船舶防火區域設置淺析

吳鳳輝

（中國艦船研究設計中心，湖北武漢 430064）

0 引言

船舶在有限的空間內裝載有大量燃料、彈藥等易燃易爆品，以及大批人員和高價值設備，因此火災消防在船舶設計中必須予以重視。

在船舶設計中，火災的應對需從“消”和“防”兩個方面采取措施。其中，火災的“消”主要指設置水消防、氣體隔絕等設施以對火災進行抑制和消除；火災的“防”主要指通過危險區域隔離、感溫感煙傳感器的設置等措施防止火災發生或范圍擴大。消防工作中，一般火災的“防”優先于“消”，而防火區域的設置即是防止火災范圍擴大的重要措施[1]。

船舶防火區域是指由艙壁、門、蓋、通艙件、隔熱材料等構成的具備一定防火隔熱能力的艙室或區域，其作用是在發生火災時，在一定時間內保持區域的耐火完整性，將火災產生的煙氣、熱量和火焰控制在局部范圍，防止火災蔓延，為人員疏散和火災撲滅贏得時間，以達到最大限度的減少人員傷亡和保障作戰能力的目的。

1 防火區域設置規則

1.1 國際公約中規則的演變

防火區域作為船舶安全的重要保障措施，其設置與推廣與《國際海上人命安全公約》（即SOLAS公約）的發展緊密聯系在一起。

《國際海上人命安全公約》是國際海事組織（1959年前為英國）聯合各國制定的重要海上安全公約，該公約經多次換版，逐步完善。以下針對各版公約中防火區域設置要求的演變歷程進行說明和分析：

1912年，“泰坦尼克”號豪華客船的沉沒引起了各國對船舶海上安全的重視。次年，在英國的推動下，13個國家在倫敦召開國際海上人命安全會議，并于1914年通過第一版《國際海上人命安全公約》[2]，其中規定“船體應劃分為若干主要防火區域”，這可以認為是最早的國際化防火區域設置要求。但是，由于第一次世界大戰的爆發，該條約并未得到執行。

1929年，英國推動共18個國家通過第二版《國際海上人命安全公約》，其與第一版在防火區域設置方面基本一致。由于第二次世界大戰的爆發，該條約也未得到充分執行。

1948年，英國推動共30個國家通過第三版《國際海上人命安全公約》，其與第二版相比在防火區域設置方面進行了全面完善[3]。該版本已基本覆蓋現代防火區域設置的主要方面，包括：“船體、上層建筑及甲板室應以‘A級’防火分隔劃分為若干主豎區”，“主豎區的平均長度一般不超過40m”等。此外，各國均認為有必要進一步加強防火措施，美國提出第一類方法：“主豎區內利用次等‘B級’防火分隔劃分重點防火艙室以防止火災蔓延”；英國提出第二類方法：“設置報警器和自動灑水系統迅速撲滅火焰”；法國提出第三類方法：“設置防火分隔保護各艙主要通道”。由于美、英、法三國均不愿意放棄本國習慣而無法達成一致，相應內容僅作為參考選用規則。

1960年，新成立的國際海事組織召集共55個國家通過了第四版《國際海上人命安全公約》，該版本在防火區域設置方面變化不大，但對1948年版本中的美、英、法三國所提三類方法進行了完善，其中法國的第三類方法改進最大，其對前兩類方法進行了綜合，修改為“主豎區內根據艙室的重要性、大小和性質采用‘A級’或‘B級’防火分隔進一步劃分，并在可能起火的處所內設置自動探火系統，但通常不設置灑水系統”。相應內容仍只作為參考選用規則。

1974年，國際海事組織召集共71個國家通過了第五版《國際海上人命安全公約》，相對第四版，其對美、英、法三國所提三類方法進行了整合和完善，將全船艙室或區域分為14類，分別提出主豎區內各類艙室或區域間艙壁或甲板的最低防火分隔等級要求。第五版《國際海上人命安全公約》通過后雖經多次修訂，但框架基本固化，一直沿用至今。

《國際海上人命安全公約》1992年修正案針對主豎區的防火分隔等級進行了嚴格規定：“主豎區及相應階層或壁龕的防火分隔應為‘A-60’級，且主豎區的長度最大可延伸至48 m，但要求在任一層甲板上主豎區的總面積不得大于1600 m2”。

由前述《國際海上人命安全公約》中防火區域設置規則的演變歷程可以看出：

1）船舶防火區域概念的提出已有百年歷史，其設置要求逐步完善，并有日趨嚴格以提高安全性的趨勢。

2）防火區域設置規則是各國船舶設計經驗的結晶，具體要求的形成往往是方案提出與協商妥協的過程。

3）防火區域的設置隨著締約國數量的增加而逐步在船舶設計中推廣。截至目前，公約締約國已超過143個。

1.2 船舶防火區域設置規范

國內外主要民用船舶規范均嚴格執行《國際海上人命安全公約》，包括中國船級社、勞氏船級社等所發布的民用船舶設計規范。

軍用船舶雖然不受《國際海上人命安全公約》制約，但由于其規則合理并易于操作，因此中國、美國、俄羅斯、英國、法國等主要海軍強國的軍用規范均將其作為重要參考，并與之保持基本一致。

2 船舶防火區域的設置原則

船舶防火區域設置的基本原則如下：

1）國際公約中的規則是各國防火設計經驗的總結，且經過多年應用已證明其合理性，因此，船舶設計應該尊重國際公約以及由國際公約轉換而成的規范中的規則。

2）防火區域的設置需綜合考慮安全需求、設計需求和使用需求。

3）防火區域的設置應與艙室或區域的功能、特性、位置、重要度、危險度等相適應。

4）防火區域、水密區域、氣密區域、危險區域等各類區域的設置緊密相關，且周界在密性等方面具有一定共性，因此各類區域在保證功能實現情況下應考慮共用艙壁等措施以簡化施工。

5）防火區域設置的牽涉因素很多，為減輕排水量壓力、降低工程量和造價，在滿足安全需求和規則要求的前提下，防火區域設置宜盡量少、防火分隔面積宜盡量小。

3 船舶防火區域設置方法

防火區域主要通過合理設置防火主豎區（或水平區）和重點防火艙室，并在其周界設置適當等級的防火分隔予以實現。

3.1 防火主豎區或水平區的設置

防火主豎區指船體、上層建筑以“A級”防火分隔劃分而成的若干豎向區域，其主要目的是將全船在空間上劃分為若干具有火災隔離功能的區段，以減小局部火災造成全船燒毀的風險。

為便于實現及管理，防火主豎區的限界防火分隔一般應結合主橫水密隔壁設置，依照國際公約和規范的最新規則，其縱向最大間距為48米[4]。

在特殊情況下，若水平設置防火分隔更易于為某些重要區域提供防護，則可獨立或在主豎區內設置水平區。例如船舶上層建筑與主船體間具有較小的交界面，易于結合甲板設置水平防火分隔以對上層建筑進行整體保護，則可將上層建筑設置為獨立的防火水平區。

對于防火主豎區的限界防火分隔，為保證區域的完整性，其應延伸至龍骨、外板等外形邊界。對于防火水平區的限界防火分隔，除延伸至外形邊界外，還可延伸至相鄰的兩個防火主豎區限界面。

防火主豎區（或水平區）的防火分隔一般應為“A-60”級，且臺階和壁龕減至最少。若主豎區分隔一側的處所為開敞甲板、盥洗處所、空艙、隔艙、水艙等極難發生火災危險的處所，或者分隔兩側都是燃油艙，則該段防火分隔可為“A-0”級。

3.2 重點防火艙室的設置

防火主豎區或水平區主要針對主橫水密艙段或上層建筑等獨立區段進行防護，由于其覆蓋空間較大，而船舶布置復雜，因此在防火主豎區或水平區內部，需進一步結合艙室的特性進行防護，以在防火主豎區或水平區內進一步降低火災蔓延風險。

船舶需考慮設置防火分隔的重點防火艙室主要包括：

1）易燃易爆艙室

2）指揮控制艙室

3）逃生通道

易燃易爆艙室既包括本身易于發生火災而對周圍艙室產生威脅的艙室，也包括易于受周圍火災影響而發生爆炸或加重險情的艙室，具體包括彈藥艙、燃料艙、制氧站、高壓氣瓶室等。對于易燃易爆艙室，設置防火分隔有利于防止周圍區域對其的影響，或防止其對周圍區域的影響。

指控艙室主要包括總指揮所、控制中心、機電集控室、損管中心等。此類艙室與保持或船的功能和性能密切相關，因此須對其設置防火分隔以在周圍發生火災情況下保證此類艙室的安全。

逃生通道主要用于保障船員在火災情況下的安全撤離，由于其重要作用，須考慮對其設置防火分隔。

重點防火艙室與周圍艙室的分隔界面根據兩側艙室的特性參照規范執行。如果在同一艙壁或甲板的較小區域內有多種防火分隔級別時，可依據具體情況將該區域確定為這幾種防火級別中較高的一種防火分隔級別，以在不影響防火分隔效果的前提下簡化施工操作。

3.3 耐火完整性的保障

防火分隔分為“A”級、“B”級和“C”級。“A”級分隔以鋼或其它等效不燃材料制造，并要求在1小時標準耐火試驗結束時能夠防止煙及火焰通過，依照其在標準耐火試驗中背火面溫度升高不超限值的時間細化分為“A-60”、“A-30”、“A-15”、“A-0”等級別，其中數字表示背火面溫度不超限值的耐火時間；“B”級分隔以不燃材料制成，并在0.5小時標準耐火試驗結束時能夠防止煙及火焰通過，細化分級方式與“A”級基本一致。“C”級分隔以不燃材料制成，不需要防止煙和火焰通過，也沒有限制溫升要求。船舶防火區域的設置主要針對“A”級防火分隔[5]。

防火分隔的耐火完整性主要指限界面上各類設施所共同具備的防火隔熱特性。其需要從結構、隔熱材料、舾裝件、管路、電纜等多個方面綜合采取措施，任何方面出現問題都將破壞防火分隔的耐火完整性[6]。

在結構方面，由于防火區域設置主要針對大型船舶，而現代大型船舶主船體結構基本為鋼質材料，因此在結構上易于實現“A”級防火分隔，但應盡可能減少結構開口，并避免無配套封閉措施的開口，同時在設計及建造過程中保證相應限界面的密性。

在隔熱材料方面，船舶目前應用的隔熱材料主要為無機礦物類纖維制材料，基本可滿足當前需求，但相關材料應用在施工、重量等方面仍存在一定改進空間。

在舾裝件方面，防火分隔界面上的門、艙口和梯蓋應與該處結構具有相同的耐火等級，并具有迅速封閉的能力，以在發生火災時能夠及時起到防火分隔作用。

在管路電纜貫穿方面，首先應盡可能避免或減少管路、電纜貫穿防火分隔，尤其是主豎區或水平區的防火分隔，若不可避免時需通過設置防火填料函、隔熱段等方式保證該分隔的耐火完整性不受損害。

4 結語

防火區域的設置是與船舶安全性直接相關的重要工作。本文根據國際公約的發展梳理了防火區域設置規則的演變歷程，結合船舶特點分析提出了防火區域設置的基本原則，并從防火主豎區或水平區、重點防火艙室、耐火完整性的保障三個方面提出了船舶防火區域的設置方法，可作為船舶防火區域設置工作的參考。

[1]邵開文, 馬運義.艦船技術與設計概論[M].北京:國防工業出版社, 2014.

[2]裘曉星.國際海上人命安全公約的幾個重大突破[J].上海造船, 1997, 第1期: 48-51.

[3]王世銓.一九四八年國際海上人命安全公約[J].中國造船, 1950, 第7期: 11-31.

[4]吳曉偉, 王志國 等.艦船防火主豎區優化設置初探[J].船舶工程, 2003, 25(1): 30-32.

[5]海軍規范所.GJB 4000-2000艦船通用規范[S].北京:總裝備部軍標出版社, 2000.

[6]李祥茂, 唐文勇等.艦船艙壁及甲板耐火完整性的風險評估[J].艦船科學技術2008, 30(5): 98-101.