ISO 20902-22023 石油、天然气和石化工业中常用的分部元件的防火试验程序第2部分管道贯穿件和电缆传输密封系统的附加程序标准立项发展报告

石油、天然气和石化工业中常用的分部元件的防火试验程序第2部分：管道贯穿件和电缆传输密封系统的附加程序标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Firetestproceduresfordivisionalelementsthataretypicallyusedinoil,gasandpetrochemicalindustries—Part2:Additionalproceduresforpipepenetrationandcabletransitsealingsystems摘要随着全球石油、天然气和石化工业的快速发展，生产装置中防火分隔系统的安全性能日益受到行业和监管机构的高度重视。管道贯穿件和电缆传输密封系统作为防火分隔的关键薄弱环节，其耐火性能直接关系到火灾事故中火焰和烟气在相邻防火分区之间的蔓延控制效果，进而影响整体设施的火灾安全水平。为统一和规范此类部件的防火试验方法，国际标准化组织（ISO）于2023年1月31日正式发布了ISO20902-2:2023《石油、天然气和石化工业中常用的分部元件的防火试验程序第2部分：管道贯穿件和电缆传输密封系统的附加程序》。该标准在ISO20902-1的基础上，针对管道贯穿件和电缆传输密封系统这两类典型的分部元件，补充规定了差异化的试验条件、试件制备要求、耐火性能判定准则及试验报告内容等技术条款，弥补了现行试验标准在复杂工况适应性方面的不足。本报告系统梳理了该标准的立项背景、技术内容框架、主要技术特点及预期应用价值，并结合国际标准化发展态势分析了标准对提升石油化工领域防火安全水平、推动试验结果国际互认以及促进国际贸易畅通的重要意义，旨在为标准宣贯实施和相关技术研究提供参考依据。关键词：防火试验；管道贯穿件；电缆密封系统；分部元件；耐火性能；ISO20902；石油化工安全Keywords:firetestprocedures;pipepenetration;cabletransitsealingsystems;divisionalelements;fireresistance;ISO20902;petrochemicalsafety一、引言1.1研究背景石油、天然气和石化工业涉及大量易燃易爆介质，生产装置和储存设施一旦发生火灾事故，往往造成严重的人员伤亡、财产损失和环境污染。防火分隔（division）作为被动防火体系的核心组成部分，通过设置具有一定耐火极限的隔墙、楼板等建筑构件，将火灾限制在初始发生的防火分区内，为人员疏散和消防救援争取宝贵时间。然而，在实际工程中，管道、电缆等设施不可避免地需要穿越防火分隔构件，这些贯穿部位及其密封系统便构成了防火分隔的薄弱环节。国际标准化组织于2018年首次发布了ISO20902-1《石油、天然气和石化工业中常用的分部元件的防火试验程序第1部分：一般要求》，为基础性的通用试验程序提供了统一规范。然而，随着工程设计实践的深入和新型密封产品的不断涌现，业界对管道贯穿件和电缆传输密封系统这两类应用最为广泛、工况最为复杂的分部元件提出了更为精细和差异化的试验需求。在此背景下，ISO/TC92（火灾安全技术委员会）启动了ISO20902-2的制定工作，旨在为这两类元件补充专门的附加试验程序。1.2标准基本信息ISO20902-2:2023由国际标准化组织（InternationalOrganizationforStandardization,ISO）发布，标准全称为“Firetestproceduresfordivisionalelementsthataretypicallyusedinoil,gasandpetrochemicalindustries—Part2:Additionalproceduresforpipepenetrationandcabletransitsealingsystems”，于2023年1月31日正式发布并生效。该标准归属于ISO/TC92火灾安全技术委员会（SC2火灾遏制分会）归口管理，分类号为建筑材料和构件的阻燃性，标准语种为英文，当前状态为现行有效。二、标准立项背景与研制历程2.1行业需求分析石油化工行业的防火设计规范通常要求防火分隔构件应具备不低于一定时间（如60分钟、120分钟或240分钟）的耐火极限。对于管道贯穿件，工程中涉及的管道材质多种多样，包括碳钢、不锈钢、合金钢及非金属管道等；管道内可能输送的介质涵盖气体、液体和两相流体，温度范围从低温到高温，压力从负压到高压不等。对于电缆传输密封系统，电缆的数量、类型（电力电缆、仪表电缆、通信电缆等）、直径以及填充率均存在极大差异，密封系统的形式也多种多样，包括模块式密封、灌浆式密封、膨胀式密封等。不同厂家生产的贯穿密封产品在材料配方、结构设计、安装工艺等方面存在显著差异，如何在统一的试验框架下客观、可比地评价其耐火性能，是标准制定的核心难题。2.2国内外标准现状在国际层面，ISO834系列标准规定了建筑构件标准耐火试验的一般方法，但其试验条件主要针对民用建筑火灾场景，未充分考虑石油化工行业特有的碳氢化合物火灾曲线。ISO22899-1针对喷射火试验方法进行了规定。在石油化工防火试验领域，ISO20902-1提供了总体框架，但缺少针对管道贯穿件和电缆密封系统的细节规定。在国内层面，GB/T9978系列标准对应ISO834系列，GB/T26784为建筑构件耐火试验可供选择和应用的附加程序提供了指导。然而，针对石油化工行业管道贯穿件和电缆密封系统的专门试验方法标准尚不完善。ISO20902-2:2023的发布填补了这一领域的国际标准空白。2.3研制历程ISO20902-2的制定工作由ISO/TC92/SC2/WG4工作组承担。自ISO20902-1发布之后，WG4工作组便开始了第二部分的研究论证工作。标准制定过程中，工作组成员单位来自英国、美国、中国、德国、挪威、法国等多个国家的标准化机构、科研院所和行业龙头企业，经过多次工作会议和技术研讨，最终在2023年1月完成国际标准草案（FDIS）投票并获得通过。三、标准主要内容3.1标准适用范围ISO20902-2:2023规定了石油、天然气和石化工业中管道贯穿件和电缆传输密封系统的防火试验附加程序，适用于管道贯穿防火分隔构件的密封系统，以及电缆或电缆束穿越防火分隔构件的密封系统。该标准与ISO20902-1配套使用，ISO20902-1规定的一般性要求作为试验实施的基础框架，本标准的附加程序在此基础上进一步细化。值得注意的是，该标准不适用于防火阀、防火风管等主动式防火部件以及建筑结构中结构构件的防火保护系统。3.2术语和定义标准界定了若干关键术语，包括“管道贯穿件”“电缆传输密封系统”“分部元件”“附加程序”“试件”和“耐火性能”等。其中，“分部元件”（divisionalelement）指用于分隔防火分区以防止火灾蔓延的构件或系统，包括防火隔墙、防火楼板以及穿越这些构件的密封系统。3.3试验装置与仪器标准对试验炉的性能要求、温度测量系统、压力测量装置、试验炉内的压力控制条件等进行了规定。在ISO20902-1的基础上，该标准针对管道贯穿件和电缆密封系统的试验特点，对试验炉的尺寸适应性、温度均匀性和压力差控制精度提出了更高的要求。试验炉应能够按照规定的温度-时间曲线（包括标准火灾曲线和碳氢化合物火灾曲线）对试件进行加热，并能够在一定范围内调节炉内压力，模拟实际火灾中防火分隔两侧的压差。3.4试验条件标准规定了两种温度-时间曲线的适用条件：标准温度-时间曲线（对应ISO834）和碳氢化合物（HC）温度-时间曲线。石油化工行业通常采用HC曲线进行防火试验，因为该曲线更接近烃类燃料火灾的升温特性，其初始升温速率远高于标准火灾曲线。炉内压力条件规定，试验期间试件受火面的压力条件应符合相关要求，以保证火焰和热烟气通过贯穿件间隙或在密封系统两侧产生压差的条件接近真实火灾场景。3.5试件制备与安装标准对试件的材料、尺寸、结构形式、安装方式等进行了详细规定，并提出了真实性原则——试件应能代表实际工程应用的典型构造。-管道贯穿件试件：包含管道类型及规格、管壁厚度、管道内支撑方式（如有）、密封材料类型及填塞深度、贯穿件在分隔构件上的位置等因素。密封系统安装时，应严格按照产品说明书和工程安装图纸进行施工，并由具有相应资质的安装人员进行操作。-电缆传输密封系统试件：包含电缆类型、电缆直径、填充率（电缆所占面积与密封系统开口面积的比值）、密封框架类型及尺寸、模块数量及排列方式。填充率应根据典型工程设计选取，并在试验报告中明确说明。3.6试验程序试验程序包括以下主要步骤：1.预处理：试件在试验前应在规定的环境条件下（如温度23℃±5℃，相对湿度50%±20%）进行状态调节。2.初始测量：记录试件的几何尺寸、初始质量、含水率（如适用）等基础参数。3.安装与密封：将试件按照产品说明安装到试验隔墙或隔板上，确保安装质量符合要求。4.试验加载：启动试验炉，按照所选温度-时间曲线（HC曲线或标准曲线）开始加热。5.数据采集：试验过程中持续监测炉内温度、炉压、试件背火面温度、背火面辐射热通量等参数。6.终止条件：当试件发生丧失完整性或隔热性的情况，或达到预期耐火时间时，终止试验。3.7性能判定准则标准规定了管道贯穿件和电缆传输密封系统的耐火性能判定准则，包括完整性（E）和隔热性（I）两个基本性能指标，必要时还需考核辐射热通量（W）指标：-完整性丧失条件：当出现以下任一情况时，判定试件丧失完整性：a）背火面出现持续火焰燃烧超过10秒；b）棉垫被点燃；c）直径6mm及25mm的缝隙探棒能够穿过试件或贯穿件间隙伸入炉内；d）背火面出现足以引发火焰的缝隙。-隔热性丧失条件：背火面平均温度温升超过初始平均温度140K，或背火面任意点温度温升超过初始温度180K。-辐射热通量限值：当试件被要求满足辐射热通量指标时，距试件背火面规定距离处的辐射热通量不应超过规定限值（通常为15kW/m²）。3.8试验报告标准对试验报告的内容提出了明确要求，应包括以下关键信息：-试件详细描述及图示资料-各试验参数的实测记录-观察到的现象（如裂缝、剥落、熔化等）-试验温度-时间曲线与标准曲线的对比-耐火性能判定结果及分级-试验过程中的异常情况说明四、标准技术特点分析4.1差异性工况的覆盖与ISO20902-1的一般性框架不同，ISO20902-2:2023充分考虑了管道贯穿件和电缆传输密封系统在实际应用中的复杂多样性。标准针对不同管道介质状态（空管、通水、通蒸汽等）、不同密封形式（弹性密封、膨胀密封、灌浆密封等）和不同电缆排列方式，分别给出了试验适用条件和选用原则，极大增强了标准的工程适用性。4.2与工程实践的结合标准在试件制备和安装方面特别强调“反映实际安装状态”，要求试件的构造细节应与工程设计典型状态一致。这一原则对于确保试验结果能够真实反映产品在实际工程中的耐火性能至关重要。4.3试验结果的可比性和可重复性通过对试验条件、试件制备和判定准则的明确规定，该标准有效提高了不同实验室之间试验结果的可比性，以及同一实验室内的可重复性。这对于产品认证、质量控制和国际贸易中各方对试验结果的互认提供了有力支撑。五、主要起草单位和归口管理组织5.1归口技术委员会ISO20902-2:2023由ISO/TC92（火灾安全技术委员会）下属的SC2（火灾遏制分会）归口管理。TC92委员会秘书处由英国标准协会（BSI）承担。SC2分会的工作范围涵盖建筑构件和建筑产品的耐火性能试验方法、耐火性能分级体系及计算方法的标准化工作。来自各成员国的代表在WG4工作组框架下参与了本标准的起草和审查工作。5.2典型参与单位——英国标准协会（BSI）英国标准协会（BritishStandardsInstitution,BSI）作为ISO/TC92的秘书处承担单位，在ISO20902-2:2023制定过程中发挥了核心组织作用。BSI是全球首个国家标准化机构，成立于1901年，总部位于伦敦，在防火安全标准化领域拥有逾百年的深厚积累。在ISO20902-2的研制过程中，BSI充分利用其在建筑构件耐火试验方法标准领域的丰富经验，主导了标准框架的设计和技术条款的协调工作，并协调各成员国意见，推动标准按期完成各阶段制订并顺利发布。BSI还通过其全球合作伙伴网络，为标准的技术推广和应用提供了有力支持。六、标准应用前景与实施建议6.1应用前景ISO20902-2:2023的发布对于完善石油化工行业防火试验标准体系、提升产品准入评价的科学性和一致性具有重要意义。该标准可作为以下用途的技术依据：产品耐火性能型式检验和认证；工程设计选型和防火分隔方案验证；标准试验结果在不同国家和地区间的互认参考；以及为后续制定其他类型分部元件（如防火风管贯穿、防火膨胀节等）的附加试验程序提供范本。6.2实施建议-尽早转化应用：建议国内相关标准化技术委员会启动该标准的转化研究，适时开展采标工作。-加强技术验证：鼓励具备条件的检验机构开展能力验证和比对试验，积累试验数据。-推动工程应用：建议工程设计单位和建设单位在石油化工项目防火设计中积极参考该标准的试验方法。-深化国际交流：依托ISO/TC92平台，积极参与后续修订工作，争取在标准内容中更多反映国内行业实践。七、结论ISO20902-2:2023作为石油、天然气和石化工业分部元件防火试验方法体系的重要组成部分，为管道贯穿件和电缆传输密封系统的耐火性能评价提供了科学、规范、可操作的附加试验程序。该标准的发布填补了该细分领域国际标准的空白，与ISO20902-1形成有机整体，共同构建了覆盖通用要求和专项试验的完整标准架构。展望未来，随着石油化工行业对防火安全要求的不断提高，以及新型高性能密封产品和新型管线系统的不断涌现，ISO20902系列标准将继续面临更新和完善的需求。建议相关各方密切关注标准的实施动态，积极推动标准的国内转化和工程应用，持续跟踪国际标准化前沿进展，为提升我国石油化工行业火灾安全水平、促进技术交流与国际贸易做出积极贡献。参考文献[1]ISO20902-2:2023,Firetestproceduresfordivisionalelementsthataretypicallyusedinoil,gasandpetrochemicalindustries—Part2:Additionalproceduresforpipepenetrationandcabletransitsealingsystems.Geneva:InternationalOrganizationforStandardization,2023.[2]ISO20902-