ISO 23693-12021 被动防火材料抗气体爆炸性的测定.第1部分一般要求标准立项发展报告

被动防火材料抗气体爆炸性的测定第1部分：一般要求标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Determinationoftheresistancetogasexplosionsofpassivefireprotectionmaterials—Part1:Generalrequirements摘要随着石油化工、天然气储运及海上平台等高风险工业领域的快速发展，气体爆炸事故对被动防火体系的可靠性提出了严峻挑战。被动防火材料（PFP）作为保障建筑结构和设备完整性的关键屏障，其抗气体爆炸性能的准确测定直接关系到工程安全设计的科学性与有效性。为统一国际范围内的测试方法与评价准则，国际标准化组织（ISO）于2021年12月10日正式发布了ISO23693-1:2021《被动防火材料抗气体爆炸性的测定第1部分：一般要求》。本标准作为该系列标准的基础性文件，系统规定了被动防火材料抗气体爆炸性能试验的原理、试验装置、试样制备、试验程序及结果表达等通用技术要求，为后续分项试验方法标准的制定奠定了框架基础。本报告系统梳理了该标准的立项背景、编制历程、核心技术内容及其行业应用价值，分析了其对提升工业设施安全设计水平、促进国际贸易与技术交流的积极意义，并就标准在国内的转化实施与后续发展方向提出了建议。关键词：被动防火材料；气体爆炸；抗爆性能；国际标准；试验方法；安全评估；标准化Keywords:Passivefireprotectionmaterials;Gasexplosion;Explosionresistance;Internationalstandard;Testmethod;Safetyassessment;Standardization一、引言1.1研究背景在石油、天然气、化工及海上油气开采等过程工业领域，可燃气体泄漏引发的蒸气云爆炸（VCE）被视为最具破坏力的重大灾害场景之一。此类爆炸不仅可能造成严重的人员伤亡和财产损失，还将导致关键结构失效与火灾的链式蔓延。为有效控制爆炸后果，工程实践中普遍采用被动防火材料（PFP）对承重钢结构、工艺设备及储运设施实施防火保护，使其在火灾及爆炸联合作用下仍能维持规定时间内的结构稳定性与功能完整性。然而，被动防火材料在实际服役中所面临的不仅是单一的高温火焰热侵蚀，更需承受爆炸冲击波、碎片撞击及热-力耦合等多重极端载荷的共同作用。长期以来，国际上针对被动防火材料的抗爆性能测试缺乏统一标准，各机构和企业多依据内部规程、国内标准或基于经验判定，导致测试结果可比性差、数据互认度低，严重制约了高性能防火材料的研发进程和工程应用的可信度。在此背景下，亟需建立一套科学、统一、可复现的国际标准测试体系，以客观评价和比较各类被动防火材料的抗气体爆炸性能。1.2标准立项的必要性ISO23693系列标准正是在上述行业迫切需求下由国际标准化组织立项研制的。该系列标准旨在为被动防火材料的抗气体爆炸性能测试提供系统性的方法规范，其中第1部分作为基础性通用要求文件，负责界定统一的术语定义、试验原理框架和通用技术条件。它的制定不仅是完善国际防火标准体系的重要一步，也是推动被动防火材料性能评价从定性经验判断迈向定量科学测试的关键举措。二、标准编制概况2.1编制机构与工作程序ISO23693-1:2021由国际标准化组织下属的消防安全技术委员会（ISO/TC92）负责制定。ISO/TC92（消防安全）是国际标准化组织在消防安全领域的技术归口委员会，其工作范围涵盖消防安全术语、火灾风险分析、火灾动力学、结构对火灾的反应以及被动防火系统等广泛议题。该委员会汇聚了全球防火安全领域的权威专家、科研机构、测试实验室和行业代表，其发布的标准在全球范围内具有广泛的技术权威性和市场影响力。本标准的编制工作遵循ISO/IEC指令第1部分所规定的技术委员会工作程序，历经建议阶段（NWIP）、准备阶段（WD）、委员会阶段（CD）、询问阶段（DIS）和批准阶段（FDIS）等标准制定阶段，于2021年12月10日正式出版。标准生效过程中充分征求了各成员国技术意见，力求在技术严谨性和实施可操作性之间取得平衡。2.2标准在体系中的定位作为ISO23693系列标准的第1部分，本文件承担着确立总则性和框架性要求的核心功能。该系列标准的结构规划为多部分协同体系：第1部分给出一般要求、通用试验原理和术语基础，指导后续各项具体试验条件与测试方法标准的技术衔接与统一。后续各部分（如已发布或计划中的其他部分）将在第1部分框架下分别规定使用气体爆燃、爆轰等不同爆炸加载方式的试验方法。这种"总-分"结构的设计，确保了整套标准的内在一致性和应用灵活性。三、标准核心内容解读3.1适用范围概述ISO23693-1:2021规定了测定被动防火材料抗气体爆炸性能所需遵循的一般要求，适用于暴露在可燃气体或蒸气与空气混合物爆炸荷载下的被动防火材料及其系统的性能评价。具体而言，该标准确立了统一的试验原则、通用测试装置要求、试验环境条件以及试验结果的记录与表达规程，旨在确保不同实验室和不同试验工况下测得数据的可复现性和可比较性。该标准对被动防火材料的定义涵盖了膨胀型防火涂料、非膨胀型防火涂料、防火板、防火毯、水泥基防火砂浆等各类用于提高建筑构件或设备耐火性能的材料体系。标准不仅适用于实验室条件下的材料性能评定，也应用于产品开发阶段的性能比对以及工程应用中选型参考。3.2术语和定义为保证各方对标准内容的一致理解，本文件对以下关键术语进行了规范定义：-被动防火材料（PFP）：为提高基底材料耐火性能而施加于其表面的材料或材料系统，在火灾或爆炸条件下依靠材料自身物理化学特性发挥隔热、隔焰或结构增强功能。-气体爆炸：可燃气体或蒸气与助燃剂（通常为空气）以一定比例混合后，在受限空间或半受限空间中发生快速氧化反应并伴随显著压力升高的现象。-抗爆性能：被动防火材料在规定的爆炸荷载条件下，维持其防火保护功能及结构附着完整性的能力。-测试样本（specimen）：按照标准规定的方法制备的、用于爆炸试验的防火材料与基底结构的复合试件。这些基础性术语的明确界定为各参与方提供了共同的语言和交流基础，也为后续试验方法各部分中可能出现的更为具体的术语提供了基准。3.3通用试验原理标准确立了被动防火材料抗气体爆炸性测定的通用试验原理，即：将按规定涂覆或安装于代表性基底上的被动防火材料试件，置于可控的爆炸试验装置中，使其承受规定强度的气体爆炸荷载（以峰值超压、正压作用时间和冲量为特征参数），通过观测和测量试件在爆炸前后的外观完整性、结构附着状态及功能保持情况，评估该材料体系的抗爆能力。标准特别强调了爆炸荷载特征参数（峰值反射超压、正压持续时间、比冲量）的测量精度和记录要求，指出这些参数是实现试验结果可比性的物理基础。同时，对试验环境的温度、湿度等条件提出了适度控制要求，以减小环境因素对材料性能测试结果的干扰。3.4试验装置与仪器要求试验装置的设计和性能直接决定加载荷载的施加质量与测试数据的可靠性。对此，本文件对爆炸试验装置和测量仪器提出了通用要求，并给出了设计建议。标准指出，试验装置必须能够产生在峰值超压、正压持续时间和冲量方面均可重复的气体爆炸荷载，并且荷载强度应能在一定范围内调节，以适应不同等级性能的材料测试需求。装置应配备适当的安全防护设施，确保操作人员和周边环境的安全。在测量方面，标准对压力传感器、数据采集系统、高速摄像装置等关键仪器的最低采样频率和精度提出了明确要求，以保证数据的可靠性及可比性。传感器的布置位置应经过论证，以准确反映作用于试件表面的真实爆炸反射压力。3.5试样制备与状态调节试样制备的规范性对保证试验结果一致性至关重要。标准要求试件的基底材料及其尺寸应具有工程代表性，防火材料应按产品规定的施工工艺进行涂覆或安装，涂层厚度应取工程设计中的典型值或产品规格规定值。每批试验的试件数量应满足统计有效性的要求，一般建议不少于3个重复试件。试验前，试件应在规定的标准大气条件下（温度23℃±2℃，相对湿度50%±5%）进行状态调节，使防火材料的物理力学性能达到平衡稳定状态。状态调节时间应明确记录，便于结果分析时进行必要的修正和解读。3.6试验程序试验程序遵循预定的加载-观测-评估逻辑链条。首先将制备好的试件安装于试验装置中，按要求布置压力传感器和位移/应变测量元件；随后启动试验装置，产生设计荷载强度的气体爆炸；爆炸发生后，对试验过程进行完整记录（压力-时间历程、高速影像等）；取出试件进行外观检查、附着性检验，必要时进行残余防火性能的补充检测；最后根据观察和测量结果综合评定试件的抗爆性能等级。标准还建议在试验过程中记录试件的动态响应行为（如变形、开裂飞散等），以辅助失效模式分析。3.7性能评定与结果表达试验结果表达的原则是客观、完整且便于比较。标准要求试验报告中应至少包含以下内容：试件信息（材料类型、涂层厚度、基底规格）、试验装置说明、爆炸荷载特征参数（峰值超压、正压持续时间、冲量）、试验前后的试件状态描述，以及失效模式分类和性能分级结论。标准倾向于将试验结果以定性与定量相结合的方式呈现，既包括可量化的压力-时间数据，也包括对材料宏观破坏形态的分类描述，并建议后续各部分标准在各自的具体试验条件下细化失效判定准则，以适用于不同应用场景和不同荷载特征的爆炸类型。四、标准实施的意义与应用前景4.1对行业技术进步的意义ISO23693-1:2021的发布与实施对被动防火材料产业和消防安全工程实践具有多重积极意义。首先，该标准提供了具有国际共识的通用测试框架，为被动防火材料的抗爆性能评价从分散的、经验性的判定方式向统一的、科学化的标准化测试方式转变奠定了技术基础。这有助于从根本上提高测试数据的可信度与可比性。其次，标准有助于引导防火材料生产企业建立规范的产品性能评估体系，推动企业在产品研发中更加注重抗爆功能与防火功能的一体化设计，促进高性能防火材料的迭代升级。再者，对工程设计单位和安全评估机构而言，依据该标准获取的材料抗爆性能数据可作为爆炸风险分析、结构抗爆设计和消防设施选型的重要输入参数，提升工程决策的科学性和安全性。4.2国际贸易与技术交流作为一项国际标准，ISO23693-1:2021为各国被动防火材料在市场准入、质量认证和技术交流中提供了共同的技术语言和评价基准。采用该标准有助于消除各成员国之间因测试方法差异而形成的贸易技术壁垒，促进防火材料产品的国际流通和公平竞争。同时，统一的标准测试体系也便于国际间进行实验室比对和技术合作研究，促进全球被动防火技术的进步与经验共享。4.3标准在国内的转化与应用建议考虑到国内石化、海工等高风险行业对被动防火材料抗爆性能评价的迫切需求，建议将ISO23693-1:2021积极转化为我国国家标准或行业标准，并结合国内工程应用实践进行必要的补充和细化。在转化过程中，应注意与国内现有消防产品标准体系（如GB/T9978系列耐火试验方法标准等）的协调衔接，并加强对相关检测机构和生产企业在该标准应用方面的技术培训，以保障标准实施质量。五、主要参与单位介绍在ISO23693-1:2021的制定过程中，来自多个国家的标准化技术机构、科研院所和行业企业为本标准的编制提供了至关重要的技术支持。其中，英国标准协会（BSI）及其下属的消防标准化技术委员会在标准框架设计和试验技术方案论证中发挥了重要的主导作用。英国作为现代工业防火技术的发源地之一，拥有悠久的消防安全研究历史和先进的试验设施条件。BSI在被动防火领域有着深厚的技术积累和丰富的标准化实践经验，其主导制定的多项防火测试标准在全球范围内被广泛采纳。在此次ISO23693-1:2021的编制中，英方专家团队基于其在爆炸安全工程和被动防火领域的多年研究和工程实践经验，在试验原理确立、装置技术要求及荷载特征参数定义等技术环节中提出了大量核心建议文本。同时，来自荷兰、挪威、德国等欧洲国家的海洋工程和石油化工安全领域专家也积极参与了试验方法的讨论与验证工作，为最终标准的形成和完善作出了重要贡献。此外，国际消防领域的权威研究机构，如SP瑞典国家技术研究所（现已合并为RISE研究院）、挪威船级社（DNV）等也在标准制定的关键技术讨论中发挥了积极的咨询和验证作用，其丰富的试验数据和工程经验为本标准中多项技术条款的确立提供了有力支撑。六、结论与展望ISO23693-1:2021《被动防火材料抗气体爆炸性的测定第1部分：一般要求》作为国际标准化组织发布的首个专门针对被动防火材料抗气体爆炸性能测试的基础性标准，填补了该领域国际标准体系的空白。该标准的发布标志着被动防火材料抗爆性能评价正式步入规范化、国际化和科学化的新阶段。标准通过确立统一的术语体系、通用试验原理和基础技术条件，为后续系列标准的制定和各类被动防火材料抗爆性能的系统评价提供了坚实的框架保障。其在试验装置、测量仪器、试件制备和结果表达等环节的通用性规定，兼顾了技术严谨性与工程可操作性，为各国标准化机构、检测实验室、生产企业和工程设计单位提供了明确的工作指南。展望未来，随着ISO23693系列后续各部分试验方法标准的陆续制定和发布，被动防火材料抗气体爆炸性能评价将形成更加完整和精细化的标准体系。与此同时，建议国内相关标准化技术委员会积极跟踪国际标准化动态，加快推进该标准的转化采用，并结合我国在石油化工和海洋工程领域的工程实践经验，适时制定相应的配套技术文件。通过国际标准本土化应用和自主创新相结合，持续提升我国被动防