泄漏引发，具有高温（火焰温度可达1200°C以上）、高辐射热通量（可达数百千瓦每平方米）及强大火焰冲击力的特点。这种极端火灾能在极短时间内造成钢结构强度急剧下降、设备失效甚至灾难性坍塌。因此，在关键设备、承重结构及逃生通道上敷设被动防火材料，成为保障工业设施在火灾工况下保持结构完整性和功能连续性的关键措施。然而，被动防火材料的性能评估并非一项简单的任务。不同场景下的火灾工况千差万别，标准的测试方法往往只能覆盖部分典型工况。为了更全面地评估材料在真实极端工况下的表现，国际标准化组织（ISO）启动了ISO22899系列标准的制定工作。该系列标准专注于被动防火材料的抗喷射火性能测定。此前已发布的第1部分（主要测试方法）和第2部分（管线应用指南）奠定了坚实基础。而于2025年1月23日最新发布的ISO22899-3:2025《第3部分：扩展试验要求》则是一项至关重要的补充与深化，旨在解决标准试验无法覆盖的复杂工程需求，代表了该领域标准化工作的最新进展。二、标准立项背景与必要性1.现有测试方法的局限性：现有的抗喷射火标准测试方法（如ISO22899-1中所描述的方法）通常在受控的实验室条件下进行，使用特定尺寸、形状的试件和标准化的燃烧器。这些方法虽然是评估产品性能的基础，但无法完全模拟实际工业场景中出现的各种复杂情况。例如，安装在管线贯穿件、阀门、法兰、电缆桥架或大型钢结构柱上的防火材料，其受火条件（如火焰的贴壁效应、湍流、冲击角度）与标准平板测试有显著差异。此外，极端火灾工况下，火焰的持续时间、热流密度波动以及特定的试件失效模式（如结构崩解、接缝撕裂）也远超标准测试范围。2.工业安全需求的升级：随着海上设施向更深更远水域发展，陆上炼化一体化装置规模不断扩大，安全风险相应提升。业主、工程公司及监管机构对防火材料的性能提出了更高要求，不再满足于“能否通过标准测试”，而是关注“在真实事故中能坚持多久”。针对关键位置的特殊防火保护，需要定制化的、基于更接近实际工况的评估数据，以确保防火设计的可靠性。这直接催生了对扩展试验（ExtendedTests）的强烈需求。3.技术发展的内在驱动：近年来，新型被动防火材料（如超薄型膨胀涂料、新型轻质耐火板、高强度防火毡等）不断涌现。这些材料在实验室标准测试中表现良好，但在面对极端喷射火时，其附着性、抗冲击性、热解过程中的膨胀行为及残余强度等性能边界尚未被充分验证。因此，技术创新需要更具挑战性的评估标准来验证其先进性和适用性。三、ISO22899-3:2025核心技术内容分析本标准作为扩展试验要求，并非替代第1部分的基础测试方法，而是在其基础上增加了一系列更具挑战性、更贴近复杂工程实际的测试条款，旨在评定被动防火材料在超出标准试验条件的特殊工况下的抗喷射火能力。其主要技术内容包括：1.扩展试验场景界定：*复杂几何形状试件的测试：针对非平板类构件，如工艺管线的弯头、T型接头、法兰连接处、阀门、膨胀节等。这些部位的防火保护往往难以做到完美连续，是消防保护的薄弱环节。标准详细规定了这类结构的试件制作、安装及防火材料涂覆边界要求。*大型和结构性试件的测试：例如，尺寸远大于标准试件的H型钢柱、混凝土支撑构件等。标准考虑了实际设施中大型结构的整体热效应和应力分布，其测试结果更能反映防火材料在大面积应用时的真实性能。*贯穿和终端系统测试：模拟电缆、管路或风管穿过防火分隔的贯穿件。该类测试侧重于评估防火材料在极端喷射火作用下，能否有效阻止火势和高温气体沿贯穿间隙蔓延。2.扩展喷射火源参数：*更高的热通量：标准定义了比ISO22899-1中基准火源更高的热辐射通量，可达到350kW/m²以上。这模拟了例如高压天然气泄漏形成的高速、高热阻火焰。*更长的测试时间：根据实际工程应急响应时间，标准中的扩展试验持续时间可以延长至120分钟甚至更长，评估材料在长时间极端火焰灼烧下的耐久性和残余性能。*火焰冲击速度与湍流的调节：通过对燃烧器和供气系统提出更严格要求，可以模拟不同流速、不同湍流强度的喷射火焰，以评估防火材料抵抗火焰侵蚀和冲刷的能力。3.增强的性能要求与失效判据：*结构完整性：在试验过程中及试验后，支持结构（如钢柱）的承载能力不应低于设计规定的最低要求。对于大型自由端试件，其变形量（如挠度、扭转角）需满足严格的限值。*材料完整性：防火材料在高温下不得出现大面积剥落、脱落、崩解、贯穿性开缝或与基材完全脱离。需记录和评估材料的烧蚀速率、膨胀层开裂情况及残余厚度。*绝缘性能：对于电缆桥架、管线贯穿件等电气或管道系统保护，标准规定了更严格的试件背面温度或内部温度限值，并需考虑热桥效应的处理。测试后的绝缘性能（如介电强度）可能需要满足特定要求。4.扩展测试报告：标准对测试报告的内容提出了比第1部分更详尽的要求。报告必须清晰描述测试的具体扩展类型，详细记录试验装置、火源校准、试件制备过程、安装细节及所有测量结果。更重要的是，报告需对失效模式进行分析，并明确说明测试结果可以外推至何种工程应用场景，从而为工程师提供关键的设计输入。四、标准的主要修订/制定参与单位介绍本标准由国际标准化组织（ISO）中负责防火材料性能测试的标准化技术委员会ISO/TC92（消防安全）下属的相关工作组主导制定。该工作组汇集了全球顶尖的科研机构、测试实验室、权威监管机构、石油化工巨头以及领先的防火材料生产商。其中，挪威船级社DNV作为该标准制定的核心起草单位之一，发挥了不可替代的关键作用。挪威船级社（DetNorskeVeritas，DNV）成立于1864年，总部位于挪威奥斯陆，是一家世界领先的风险管理和质量保证服务机构。在能源行业，尤其是石油天然气和海事领域，DNV拥有深厚的专业知识和无可比拟的权威性。*在标准制定中的核心贡献：1.数据与经验积累：DNV在北海、墨西哥湾等全球主要海上油气田进行了长达数十年的安全研究和事故调查，积累了海量的关于喷射火事故模式、危害程度及防火材料现场表现的实测数据。这些第一手资料是定义扩展试验场景（如热通量、火焰冲击速度、测试时间）的科学基础。2.核心技术问题的解决：DNV旗下拥有世界顶级的消防研究实验室（如位于挪威斯普吉卡的Spadeadam测试中心）。该实验室长期进行全尺寸喷射火测试，对大型构件、贯穿件及复杂几何形状的防火保护测试拥有丰富的实践经验。DNV的专家基于大量全尺寸测试结果，提出了关于测试装置设计、火源校准方法及失效判据的突破性解决方案，成功解决了从标准平板测试向复杂工程场景“外推”的技术难题。3.推动了国际共识的形成：DNV凭借其作为独立第三方权威技术机构的公正地位，在ISO国际标准的制定协商中扮演了重要的“仲裁者”和“推动者”角色。它有效地协调并整合了来自不同国家（包括美国、英国、挪威、法国、中国等）的工程公司、材料生产商和监管机构的意见，促成了在最具争议的“扩展火灾参数定义”和“失效判据”等关键条款上达成国际共识。4.赋能工程实践：DNV将标准中的测试方法与其自身的“风险基础防火设计（RB-FPD）”方法论相结合，为石油化工项目的防火保护设计提供了从风险识别、性能目标设定到材料选型和验证的全套解决方案。ISO22899-3:2025标准中的许多条款，实质上直接采用了DNV在其推荐实践标准（如DNV-RP-D301）中成熟应用的技术要求。因此，DNV的深度参与确保了本标准不仅具有严谨的科学理论支撑，更具备了极佳的工程适用性和实践指导价值，使其能够从全球顶尖的行业最佳实践中汲取养分，进而提升为国际公认的权威规范。五、结论与展望ISO22899-3:2025《被动防火材料抗喷射火性能的测定第3部分：扩展试验要求》的正式发布，是国际标准化组织在工业消防安全领域取得的又一里程碑式成果。该标准精准回应了现代工业，特别是高风险能源行业对极端工况下防火能力评估的迫切需求，是对现有基础测试方法的、兼具深度与广度的有力补充。结论：本报告系统梳理了该标准的立项背景与核心内容。标准的出台解决了长期以来被动防火材料在复杂构件、大型结构及极端火源条件下的性能评估无标可依的困境。通过引入扩展试验场景、更严苛的火源参数和全面的失效判据，ISO22899-3:2025极大地提升了测试结果的工程相关性，使防火材料选型与防火设计的科学性、可靠性迈上了一个新台阶。以DNV为代表的专业机构的深度参与，为标准的权威性与实用性提供了坚实保障。可以预见，本标准将成为全球石油化工、海上油气、液化天然气及氢能等高风险设施消防设计的核心参考文件，有力推动安全设计的精细化与系统化。展望：1.标准体系协同化：ISO22899-3:2025将与ISO22899-1（基础测试）和ISO22899-2（管线应用指南）共同构成完整的抗喷射火测试评估标准家族。未来，该系列标准有望进一步扩展，例如增加对被动防火材料在组合火灾场景（如池火跟随喷射火）下的性能测试指南，或对特定材料（如防火涂料）的测试附加特殊要求，实现标准体系的闭环管理。3.全球合规趋同：该国际标准的发布将逐步推动各国或地区监管机构（如欧盟的建筑产品法规CPR、英国NOA等）修订或采纳其要求。可以预期，ISO22899-3的标准方法将逐渐取代各地区现有的、零散的扩展测试要求，最终在全球范围内实现更为统一和透明的高标准认证要求。4.新材料的创