船舶內裝板耐火分隔結構設計與性能研究

尚緒同，吳屹飛

（招商局重工（江蘇）有限公司，江蘇南通 226116）

0 引言

伴隨著船舶建造行業的不斷進步，社會經濟發展對船舶耐火結構建設也提出了更高的要求，而且結構防火也是控制船舶火災發展蔓延的重要手段，對確保船舶工作人員以及乘客的生命安全有著非常重要的作用。但當前的船舶防火結構的設計與建設還存在有一定的問題，受到多方面因素的影響，制約了其進一步的發展。

1 船舶結構防火的概念

船舶結構防火是借助鋼材或其他能起到相同效果的材料，根據不同船型和可預見的火災類型將船體分隔成一個個單獨的空間，這樣的結構能在火災發生時將煙塵以及火勢進行隔離，防止火勢蔓延到其他艙室，盡快撲滅火災，盡可能降低火災損失。在船舶的設計建造中，船體、艙壁等部件均一般用高導熱鋼制造。初始火災主要依靠對流熱蔓延，隨著火災的發展，溫度會上升，熱量通過熱輻射傳遞，傳遞速度十分迅速。如果艙壁有開口或絕緣不良，火就會蔓延到其他艙室，增大船只、貨物的損失和人員傷亡。

這些因素在船舶結構的防火設計中是需要著重注意的，在結構艙壁上放置耐熱材料，在甲板上涂敷耐熱涂層，同時將每個區域的門、窗和穿孔及位置分開。當發生火災時，耐熱材料可以控制火災區域內的火勢，防止火勢蔓延到其他地方，提供寶貴的逃生和滅火時間。

2 船舶內裝板耐火分隔結構的缺點

結合船舶建造工程的行業特征與實踐經驗，總結目前船舶內裝板耐火分隔結構設計與安裝中存在的問題。

2.1 耐火材料鋪設位置不當

行業內普遍存在將隔熱層設置在船舶的艙壁或甲板火警危險較輕的一側，也就是將隔熱材料放置在艙壁外側。雖然目前對于耐火保溫材料的放置還沒有明確規定，但國際標準是必須要選用經權威機構和耐火實驗后批準的不燃材料和隔熱材料，在一定時間內回火表面的平均溫度不得超過一定水平。在船舶結構的標準耐火試驗中，只需將艙壁或甲板的試樣在同一標準時間和溫度曲線上置于加熱爐中，即可確定結構的耐火等級是否符合規范要求。然而，根據古斯塔夫的經驗公式，外部機艙的火災風險遠低于機艙的火災風險，因此，機艙的防火材料層應置于機艙艙壁內。同時，防火層還能保護構成艙壁的鋼板免受高溫加熱，延緩鋼結構內部的變化，提高船舶的穩定性。

2.2 隔熱材料不符合標準

在隔熱材料的處理上需要選用國際標準認可的不燃材料進行鋪設，然而目前國內還有許多船舶制造商選用不符合標準的不燃材料，對船舶的安全有很大影響。許多船舶建造時采用普通硅酸鹽水泥作為艙室之間的防火甲板隔熱材料。例如，普通硅酸鹽水泥的導熱系數為0.29，而珍珠巖和巖棉的導熱系數分別為0.031 和0.038。可以明顯發現，普通硅酸鹽水泥的導熱系數約為其他兩種隔熱材料導熱系數的10 倍。根據傅立葉定律，單位時間內通過給定橫截面的熱量增量隨著導熱系數的增加而成比例增加。普通硅酸鹽水泥比珍珠巖、巖棉等保溫材料導熱性好。普通硅酸鹽水泥的市場銷售尚未得到法定機構對船舶結構防火材料類型的認可。

2.3 生活區裝飾材料選用問題

在船舶的生活起居處所的裝飾材料選用上，建造方并未考慮到火災發生時可能出現的某些問題。大量易燃裝飾材料出現在生活起居處所內，并且一些裝飾材料在燃燒時會產生大量的有毒氣體，危及船員和乘客的生命安全。在生活區域內，需要使用A、B 類不燃材料進行防火隔離。船上住人艙室的室內裝飾、天花板和襯板應采用不燃材料。未經批準，應完全杜絕木材的使用，特別是廚房和船員室。同時，船舶內未經允許禁止私拉電線、使用功率較大的電器，消除火災隱患。因一旦發生火災，火勢很容易迅速蔓延。

2.4 其他問題

在船舶內裝板耐熱結構的實際設置過程中還存在著許多細節上的問題，如絕緣材料的鋪設在厚度上和鋪設面積上都存在與設計圖紙不一致的問題，固定釘的使用有時也會出現密度不足的問題，絕緣接頭也有可能達不到標準防火試驗的要求，更有一些不法供貨商提供的材料和取得證書的耐火材料不一致，渣球含量過多，材料不環保。穿過艙壁和甲板的電纜在孔眼處處理不到位，孔眼未用經批準的耐火填料密封或堵塞。機艙花鋼板下面沒有連續的消防系統。機艙燃油箱的快速切斷閥在艙壁之間通過，沒有絕緣填充。一些船舶在防火門的安裝上會使用未經批準的產品甚至低等級產品，并不符合船舶結構防火的規定。

3 船舶內裝板耐火分隔結構問題的處理

消防裝備的短缺一直是船舶安全的一個重要問題。消防設備的短缺絕大多數都能夠在保養、維修和保養中進行補充，可以迅速糾正。然而，船舶結構防火隔板雖然存在的缺陷數量較少，但主要缺陷被掩蓋，不能直接判斷。確定某些缺陷需要專業檢查才能夠發現問題。然而，這通常是船舶被扣留的依據。這種缺陷是由于在設計和建造的過程中不夠嚴謹造成的，也可能是對于相關的規定沒有進行準確的解讀，理解不明確，所以存在許多爭議。

3.1 提高船舶檢驗規范的可操作性

船舶耐火安全的保障首先就要提高船舶建造者的合同履行能力，制定更多船舶建造檢驗規程。現行的《船舶和海上設施法定檢驗規則》是根據有關國際公約編制的。有些條文的解釋因人而異，沒有規范的標準。隔墻只需用批準的不燃材料絕緣，以便在給定的時間內回火表面溫度低于140 ℃。然而，目前尚不清楚是否應在有大火源面或小火源面的艙壁或甲板上，或在任何一側放置絕緣材料。為了提高其有效性，在新的法定檢驗技術規程及其修訂通知的實施中應引入相應的條款和解釋。

3.2 加強對船舶檢驗部門的管理

船舶檢驗部門的管理工作直接影響著船舶檢驗工作的效率與質量，對船舶檢驗至關重要。絕大多數的船舶結構的防火隔離缺陷都是由于設計建造時的不規范引起的，因此在船舶建造過程中要嚴格按照內裝板耐熱結構的設計來執行，采用符合相關規定的耐熱材料，同時要將分隔材料的產品相關資料進行保存，確保在船舶檢驗過程中能夠提供材料被認可使用的證明。在船舶建造完成后檢驗部門需要確認防火分隔建設是否有效以及在未來年度防火隔離中確認結構處于有效狀態。

3.3 開發新型耐火材料

除了在相關建造規范以及檢驗標準上進行完善改進之外，還需要對船舶結構耐火材料以及船舶耐火技術進行研究以及開發，探索更有效的結構耐火材料。美國海軍為了船舶在降低升溫速度以及抵抗沖擊力上有所提高，對其艦船的結構防火等級進行了提高。商業貨船防火材料雖然沒有抗沖擊的要求，但有可能開發出更適合船舶使用的防火材料。此外，水幕防火系統已被證實，可為船舶結構防火提供更安全及更合適的材料或系統。

3.4 加強防火結構的現場檢查力度

在船舶實際運營過程中，對其內裝板耐火分隔結構進行現場檢查十分必要，能夠有效將船舶低標準作業的現象進行杜絕。海事部門應當對船舶結構的防火室開展專項檢查活動，對防火室的意外缺陷進行調查和處理，并采取滯留措施，督促船舶所有人按照相關規定與標準對傳播內裝板耐火分隔結構進行整改。應嚴格按照船舶相關檢驗規定對缺陷進行檢驗。加強與船舶設計院的溝通，組織海事執法人員開展船舶結構防火隔離的現場教學，了解防火隔離的典型缺陷，為現場執法提供技術支持，更好地為船舶服務。

4 內裝板結構設計

復合巖棉板在造船板材中最為常見，許多船舶采用它作為防火分隔板。它用巖棉夾在兩層鋼板中間制成。巖棉密度較大，為了達到輕量化的目的，采用低密度鋁蜂窩進行代替，但鋁蜂窩防火等級比較低。為了獲得更高的耐火性和更輕的重量，在鋁蜂窩芯材與鋼板之間加一層氣凝膠保溫材料。氣凝膠的密度略高于巖棉，但導熱系數遠低于巖棉。

防火間距是指船舶的熱阻與其結構之間的界限，防火間距在船舶防火中至關重要。例如，船舶被劃分為幾個主要的垂直防火區，居住區與船舶其他部分分開。在火災發生時能夠有效防止其蔓延到其他區域，降低火災造成的損失。船的內部用作艙壁，在大多數情況下，防火分區功能是必需的。這是一個典型的消防結構。確定耐火材料及其厚度在內裝板耐火分隔結構設計中十分重要。

傳統的耐火空間結構設計方法是指使用國內外確定耐火材料厚度和接縫的結構設計方法。確定材料厚度后進行一系列模擬試驗，根據試驗結果，反復調整結構形式、保溫材料厚度和連接方式，確定方案后進行標準耐火試驗。這種方式下耐火隔墻結構的設計需要經歷很長一段時間，并投入大量的人力物力。

5 結束語

現階段船舶內裝板耐火分隔結構的處理還要受到耐火材料、設計方案、工作人員素質以及施工技術水平等多個方面的影響和限制，而且這些方面或多或少都存在一些問題。基于此，針對船舶結構防火設計建造的具體情況提出幾點完善的措施，從規定、管理、建造、檢驗等角度著手加強船舶耐火分隔結構的設計與建造。