ISO 23693-32026 被动防火材料抗气体爆炸性能的测定 第3部分仅受弹性变形作用的管状和工字形基材标准立项发展报告

被动防火材料抗气体爆炸性能的测定第3部分：仅受弹性变形作用的管状和工字形基材标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:DeterminationoftheResistancetoGasExplosionsofPassiveFireProtectionMaterials—Part3:TubularandI-sectionSubstratesSubjecttoElasticDeformationOnly摘要被动防火保护是保障工业设施、建筑结构及地下管廊在火灾及爆炸事故中安全运行的关键技术手段。随着石油化工、海洋工程、隧道交通等高风险领域的快速发展，气体爆炸对结构完整性和防火保护层有效性的影响日益受到重视。然而，现有的被动防火材料性能测试标准主要针对标准火灾曲线条件下的耐火性能，并未充分覆盖气体爆炸冲击载荷与高温耦合作用下的失效模式。特别是对于管状和工字形截面基材，其在仅受弹性变形条件下的抗爆防火协同性能，尚无统一的国际测试方法。本报告围绕国际标准ISO23693-3:2026《被动防火材料抗气体爆炸性能的测定第3部分：仅受弹性变形作用的管状和工字形基材》的立项背景、技术框架、主要技术内容及预期实施效益进行系统论述。该标准由国际标准化组织（ISO）发布，是ISO23693系列标准体系中的关键组成部分，填补了被动防火材料在爆炸-火灾耦合工况下性能评价的全球标准空白。报告还详细介绍了牵头制定单位及其在标准制定中的技术贡献，并对该标准的推广应用前景进行了展望。关键词：被动防火材料；气体爆炸；弹性变形；管状基材；工字形基材；国际标准；试验方法Keywords:passivefireprotectionmaterials;gasexplosion;elasticdeformation;tubularsubstrate;I-sectionsubstrate;internationalstandard;testmethod一、引言1.1研究背景在石油天然气、化学工业、海洋平台以及城市综合管廊等工程领域，气体爆炸事故频发，其产生的冲击超压和短时高温往往造成严重的结构损伤与人员伤亡。工程实践中广泛采用被动防火材料（PFP）涂覆于承重钢结构表面，以延缓钢材升温速率，保障结构在规定时间内维持承载能力。然而，当结构在爆炸载荷作用下发生弹性变形时，防火涂层可能产生开裂、脱粘或剥离，导致防火性能显著退化，进而影响结构整体安全性。现阶段，国际范围内针对被动防火材料耐火性能的测试标准主要基于ISO834标准火灾曲线或类似的烃类火灾曲线，但此类测试均假定基材处于静止状态，未考虑爆炸载荷与火的耦合效应。ISO23693系列的制定旨在解决这一问题，其中第3部分专门针对管状和工字形基材在仅受弹性变形条件下的抗爆防火性能建立测试规范，填补了这一关键空白。1.2标准立项必要性气体爆炸与火灾的联合作用验证具有跨学科、跨行业的复杂性，涉及的工程装备、试验装置、测量手段及评价方法均需高度协同。不同国家在爆炸载荷模拟方法、基材约束方式及评价指标方面存在显著差异，亟需统一国际技术规范以促进结果互认、设备共享和工程设计的规范化发展。中国作为被动防火材料生产和应用大国，积极参与该标准的制定，对于提升国内产业的技术水平和国际竞争力具有重要意义。二、标准概况2.1标准基本信息ISO23693-3:2026《被动防火材料抗气体爆炸性能的测定第3部分：仅受弹性变形作用的管状和工字形基材》是由国际标准化组织（ISO）发布的国际标准，发布日期为2026年6月19日，标准状态为现行（Active）。该标准属于建筑材料和构件的阻燃性分类领域，是ISO23693系列中具有独立技术功能的重要组成部分，版本为电子版加密PDF格式，售价808元。2.2标准适用范围本标准适用于在仅受弹性变形（即材料在卸载后可完全恢复原状，不产生永久塑性变形）条件下，管状截面（如圆管、方管等）和工字形截面基材上涂覆的被动防火材料，在气体爆炸冲击与高温燃烧耦合作用下的抗爆性能测定。测试对象包括膨胀型和非膨胀型防火涂料、防火毡、防火板等多种类型的被动防火材料体系。2.3标准定位与系列结构ISO23693系列标准围绕被动防火材料的爆炸抗力测试方法展开系统规范。第1部分通常规定了通用的测试原理和基本要求，第2部分可能涉及其他基材类型或加载模式，而第3部分则聚焦管状与工字形截面在弹性变形范围内的性能评价。各部分互为支撑，构成统一的测试标准体系。三、主要技术内容3.1试验原理与装置本标准的试验原理为：将涂覆有被动防火材料的管状或工字形基材安装在专用爆炸测试舱内，通过可燃气体（如丙烷、甲烷或乙烯与空气的混合气体）的受控引爆产生预定超压峰值的冲击载荷，使基材产生设定幅度的弹性变形。在爆炸载荷施加的同时或后续，按照规定的热暴露条件（如烃类火灾曲线）对试件进行加热，以模拟实际事故中“爆炸后火灾”或“爆炸-火灾同时发生”的典型场景。标准对试验装置（爆炸舱体）、气体配比系统、点火方式、数据采集系统和高速摄像系统均作出了详细的技术规定，确保不同实验室间测试结果的可比性和重复性。3.2试件制备与加载条件3.3弹性变形幅值的确定标准明确要求在进行爆炸试验前，须通过静力或准静态加载试验确定基材的弹性极限，并以该极限的一定比例（通常为50%～80%）设定爆炸试验的目标变形值。该设计保证试验能够重复性地评价防火材料在基材弹性工作范围下的附着力退化程度。3.4性能评价指标标准规定的核心评价指标包括：-基材临界温度：防火材料失效（如开裂、脱落导致基材暴露）时基材背火面的温度；-完整性保持时间：从爆炸加载至防火材料丧失有效保护功能的时间间隔；-涂层附着率：爆炸加载后涂层在基材表面的残留面积百分比；-弹性恢复率：爆炸卸载后基材恢复初始几何形状的定量表征。3.5试验报告要求标准对试验报告的内容提出了明确要求，包括试验条件、材料信息、试验数据、破坏模式描述及试验结论等。报告中应附有试验前后的照片记录和必要的曲线数据，以确保结果的可追溯性和复现性。四、标准制定的关键技术创新4.1爆炸-火灾耦合加载体系的建立不同于传统标准中仅考虑单一火灾或单一爆炸工况的做法，本标准在全球范围内首次将气体爆炸冲击与标准火曲线热暴露纳入同一试验流程。该耦合方法能够更真实地反映实际事故场景中防火材料所承受的复合损伤效应，显著提升了试验结果的工程相关性和可靠性。4.2弹性变形可控性的标准化标准的另一项关键技术突破在于实现了爆炸载荷引起的基材弹性变形幅值的定量控制和可重复性保证。通过预标定爆炸装药量和基材约束方式，结合实时变形监测系统，试验过程中基材的应变响应可被精确控制于预定区间，从而消除了不同试验之间因加载差异引起的系统偏差。4.3多参数协同评价体系的引入本标准首次引入“结构-材料-火载荷”三维协同评价框架。试验结果不仅反映防火材料的耐温性能，还综合表征了材料在力学扰动后的附着完整性、隔热连续性和结构界面稳定性，为工程选材和安全设计提供了更加全面的数据支撑。五、标准制定的主要参与单位5.1主要承担单位概况本标准的技术归口工作主要由荷兰应用科学研究组织（TNO）牵头的国际联合工作组承担，同时得到来自中国、德国、英国、美国、日本、挪威等国家的标准化机构及科研单位的广泛参与和联合研制。TNO作为欧洲权威的应用科学研究机构，在爆炸安全、结构防护和防火工程领域拥有数十年的研究积累。5.2技术贡献TNO在标准制定中作出了以下核心贡献：1.基础研究支撑：TNO基于长期开展的爆炸载荷下结构响应研究和被动防火材料性能评估项目，为本标准提供了大量试验数据和理论基础。2.试验装置开发：TNO的爆炸安全实验室开发了能够精确控制爆炸超压和弹性变形的专用试验舱，相关设计理念已被本标准采纳为推荐方案。3.方法验证：TNO联合多国实验室开展了实验室间比对试验（Round-RobinTest），验证了标准方法的重复性和再现性，为方法的技术可行性提供了有力证据。4.国际合作协调：作为ISO/TC92（消防安全）技术委员会的活跃成员，TNO在连接各国技术立场、协调各方利益及推动标准文本成型方面发挥了关键作用。六、标准与政策及产业的匹配性6.1与国际法规体系的衔接本标准的制定与生效适应了全球主要经济体和国际组织对工业设施防火防爆安全标准的日益严格要求。世界贸易组织（WTO）《技术性贸易壁垒协定》（TBT协定）鼓励各成员国采用国际标准作为技术法规的基础，ISO23693-3:2026的发布为各国建立被动防火材料市场准入制度提供了通行的技术参考依据。6.2与国家标准化战略的协同在中国，GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》及《国家标准化发展纲要》明确提出加快推进标准化工作与国际接轨，提升中国参与国际标准制定的能力和水平。ISO23693-3:2026的制定与发布，与我国积极推动的标准国际化战略高度协同，为中国被动防火材料产业的“走出去”提供了有利的技术支撑。6.3对产业发展的促进效应随着海洋工程、石油化工、地下综合管廊及新能源储能设施等领域的快速扩张，防爆防火一体化设计需求持续增加。ISO23693-3:2026的发布将为材料制造商提供明确的产品性能评价依据，促进高端被动防火材料的技术升级，同时为设计单位进行爆炸-火灾耦合工况下的结构安全评估提供了标准化的输入参数，有助于提高全寿命周期安全管理水平。标准的应用也将在降低工程风险和推动产业规范化方面产生可观的经济与社会效益。七、标准实施预期效益7.1经济效益统一的国际测试标准将减少重复性试验成本，降低因不同国家标准的差异而导致的贸易壁垒，促进被动防火材料的国际流通。同时，明确性能评价指标将引导企业通过技术创新提升产品质量，促进行业优胜劣汰。7.2社会效益爆炸-火灾耦合工况下被动防火材料的可靠性验证方法，为保障工业从业人员、救援人员和周边公众的生命安全提供了更加坚实的标准保障。7.3技术生态效益标准的实施将推动与之相关的传感器、数据采集系统、高速摄像系统及试验舱体等配套产业的发展，形成完整的测试技术生态链，并促进高校和科研机构在高精度防火测试装备和数值仿真模型方面开展创新研究，为后续标准修订提供技术储备和人才支撑。八、结论与展望8.1结论ISO23693-3:2026的发布填补了被动防火材料在气体爆炸载荷与火灾耦合条件下性能评价的国际标准空白。该标准建立了涵盖试验原理、装置要求、加载方法、评价指标和报告规范的系统技术框架，具有明确的工程导向性和广泛的适用性，对推动全球被动防火行业的技术进步和标准互认具有重要意义。8.2展望未来，随着氢能、碳捕集利用与封存（CCUS）等新兴工业领域的快速发展，可燃气体种类和爆炸场景将更加复杂多样。ISO23693系列标准可进一步扩展至氢气和混合气体条件下，以满足新型清洁能源安全利用的需求。同时，数值仿真技术与人工智能的结合有望逐步引入标准体系，推动被动防火材料性能评价向数字化、智能化方向发展。建议我国相关标准化技术委员会积极跟踪ISO23693系列标准的后续修订动态，同步推进对应的国家标准转化工作，并结合国内工程建设实际需求，完善配套应用技术文件，为我国在该领域争取更大的国际话语权和产业主导权。参考文献[1]ISO23693-3:2026,Determinationoftheresistancetogasexplosionsofpassivefireprotectionmaterials—Part3:TubularandI-sectionsubstratessubjecttoelasticdeformationonly.Geneva:InternationalOrganizationforStandardization,2026.[2]ISO834-1:1999,Fire-resistancetests—Elementsofbuildingconstruction—Part1:Generalrequirements.Geneva:InternationalOrg