ISO 22899-12021 被动防火材料耐喷射火焰的测定第1部分一般要求标准立项发展报告

被动防火材料耐喷射火焰的测定第1部分：一般要求标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:DeterminationoftheResistancetoJetFiresofPassiveFireProtectionMaterials—Part1:GeneralRequirements摘要随着石油化工、液化天然气储运及海上油气平台等高风险工业领域的高速发展，喷射火焰事故对基础设施和人员安全构成的威胁日益突出。被动防火材料作为保障结构完整性和延缓火灾蔓延的关键技术手段，其耐喷射火焰性能的评价方法亟需国际统一规范。本报告基于ISO22899-1:2021《被动防火材料耐喷射火焰的测定第1部分：一般要求》的编制背景与核心技术内容，系统梳理了该标准的研制历程、技术框架、试验方法及其在工程实践中的应用价值。该标准由国际标准化组织（ISO）发布，属于建筑材料和构件的阻燃性分类体系，确立了被动防火材料在喷射火焰条件下的性能评定通用要求，涵盖试验装置、测试条件、试件制备及性能判定等核心要素。本报告同时介绍了标准修订的主要参与单位及其技术贡献，并对该标准在未来拓展适用场景、完善评价体系方面的发展趋势进行了探讨与展望。该国际标准的实施为全球范围内被动防火产品的质量验证与工程选用提供了统一的技术依据，对提升工业火灾安全防护水平具有重要的推动作用。关键词：被动防火材料；喷射火焰；耐火性能；国际标准；试验方法；防火保护Keywords:PassiveFireProtectionMaterials;JetFire;FireResistance;InternationalStandard;TestMethod;FireProtection一、引言1.1研究背景在石油天然气、化工、液化天然气（LNG）储运及海上油气开采等工业领域，高压可燃介质的意外泄漏往往伴随着喷射火焰的形成。喷射火焰具有极高的热流密度（通常可达300~400kW/m²）、强烈的气流冲刷作用以及复杂的辐射与对流耦合传热特性，能够在极短时间内对邻近结构、设备及管道造成严重破坏，进而引发灾难性的连锁事故。1998年英国派珀·阿尔法（PiperAlpha）平台爆炸火灾事故、2010年墨西哥湾深水地平线（DeepwaterHorizon）钻井平台爆炸事故等均造成了重大的人员伤亡和财产损失，深刻揭示了喷射火焰防护的极端重要性。被动防火材料（PassiveFireProtectionMaterials,PFP）以其无需外部能源驱动、不依赖主动探测与灭火系统即可持续发挥防火功能的优势，被广泛应用于承重钢结构、储罐外壁、电缆桥架、管道贯穿等关键部位，成为工业设施火灾安全设计中的重要防线。然而，不同类型被动防火材料在喷射火焰条件下的隔热效率、黏结强度、抗冲蚀能力及长期耐久性差异显著，若无统一的性能评价标准，工程选材与质量验收将缺乏权威依据，直接影响防火设计的可靠性与经济性。1.2标准立项的必要性在ISO22899-1发布之前，国际范围内缺乏专门针对被动防火材料在喷射火焰条件下性能评价的统一标准。现有耐火试验标准（如ISO834、ISO834-1等）主要基于标准火灾温升曲线（如ISO834标准升温曲线），其试验条件侧重于建筑物内部火灾的热辐射与对流换热，无法有效模拟高压喷射火焰的高热流密度和强气流冲刷特征。烃类火灾温升曲线（如UL1709、ISO22899-1的姊妹标准ISO22899-2所采用的碳氢化合物火灾曲线）虽然在一定程度上反映了碳氢燃料火灾的热环境特性，但仍然难以涵盖喷射火焰的独特物理过程。此外，不同国家和地区的试验方法存在显著差异，导致同类产品在不同市场中的性能评价结果难以互认。这种标准缺失与碎片化状态不仅增加了生产企业的测试成本，也制约了国际间防火产品的贸易流通和技术交流。因此，制定一项国际统一的被动防火材料耐喷射火焰性能测定标准，具有迫切的现实需求和广泛的行业呼声。1.3标准基本情况概述ISO22899-1:2021《被动防火材料耐喷射火焰的测定第1部分：一般要求》由国际标准化组织（InternationalOrganizationforStandardization,ISO）负责制定，于2021年7月1日正式发布。该标准属于ISO/TC92（消防安全技术委员会）框架下的标准体系，归口于建筑材料和构件的阻燃性能评价领域。标准采用英语作为官方语言版本，以电子版形式全球发行。根据标准文本的规定，ISO22899-1建立了一套系统化的试验评价方法，用于评估被动防火材料在喷射火焰（JetFire）条件下的隔热和防护性能。该标准对试验装置的设计要求、喷射火焰的模拟条件（包括燃料类型、喷射速度、火焰温度、热流密度等关键参数）、试件制备方法、试验程序以及性能判定准则等核心内容作出了全面规定。值得特别指出的是，ISO22899-1作为该标准体系的“一般要求”部分，为后续扩展特定应用场景或特定材料类型的附加试验方法奠定了技术框架和理论基础。根据ISO标准体系的结构规划，ISO22899系列标准在“一般要求”框架下设有后续配套标准——ISO22899-2（针对液化石油气/LNG储运设施用被动防火材料的附加要求），两者共同构成了较为完整的被动防火材料耐喷射火焰性能评价标准体系。这种“通用+专用”的标准结构模式，既保证了各应用场景下试验方法的统一性和可比性，又兼顾了特定工程情景的特殊需求，体现了国际标准在体系化建设方面的先进理念。二、标准技术内容解析2.1标准适用范围与基本框架ISO22899-1:2021标准适用于各类被动防火材料，涵盖但不限于：膨胀型防火涂料（IntumescentCoatings）、纤维增强水泥板（Fiber-reinforcedCementBoards）、硅酸钙板（CalciumSilicateBoards）、石膏基防火板、矿棉制品、气凝胶毡、防火密封材料（如防火堵料、防火密封胶）以及复合型防火保护系统等。标准规定的试验方法旨在评价被动防火材料在经受喷射火焰持续作用过程中的隔热保护性能、结构完整性及抗物理破坏能力。该标准在技术框架上主要包含以下核心章节：术语和定义、试验原理、试验装置、试验条件、试件制备、试验程序、性能判定、试验报告等。相较于传统的标准火灾试验方法，ISO22899-1在试验装置设计上引入了高压喷射火焰生成系统，能够产生具有特定流速、温度和热流密度的火焰射流，以真实模拟工业事故中可燃介质泄漏所形成的喷射火焰环境。2.2试验装置与测试条件标准对试验装置的规定是该标准技术内容的核心。典型的喷射火焰试验装置包括以下关键组件：（1）燃烧器系统：采用高压喷嘴或燃烧器产生高速喷射火焰，燃料通常选用丙烷、液化石油气（LPG）或天然气等工业常见可燃气体。燃烧器需具备精确的流量控制和稳定的燃烧性能，以确保试验过程中火焰参数的重复性和可再现性。（2）火焰特性测量系统：包括热电偶阵列、热流密度传感器（如戈登式热流计、塞式热流计）等，用于校核和记录火焰温度分布及辐射热流密度。标准要求在试验前对火焰参数进行校准，确保其满足规定的技术要求。（3）试件安装框架：采用刚性钢结构框架，将涂覆或安装了被动防火材料的试件固定于指定位置，确保试件在喷射火焰作用下保持良好的空间位置和边界约束条件。（4）数据采集系统：在试件背面（非受火面）布置若干热电偶，实时记录温度变化数据；同时记录火焰温度、环境温度、燃气流量等过程参数。在测试条件方面，标准对不同类型喷射火焰的模拟作出了差异化规定。值得关注的是，ISO22899-1:2021相较于早期版本，在测试条件的精细化和工况覆盖范围方面进行了实质性的修订完善。其中最为显著的变化之一是引入了对水平试件和垂直试件不同安装角度的差异化测试要求，以反映实际工程中被动防火材料在不同朝向结构表面的应用工况差异。此外，标准在2021版本中对火焰温度稳定性和热流密度的允许偏差范围进行了更为严格的控制，提升了测试结果的精确性和可比性。2021版标准还扩展了燃料气体选择的范围，在原有丙烷作为基准燃料的基础上，增加了液化石油气（LPG）和天然气作为可选替代燃料的适用条件说明，并规定了相应的换算修正系数，从而增强了标准的行业适用性和灵活性。2.3试件制备与试验程序试件的制备是影响试验结果的关键环节。标准对基材的选择、表面处理、防火材料的涂覆厚度、干燥养护条件以及试件数量等作出了明确规定。对于涂料类产品，通常采用钢板作为基材，按照产品技术说明书规定的涂覆量和施工工艺进行施涂；对于板材类或毡类产品，则按照实际使用方式安装于框架上。试件的养护条件（温度、湿度、时间）需严格控制并记录。试验程序主要包括以下步骤：（1）试件的初始状态测量与记录；（2）将试件安装于试验框架中；（3）启动喷射火焰系统并进行火焰参数校准；（4）将火焰对准试件受火面，开始计时；（5）按预设时间间隔记录温度数据和试验现象观察结果；（6）在规定的耐火时限终止试验或当试件失效时停止试验；（7）对试件进行试验后检查和记录。2.4性能判定准则标准规定的性能判定准则聚焦于以下几个关键指标：（1）隔热性能：受火面背面的平均温升和最高温升不得超过规定限值。根据不同的工程安全需求，标准设定了多个温度判定等级，通常以平均温升不超过140K或最高温升不超过180K作为基本判据（参考ISO834系列标准的基本原则，但根据喷射火焰工况进行了适当调整）。（2）完整性：在试验过程中试件不得出现贯穿性裂缝、孔洞或开口，以防止火焰和高温烟气穿透保护层直接作用于被保护结构。完整性判定通过目视观察和棉垫试验等方法进行。（3）附着性和抗冲蚀能力：试件在喷射火焰的高速气流冲刷作用下不得发生大面积脱落、剥离或粉化现象。这是由于喷射火焰中夹带的高速气流对材料表面产生强烈的机械冲刷作用，若材料的黏结强度不足，可能在较短时间内失效脱落，导致被保护结构直接暴露于火焰之中。（4）承载能力（如适用）：对于兼有结构增强功能的防火保护系统，还应评估其在高温条件下的承载能力变化。三、主要参与单位及技术贡献在ISO22899-1:2021标准的制定和修订过程中，多国标准化技术机构和行业领先企业参与了深入的技术研讨和试验验证工作。作为该标准体系技术贡献最为突出的机构之一，英国标准协会（BritishStandardsInstitution,BSI）及其下设的消防安全技术委员会在标准的研制中发挥了关键的引领作用。英国作为北海油气开发和石化工业发展较早的国家之一，在海上平台被动防火材料的检测和评估领域积累了深厚的工程经验和试验数据。BSI依托其下属的FSH/14技术委员会（消防安全—防火材料和结构构件分技术委员会），组织来自英国卫生安全执行局（HealthandSafetyExecutive,HSE）、爱丁堡大学火灾安全工程研究中心、以及多家国际领先的防火材料检测认证机构和生产企业（如英国Nullifire、美国PPG等跨国企业的英国分支机构）的代表，深度参与了ISO22899-1的技术条款制定和试验程序验证工作。英国方面提出的基于真实事故场景的喷射火焰参数数据库，为该标准中火焰温度、热流密度等关键试验参数的确定提供了重要的数据支撑。在标准修订方面，英国团队在以下方面发挥了建设性的推动作用：首先，针对早期版本标准试验方法中火焰温度稳定性不足的问题，英国团队通过系统的比对试验研究，提出了改进的燃烧器结构设计建议和火焰参数控制策略，显著提升了试验结果的重复性和复现性。其次，英国方面推动了将环境条件下的老化和耐久性要求纳入标准技术框架的工作，使标准的评价维度从单一的短期耐火性能拓展至长期服役性能，更好地反映了被动防火材料在实际工程环境中的全生命周期性能表现。此外，挪威标准化机构（StandardNorge）及其海上工业技术委员会也在标准制定过程中做出了突出贡献。鉴于挪威在北海海上油气平台防火安全技术领域的全球领先地位，挪威团队在针对海洋工程环境的特殊性要求（如高盐雾腐蚀条件下的性能保持率、海洋大气环境下的老化行为等）方面提出了多项建设性修订意见，并被标准采纳。挪威研究机构建立的喷射火焰试验数据库为标准中不同燃料类型对应的火焰特性换算方法的确立提供了关键的实验数据。此外，来自中国、美国、荷兰、法国和日本等国家的标准化技术委员会和专家团队也参与了该标准的制修订工作。中国作为全球最大的被动防火材料生产国和消费市场之一，在膨胀型防火涂料和防火板领域的技术积累为标准的试验方法验证贡献了大量有价值的数据。中国建筑材料联合会和中国消防协会的相关专家全程参与了标准的技术讨论会议，并结合国内工程实践提出了多项修改建议。四、标准实施价值与应用前景4.1标准的技术经济意义ISO22899-1:2021标准的发布实施具有显著的技术经济意义。从技术层面来看，该标准为被动防火材料的研发、生产制造和质量控制提供了统一的试验评价基准，有助于引导企业针对喷射火焰这一严酷火灾场景优化产品配方和制造工艺，推动被动防火材料技术水平的整体提升。从经济层面来看，统一的标准有效降低了产品检测的重复成本，缩短了产品进入国际市场的周期，促进了防火材料行业国际贸易的便利化和自由化。4.2行业应用前景随着全球能源基础设施建设的持续投入，特别是液化天然气接收站、大型石化基地、地下储气库以及深远海油气开发平台等项目的加速推进，喷射火焰防护的市场需求将持续增长。ISO22899-1作为被动防火材料耐喷射火焰性能评价的基础性国际标准，其应用场景将不断拓展和深化：在工程设计领域，设计人员和工程咨询机构可依据该标准对候选防火保护方案进行统一的性能比选，制定更为科学合理的防火设计方案。在产品认证领域，第三方检测认证机构可依据该标准开展被动防火材料的性能认证服务，建立面向国际市场的产品质量评价体系。在政府监管领域，标准为相关行业主管部门制定消防安全技术法规和强制性标准提供了权威的技术参考。在保险行业领域，该标准为火灾风险评估和保险费率厘定提供了有力的技术依据，有助于推动保险费率与防火安全水平之间的合理联动。五、结论与展望ISO22899-1:2021《被动防火材料耐喷射火焰的测定第1部分：一般要求》作为国际标准化组织发布的首部专门针对被动防火材料喷射火焰防护性能评价的标准，填补了该领域国际标准体系的空白。该标准建立了涵盖试验装置、试验条件、试件制备、试验程序及性能判定的完整技术框架，为全球范围内被动防火材料耐喷射火焰性能的检测与评价提供了统一的技术基准。回顾该标准的研制历程，从早期的试验方法探索到最终形成国际标准，凝聚了多个国家标准化技术机构和行业组织的大量技术积累和智慧贡献。英国标准协会在标准制定和修订中的核心推动作用尤为突出，为完善试验方法、拓展标准适用范围以及构建科学的评价体系作出了重要贡献。展望未来，随着工业火灾安全标准的日益严格和新型被动防火材料的持续涌现，ISO22899系列标准体系将面临以下发展方向：一是进一步扩大标准覆盖的火灾场景范围，构建涵盖更多火灾类型（如池火、闪火等）的综合评价方法体系；二是完善与标准试验方法相配套的材料长期性能评价方法和耐火设计计算方法，推动被动防火设计从经验型向性能化方向发展；三是建立标准的数字孪生试验验证方法，借助数值模拟和人工智能技术拓展标准试验数据的工程应用价值。在全球消防安全治理体系不断完善的大背景下，ISO22899-1:2021标准的持续实施与更新，必将为提升全球工业设施火灾安全防护水平发挥更加重要的作用，为保护人民生命财产安全提供更加坚实的技术保障。参考文献[1]ISO22899-1:2021,Determinationoftheresistancetojetfiresofpassivefireprotectionmaterials—Part1:Generalrequirements[S].Geneva:Inter