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SH3137-2003 石油化工钢结构防火保护技术规范

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SH3137 2003 石油化工 钢结构 防火 保护 技术规范
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ICS 75P 72备案号:200J332-2004中华人民共和国石油化口二行」k标准SH 3137-2003石油化工钢结构防火保护技术规范Technical specification of fire protectionfor steel structures in petrochemical industry2004-03-10发布2004-07-01实施中华人民共和国国家发展和改革粤导员会发布SH 3137-2003········································……IIII范围···,·,,·…’‘·规范性引用文件11Q‘3防火保护设计基本规定1火灾危险性分类··········.......................................................................................... I建(构)筑物钢结构的耐火等级··························,··············,············‘·······……“·‘·‘二13l323钢结构构件的耐火极限······················,···················,········································,·,·……24钢结构防火保护范围··························································································……2防火保护材料及保护层厚度的确定·...............................................................................’ 33J4一般规定·,···。···……·。二。二。·。······················,···。····‘…3材料·…….·····,,························……34142.匕几00︸0︺0︺0︸n︺110臼qd11,1勺1114.3566. 1保护层厚度的确定········,……防火保护构造一防火保护工程质量要求一般规定·,·…基层处理·……防火保护层···········,,·,······....................................工程验收······················,,·,·················,·,···············一626.37附录A(规范性附录)厚型钢结构防火涂料涂层厚度计算方法·········。一用词说明附:条文说明ISH 3137-2003Ail舌本规范是根据原国家经贸委《关于下达2002年石化行业标准制修订项目计划的通知》(国经贸厅行业【2002136号)和中国石化建标【19991102号文的通知,由中国石化集团洛阳石油化工工程公司主编,由中国石油化工集团公司工程建设管理部组织审定。本规范共分7章和1个附录,附录A为规范性附录。主要内容包括:石油化工企业生产区建(构)筑物钢结构的耐火等级,钢结构构件的耐火极限,钢结构防火保护范围,防火保护材料,保护层厚度的确定,防火保护的构造、质量要求及工程验收。本规范以黑体字标志的条文为强制性条文,必须严格执行。本规范在实施过程中,如发现需要修改补充之处,请将意见和有关资料提供给主编单位(地址:河南省洛阳市中州西路27号,邮编:471003),以便今后修订时参考。本规范由主编单位负责解释。本规范的主编单位:中国石化集团洛阳石油化工工程公司参加编制的单位:中国石化集团中国石化工程建设公司主要起草人:张继文王光明王恩洗栋转平吴绍平SH 3137-2003石油化工钢结构防火保护技术规范1范围本规范规定了石油化工企业生产区建(构)筑物钢结构的防火保护范围、材料、构造及质量要求。本规范适用于石油化工企业生产区新建、改建或扩建工程建(构)筑物钢结构防火保护的设计、施工及验收.2规范性引用文件下列文件中的条款通过本规范的引用而成为本规范的条款。凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本规范,然而,鼓励根据本规范达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本规范。GB 8923涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级GB 50160石油化工企业设计防火规范GB 14907钢结构防火涂料3防火保护设计基本规定3.1火灾危险性分类3.1.1石油化工企业可燃物质的火灾危险性分类.应符合现行GB 50160《石油化工企业设计防火规范》的规定。3.1.2石油化工企业工艺装置或装置中单元的火灾危险性分类,应按现行GB 50160《石油化工企业设计防火规范》执行。3.2建(构)筑物钢结构的耐火等级3.2. 1石油化工企业建筑物钢结构的耐火等级,应符合表1的规定。表1建筑物钢结构的耐火等级火灾危险性类别建筑物类别耐火等级一级二级甲生产厂房J液化石油气灌装站(棚)J仓库J乙有防爆要求的生产厂房J无防爆要求的生产厂房J仓库J丙生产厂房及仓库J注:火灾危险性低于丙类的建筑物钢结构技建筑防火规范执行.SH 3137-20033.2.2石油化工企业构筑物钢结构的耐火等级,应符合表2的规定。表2构筑物钢结构的耐火等级火灾危险性类别建筑物类别耐火等级一级二级甲、乙A单个容积等于或大于5m'的甲、乙^类液体设备的承重钢框架、钢支架J乙e、丙介质温度等于或高于自燃点的单个容积等于或大于5m'的乙e、丙类液体设备承重钢框架、钢支架J甲、乙在爆炸危险区范围内的装置主管廊的钢管架J在爆炸危险区范围内的高径比等于或大于8,且总质童等于或大于25t的非可燃介质设备的承重钢框架、钢支架J在爆炸危险区范围内的钢楼梯间J注:其余构筑物钢结构不考虑防火保护.3.33.3.钢结构构件的耐火极限石油化工企业生产区建(构)筑物钢结构构件的耐火极限,不应低于表3的规定。表3钢结构构件的耐火极限建(构)筑物钢结构构件名称耐火极限,h一级耐火等级二级耐火等级建筑物柱2.01.5柱间支撑、框架梁、设备梁1.51.5屋面梁、屋架、网架1.51.0构筑物柱、柱间支撑、框架梁、设备梁1.5注1:棚类建筑钢结构构件的耐火极限按建筑物查表。注2:当吊车梁兼柱间支撑的纵向撑杆时,其耐火极限应按柱间支撑确定。3.4钢结构防火保护范围3.4.1建筑物钢结构的下列部位均应保护:a)单层钢结构厂房:当采用轻型屋盖(如压型钢板)时,地面以上1。二范围内的柱、柱间支撑及框架梁(屋面梁、屋架或网架);当采用重型屋盖(如钢筋Tli板)时,屋面板以下的柱、柱间支撑及框架梁(屋面梁、屋架或网架);b)多层钢结构厂房:地面以上10m范围的柱、柱间支撑、框架梁(屋面梁、屋架或网架)及设备梁;当采用封闭式楼板(如花纹钢板)时,有甲、乙、丙类可燃物质的楼层板面以上tom范围SH 3137-2003内的柱、柱间支撑、框架梁(屋面梁、屋架或网架)及设备梁:3.4.2构筑物钢结构的下列部位均应保护:a)单层钢框架:单层框架的柱、柱间支撑、框架梁及设备梁;b)多层钢框架:当楼层为透空蓖子板时,地面以上tom范围内的柱、柱间支撑、框架梁及设备梁:当楼层为封闭式楼板时,有甲、乙、丙类可烬物质的楼层板面以上lom范围内的柱、柱间支撑、框架梁及设备梁:c)钢支架:地面以上全部构件;d)钢管架:底层主管廊的梁、柱,且不低于4. 5m;当管架上部有空冷器时,地面以上tom范围内的柱、柱间支撑、框架梁及设备梁:e)钢楼梯间:地面以上tom范围内的梁、柱及柱间支撑。4防火保护材料及保护层厚度的确定4.1一般规定4.1.1钢结构防火保护材料不应含有石棉和甲醛,不宜采用苯类溶剂.在施工千燥后不应有刺激性气味,燃烧时不应产生浓烟和有害人身健康的气体。4.1.2钢结构防火保护材料应选择绝热性好,具有一定抗冲击能力,能牢固地附着在构件上,不腐蚀钢材,且经国家检测机构检测合格的钢结构防火涂料或其它不燃烧性隔热材料。4.1.3钢结构防火保护材料的耐火极限不应低于建(构)筑物钢结构构件的耐火极限。4.1.4用于构件表面的防锈底漆及用于防火保护材料外表面的防腐面层,均应与防火保护材料相适应,并具有良好的结合力。4.2材料4.2. 1钢结构防火保护材料应根据使用条件、材料性能和耐火极限等选用钢结构防火涂料、轻质耐火混凝土或水泥砂浆等。4.2.2用于石油化工钢结构的防火涂料的名称、代号及涂层厚度范围,应符合表4规定。表4钢结构防火涂料的名称、代号及涂层厚度范围名称代号涂层厚度范围 nun备注室内超薄型钢结构防火涂料NCBa簇3室内薄型钢结构防火涂料NB3O. 20>O. 1530. 04B6抗压强度,MPa>03C7T密度,kg/m'-15,涂层应无开裂、剥落、起泡现象315,涂层应无开裂、剥落、起泡现象〕巧,涂层应无开裂、剥落、起泡现象B10耐火性能涂层厚度,不大于,mm2.0士0.25.0士0.56.5士0.518士225士2A耐火极限,不低于(以1366或1406标准工字钢梁作基材),h1.01.01.51.52.0注1:裸露钢梁耐火极限为15min (1366. 1406验证数据),作为表中Omm涂层厚度耐火极限基础数据.注2:试验方法及综合判定准则应符合GB 14907《钢结构防火涂料》的规定.SH 3137-2003表6室外钢结构防火涂料技术性能序号检验项目技术指标缺陷分英WBWH1在容签中的状态经搅拌后呈均匀液态或稠厚流体状态,无结块经搅排后呈均匀稠厚流体状态,无结块c2干燥时间(表干).h续12-720,涂层应无起层、脱落、空鼓、开裂现象--720,涂层应无起层、脱落、空鼓、开裂现象B9耐湿热性。h>504.涂层应无起层、脱落现象3504,涂层应无起层、脱落现象B10耐冻融循环性,次〕巧,涂层应无开裂、脱落、起泡现象315,涂层应无开裂、脱落、起泡现象B11耐酸性,h3360.涂层应无起层、脱落、开裂现象3360,涂层应无起层、脱落、开裂现象B12耐碱性,h>360,涂层应无起层、脱落、开裂现象3360,涂层应无起层、脱落、开裂现象B13耐盐雾腐蚀性,次>30,涂层应无起泡,明显的变质、软化现象31 30,涂层应无起泡,明显的变质、软化现象B14耐火性能涂层厚度,不大于,mm5.0士0.56.5士0.518土225士2人耐火极限,不低于((136b或140b标准工字钢梁作基材),h1.01.51.52.0注1:裸露钢梁耐火极限为15min (136b. 140b验证数据),作为表中Omm涂层厚度耐火极限基础数据.耐久性项目(耐曝热性、耐湿热性、耐冻融循环性、耐酸性、耐碱性、耐盐雾腐蚀性)的技术要求除表中规定外,还应满足附加耐火性能的要求,方能判定该对应项性能合格。耐酸性和耐碱性可仅进行其中一项测试.注2:试验方法及综合判定准则应符合GB 14907《钢结构防火涂料》的规定。SH 3137-2003表7轻质耐火硷技术性能检验项目技术性能导热率,w/mk0. 212^-0. 402轻质耐火裔混凝土强度等级C15干密度,kg/m'簇1500耐火性能保护层厚度,mm405070耐火极限,不低于,h1.52.02.5注:轻质耐火混凝土宜采用42.5矿渣水泥配制,其配合比应通过试验确定.表8水泥砂桨技术性能检验项目技术性能砂浆的强度等级M5干密度,kg/m'-22; a,>-9 mm:耐火极限)1. OhoSH 3137-2003用词说明对本规范条文中要求执行严格程度不同的用词,说明如下:(一)表示要求很严格、非这样做不可并具有法定责任时,用词为“必须”(must);(二)表示要准确地符合规范而应严格遵守时,用词为:正面词采用“应”(shall);反面词采用“不应”或“不得”(shall not).(三)表示在几种可能性中推荐特别合适的一种.不提及也不排除其他可能性,或表示是首选的但未必是所要求的,或表示不赞成但也不禁止某种可能性时,用词为:正面词采用“宜”(should);反面词采用“不宜”(should not)。(四)表示在规范的界限内所允许的行动步骤时,用词为:正面词采用“可”(may);反面词采用“不必”(need not)中华人民共和国石油化工行业标准石油化工钢结构防火保护技术规范SH 3137-2003条文说明2004北京SH 3137-2003l7171717l71718l8181920202Q202021223防火保护设计基本规定火灾危险性分类·······,··············,····,···················,···················,····················‘····……建(构)筑物钢结构的耐火等级·····················……‘·……””“”“‘.“’““’“’‘’‘”’·””·‘’‘’·3l32钢结构构件的耐火极限钢结构防火保护范围…4防火保护材料及保护层厚度的确定·4. 1::一般规定材料··,一保护层厚度的确定56防火保护构造·····。……防火保护工程质量要求6.1一般规定基层处理·.................................····‘·············,··…防火保护层···························。····················……“·62637工程验收·.......................................................................附录A(规范性附录)厚型钢结构防火涂料涂层厚度计算方法··········一15SH 3137-2003石油化工钢结构防火保护技术规范范围在石油化工行业中,钢结构使用的越来越多.钢结构主要优点是施工速度快,改造加固方便.但是钢结构有一个极大的缺点,其耐火性能差。试验研究和大量火灾实例表明,裸露的钢结构,在高温火灾中15分钟即软化丧失承载能力,发生倒塌破坏。为了提高其耐火极限,必须实施防火保护.为了减少火灾危害,统一石油化工钢结构防火保护的范围、材料、构造、质量要求及验收标准等,特制订本标准。石油化工企业生产区的定义按GB 56160《石油化工企业设计防火规范》的解释是指工厂围墙内,由工艺装置、罐组、装卸设施、罐装站、泵房、仓库、循环水场、污水处理场、火炬等可能散发可燃气体及使用、产生可燃物质的工艺装置和设施组成的区域;或由罐组、灌装站、污水处理场等设施独立形成的区域。3防火保护设计基本规定3.13.1.13.2火灾危险性分类、3.1.2本规范采用的火灾危险性分类与GB 50160《石油化工企业设计防火规范》相一致。建(构)筑物钢结构的耐火等级3.2.1、3.2.2建(构)筑物钢结构的耐火等级按其重要程度、火灾危险性类别、防爆程度,疏散和扑救难度分为一、二两个级别。其中因为建筑物钢结构厂房(或棚类)内的操作工人在现场的机会比其它构筑物内为多,故把火灾危险性为甲类及有防爆炸要求的乙类厂房(或棚类)的耐火等级划为一级,以体现在危险状态下对人的保护。在划分建筑物钢结构的一级耐火等级时,火灾危险性为甲类的建筑,对有、无防爆要求未进行区别,是考虑到石化企业中火灾危险性为甲类而无防爆要求的建筑物钢结构数量不多,故不再另外分级。3.3钢结构构件的耐火极限石油化工企业火灾出现时火势迅猛,升温较快,但这些企业一般都有自己的消防队,火情出现后,消防队可在极短时间内到达现场,所以一般构件耐火极限规定为1. 5h,个别构件为2. Oh或1. Oh.在GB 50160《石油化工企业设计防火规范》中规定耐火极限为1. 5h。条文说明中解释为耐火层的耐火极限,国内外有关标准一般规定为1. 5h, GB 50160也采用这个数值。3.4钢结构防火保护范围3.4.1本条规定的防火保护范围与GB 50160《石油化工企业设计防火规范》第4.5.2条第1款相协调,其中单层钢结构厂房中轻型屋盖采用地面以上l Om作为高度界限;至于重型屋盖是考虑到火灾后的次生灾害比轻型屋盖为重,故规定了屋面板下的柱、柱间支撑、框架梁(屋面梁或网架)全部承重构件。多层钢结构厂房的防火保护范围是指,当楼板为透空算子板时,地面以上l Om范围内的柱、柱间支撑、框架梁(屋面梁、屋架或网架)及设备梁。对于封闭式楼板(如花纹钢板)时,进一步明确,当该层有甲、乙、丙类可燃物质时,由该层楼面起算向上lom范围内的柱、柱间支撑、框架梁(屋面梁、SH 3137-2003屋架或网架)及设备梁,为防火保护范围。3.4.2本条规定的防火保护范围与GB 50160《石油化工企业设计防火规范》第4.5.2条基本一致。关于钢管架的主管廊的保护范围,没有空冷器时与GB 50160一致。当管架上部有空冷器时改为地面以上lom范围内的柱、柱间支撑、框架梁及设备梁。这样与多层厂房,多层框架的情况协调一致。另外,据引进装置的一些资料,有空冷器的管架,其防火保护范围从地面算起8m以内。关于此条的改写,已与GB 50160规范编制人协调过。根据实际情况增加了钢楼梯间的防火保护。4防火保护材料及保护层厚度的确定4.1一般规定4.1.1, 4.1.2本条对用于保护钢结构的防火保护材料的成份加以限制,摒弃了有害健康的材料。有的材料含有石棉、甲醛和苯类溶剂,会危害健康和污染环境,有的材料在施工千燥后,仍散发出刺激性气味,有的材料呈酸性或容易吸潮,对钢材有腐蚀,如此等等均不在选用之列。防火保护层在预定的使用期限内需保持其耐火性能、理化性能及机械性能不明显下降.钢结构防火涂料产品好坏差别很大,为保证质量,故规定其产品应经国家检测机构检测。4.1.4本条规定覆层材料之间相互适应、相互配套。4.2材料4.2.1钢结构防火保护材料应根据使用条件(部位、场所)及材料技术性能(理化性能、耐火性能)等选用钢结构防火涂料、轻质耐火硷或水泥砂浆等。采用轻质耐火硷或水泥砂浆覆面的优点是取材方便,价格低廉,能达到防火要求,而且表面强度高,耐冲击,对施工技术要求不高,但是比较笨重,适应性受到一定限制,比如小断面的屋(网)架结构,使用起来就显得极不协调:采用防火涂料覆面的特点是质轻,耐火性能好,品种齐全,可满足室内、室外各种耐火极限的钢结构构件,近年来使用广泛,技术上比轻质耐火硅或水泥砂浆覆面的方法大大前进一步。4. 2. 2, 4. 2. 3在钢结构防火涂料中,超薄型的涂层厚度小于或等于3mm,薄型的涂层厚度大于3mm,小于或等于7mm。超薄型和薄型钢结构防火涂料为膨胀型涂料,通常由有机树脂、发泡剂、阻燃剂、碳化剂等组成。其原理为涂膜受热软化,发泡剂发生分解并产生气体,气体的逸出使软化的涂膜鼓泡、膨胀,而酸源的酸碳化填充材料,使其脱水形成膨胀层的骨架,形成隔热良好的发泡层。耐火极限可达0. 5h-1. 5h甚至更长:厚型涂料为非膨胀型,多为无机物,其胶结料多为水泥。无机厚型防火涂料,主要由无机成膜物和耐火填料组成,通过涂层的不燃性而防燃,阻止火焰的传播而阻燃。耐火填料的导热系数决定涂料的防火性能的好坏。涂层厚度大于7mm、小于或等于45mm,厚型钢结构防火涂料的耐火极限可达0. 5 h--3. Oh,改变厚度可满足不同耐火极限的要求。钢结构防火涂料技术性能表(表5、表6)中NCB, NB, NH, WB, WH型耐火极限及相应厚度的规定是考虑到石油化工钢结构对这些产品用量较大及近年来国内钢结构防火涂料产品经国家检测机构检验的实际情况而提出的。表5、表6的注2提到的综合判定准则指的是GB 14907《钢结构防火涂料》的第5章,该综合判定准则为:(1)钢结构防火涂料的检验结果,各项性能指标均符合GB 14907要求时,判该产品质量合格:SH 3137-2003(2)钢结构防火涂料耐火性能(不合格属A,不允许出现)外,理化性能尚有严重缺陷(B)和轻缺陷(C),当室内防火涂料的B7工程验收7.1, 7.2钢结构防火保护工程的中间验收,是指对钢结构表面除锈处理的验收。验收合格并办理工序交接手续后,方可进行下一工序的施工.这是确保防火保护工程施工质量的前提。7.4竣工验收时,对外观检查内容是:用lm钢尺检测平整度;检测裂纹情况;用。. 75kg-1比榔头轻击防火保护层,检查其强度和有无起鼓;目测防火保护范围有无遗漏等。对防火保护层厚度测定的方法及测点选择,可参见CECS 24:90《钢结构防火涂料应用技术规范》附录四。SH 3137-2003附录A(规范性附录)厚型钢结构防火涂料涂层厚度计算方法本规范公式(A.1)引自CECS 24:90 C钢结构防火涂料应用技术规范》,引用时做了修订,其中钢梁防火涂接触面周长计量单位应为m,己改正。例题:「例1]根据标准耐火试验梁1366,在WH型防火涂料a,=20mm时耐火极限为1. 5h的数据,求钢梁H400 X 300 X 10 X 16在相同涂料、相同耐火极限及例图I覆盖状态条件下的防火涂层厚度a=?解:根据gs /,u,a=一 g/万.ask由136b知:g,=65.66 kg / mf4=2H+4B-2t=2 X 360+4 X 138-2 X 12=1248 mm二1. 248 ma,=20 mm>9 mm可火极限为1.5h>l.Oh可由H400 X 300 X 10 X 16得:g=104 kg / m产 =2 X 400+3 X 300-2 X 10=1680 mm=1. 68 mg /,u=104 / 1.68=61. 9>22可又因k=1. 0例图165. 66/1. 248u二-一61. 9x20xl.0=16.998 mm=17 mm取:a=17 mm〔例2〕根据标准耐火试验梁136b,在WH型防火涂料as 25mm时耐火极限为2. Oh的数据,求钢柱H300 X 300 X 10 X 16在相同涂料、相同耐火极限及例图II覆盖状态条件下的防火涂层厚度a=?解:根据a=gsl u,g//uask由1366知:Rs=65. 66 kg / mSH 3137-2003p,=1.248 ma,=25 mm>9 mm可火极限为2.Oh>1.Oh可由H30O X 300 X 10 X 16得:g=97.4 kg / mk=2 X 300+4 X 300-2 X 10=1780 mm=1.78 mg加=97.4/1.78=54. 72 > 22可又因k=1. 25例图1165. 66/1. 24854.72x25x1.25=30 mm取:a=30 mm〔例3〕根据标准试验梁136b,在WH型防火涂料a, 25mm时耐火极限为2. Oh的数据,求柱间支撑2LI00 X 8在相同涂料、相同耐火极限及例图III覆盖状态条件下的防火涂层厚度a=?‘_,。g=/尸.W. .--r- --— a.Kg/产由136b知:g,=65. 66 kg/m,u,=1.248 ma,=25 mm>9 mm可火极限为2. Oh>l.Oh可由2L100 X 8得:g=12. 28X2=24. 56 kg/m,u=2 X 100+208+24=432 mm=0. 432 mg/p=24.56/0.432=56. 85>22可又因k=1. 0a = 65. 66/1. 248 x 25 x 1.56.85。刀-20日例图m=23=2313 mm取:a=23 mm
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