Подробное описание сценариев применения нержавеющих стальных труб при пожаре на корабле

Система противопожарной защиты судна является ключевой аварийной системой для обеспечения безопасности судна, и она должна охватывать все области судна (машинный отсек, грузовой отсек, палуба, жилые помещения) и различные типы пожаров (твердотопливный пожар, масляный пожар, газовый пожар). Стальные трубы из нержавеющей стали служат основными компонентами для транспортировки и должны быть адаптированы к различным сценариям применения на основе функций подсистем, характеристик среды и условий окружающей среды. Сценарии применения можно разделить на две линии: "тип системы" и "кабинный участок". Каждый сценарий соответствует четкой функциональной позиции, требованиям к рабочим условиям и логике выбора труб из нержавеющей стали. Ниже приводится подробное объяснение:

I. Классификация по противопожарным подсистемам: Основные сценарии и адаптация функций

Система противопожарной защиты судна классифицируется на основе огнетушащего агента и охватываемой области на четыре основных типа: высоконапорная система пожаротушения водой, пеноугасительная система, локальная аварийная система пожаротушения и система пожаротушения специальным средством. Сценарии применения труб из нержавеющей стали значительно различаются в каждой системе:

Сценарий 1: Высоконапорная пожарная водяная система (основная система пожаротушения всего судна, наиболее широко используемая)

Функциональное позиционирование

В качестве "первой линии пожаротушения" для судна она подает высоконапорную воду (пресную воду / морскую воду) с помощью пожарных насосов, чтобы охватить все области, такие как машинное отделение, грузовой отсек, палуба и жилые помещения, тушить твердые пожары (например, кабели, дерево) и обычные жидкие пожары (например, пожары от утечки дизельного топлива), и является основным сценарием, где нержавеющие трубы наиболее широко используются.

Подробности применения нержавеющих труб

Покрытие трубопроводом:

Начиная от нижнего отсека пожарных насосов (основной насос + аварийный насос) судна, он делится на "вертикальную магистральную трубу" (протягивающуюся вдоль корпуса судна, DN100 - DN200) и "горизонтальную разветвленную трубу" (растягивающуюся в каждый отсек, DN50 - DN80), в конечном итоге подключаясь к палубному пожарному гидранту (DN65), распылительной головке отсека (DN25 - DN40) и разъему переносного пожарного шланга (DN50).

Условия эксплуатации:

Давление: проектное давление 1.0-2.5 МПа (давление на выходе главного насоса 2.0-2.5 МПа, давление на конце пожарного гидранта ≥ 0.8 МПа);

Среда: в открытой системе используется морская вода (концентрация Cl⁻ 1.8-3.5%), в закрытой системе используется пресная вода (Cl⁻ ≤ 50 мг/л);

Среда обитания: секция кабины (высокая температура в машинном отсеке 40-80℃, масляный туман; сырость в грузовом отсеке), секция палубы (соляной туман, ветер, колебания температуры).

Требования к выбору нержавеющих стальных труб:

Материал: обязательно должна быть аустенитная нержавеющая сталь 316L (PREN ≥ 24, устойчивая к язвенному коррозированию морской водой; низкий углерод для предотвращения охрупчивания при высоких температурах), использование 304 запрещено (проникновение коррозии морской водой в течение 2-3 лет);

Технология: бесшовная труба (ASTM A312/GB/T 14976), сопротивление давлению ≥ 515 МПа (для 316L предел прочности на разрыв), избегать утечек сварных труб;

Характеристики: главная труба DN100-DN200 (толщина стенки 4.0-6.0 мм), разветвляющаяся труба DN50-DN80 (толщина стенки 3.5-4.5 мм), отверстия должны быть обработаны (перпендикулярность ≤ 0.5°), совместимы с фланцевым соединением.

Основные меры предосторожности:

Трубы в машинном отсеке должны быть огнезащищенными (керамические волокна, толщина ≥ 30 мм), соответствовать требованиям к огнестойкости класса А IMO SOLAS и не выходить из строя в течение 30 минут при пожаре;

Наклон трубопровода системы морской воды ≥ 1,5‰, в самой низкой точке устанавливается дренажный кран, чтобы избежать застоя морской воды, приводящего к местной коррозии;

На выходе трубы от насоса необходимо установить металлический гибкий компенсатор (материал 316L), который поглощает вибрацию и предотвращает трещины в швах.

Сценарий 2: Система пеноугнетения пожара (специфическая для нефтяных судов / химических судов, ядро для тушения нефтяных пожаров)

Функциональное позиционирование

Для тушения нефтяных пожаров в грузовом отсеке, отсеке жидких грузов химического судна и топливном баке машинного отсека (например, дизельное топливо, сырая нефть) она подает смесь "вода + пенообразующий раствор" (например, водно-пленочный пеноматериал AFFF) через нержавеющие стальные трубы, чтобы образовать покрывающий слой, изолирующий кислород для тушения пожара, что является обязательной системой для судов, перевозящих горючие и взрывоопасные грузы.

Подробности применения нержавеющих стальных труб

Покрытие трубопроводов:

Разделены на "трубу для подачи пенообразующего раствора" (от пенообразующего бака до смесителя, DN40 - DN80) и "трубу для подачи пенной смеси" (от смесителя до пенообразующего устройства в грузовом отсеке / пенообразующего форсунки в машинном отделении, DN80 - DN150), некоторые системы содержат "трубу для возврата пенообразующего раствора" (DN50 - DN65, возвращающую неиспользованный пенообразующий раствор).

Условия эксплуатации: Давление: Давление в трубе для пенообразующего раствора: 0,8 - 1,2 МПа; Давление в трубе для смешанного раствора: 1,5 - 2,0 МПа;

Среда: Пенообразующий раствор (тип AFFF/FFFP, содержащий поверхностно - активные вещества, слегка коррозионно - агрессивный) + морская вода / пресная вода;

Среда обитания: Зона грузовых отсеков (высокое содержание солевого тумана, потенциальный утечка нефти), зона топлива в машинном отделении (высокая температура, нефтяной туман).

Требования к выбору нержавеющих стальных труб:

Материал: Нержавеющая сталь 316L (стойкая к коррозии пенообразующего раствора + коррозии морской водой, предотвращающая появление язвенной коррозии, вызванной Cl⁻ в пенообразующем растворе);

Технология: Несварная труба (смешанная жидкость под высоким давлением, сварные трубы склонны к утечкам), внутреннюю стенку необходимо обезжирить (удалить прокаточное масло, чтобы избежать загрязнения пенообразующего раствора и влияния на огнетушащий эффект);

Соединение: Интерфейс генератора пены использует "быстрый соединитель" (материал 316L), удобный для аварийного соединения; Фланцевый уплотнительный прокладка использует маслостойкую поли테трафторэтиленовую прокладку (избегая проникновения пенообразующего раствора, которое приводит к старению прокладки).

Основные предостережения:

После каждого использования трубопровод должен быть промыт пресной водой (10 - 15 минут) для удаления остатков пенообразующего раствора (чтобы избежать коррозии внутренней стенки из - за долговременного стояния);

Труба для пенообразующего раствора должна избегать прямого солнечного света (чтобы предотвратить порчу пенообразующего раствора), открытый участок должен быть теплоизолирован и затенен, на наружную стенку нержавеющей стальной трубы должна быть нанесена атмосферостойкая краска;

Регулярно (каждые 6 месяцев) проверять герметичность трубопровода (давление гидростатического испытания 1,2 раза превышает расчетное давление), чтобы предотвратить утечку пенообразующего раствора, которая приводит к недостаточному количеству огнетушащего средства.

Сценарий 3: Локальная аварийная система пожаротушения (машинное отделение / генераторное помещение / батарейное помещение, быстрый отклик)

Функциональное позиционирование

Для "зон малого риска высокой степени" судов (например, главного машинного отделения, генераторного отделения, аккумуляторного отделения новых энергетических судов), когда происходит местный пожар (например, короткое замыкание кабеля, перегрев подшипника), через небольшие трубопроводы из нержавеющей стали быстро доставить огнетушащий агент, добиваясь "быстрого тушения пожара, предотвращения распространения". Общие типы включают систему тушения пожара мелким водяным туманом и локальную систему тушения пожара углекислым газом (трубопроводная часть).

Подробности применения труб из нержавеющей стали (в качестве примера приведена система мелкого водяного тумана, наиболее часто используемая)

Покрытие трубопроводом:

Начиная от бортового малого аварийного насоса (или ветви главной системы), используя "миниатюрные разветвляющиеся трубы" (DN20 - DN40), плотно расположенные в местах расположения важного оборудования (например, головке блока цилиндров главного двигателя, обмотке генератора, батарейном модуле), и соединенные с форсунками для мелкого водяного тумана (диаметр 0,5 - 2 мм, угол распыла 60° - 120°).

Условия эксплуатации:

Давление: Высокое давление мелкодисперсного водяного тумана (8 - 12 МПа), низкое давление мелкодисперсного водяного тумана (1.2 - 2.0 МПа);

Среда: Чистая вода (закрытая система) или морская вода (открытая система), частично содержащая антикоррозионную добавку;

Среда обитания: Высокая температура в машинном отсеке (до 100 - 150°C около главного двигателя), вибрация (частота работы главного двигателя 10 - 1000 Гц), загрязнение маслом.

Требования к выбору нержавеющей стальной трубы:

Материал: Высокое давление системы использует бесшовную трубу 316L (толщина стенки 2.5 - 3.5 мм, предел прочности на разрыв ≥ 515 МПа, устойчивая к высоким давлением ударам); Система низкого давления может использовать сварную трубу 316L (ТИГ-спайка, 100% УЗ-контроль);

Технические характеристики: DN20 - DN40 (расход мелкодисперсного водяного тумана мал, нет необходимости в большом диаметре трубы), шероховатость стенки трубы Ra ≤ 3.2 мкм (чтобы избежать накопления накипи и блокировки сопла);

Установка: Трубы укладываются вдоль опор оборудования, закрепляются нержавеющими стальными зажимами (шаг ≤ 1.5 м), чтобы избежать смещения труб из-за вибрации; Соединяются с соплом с помощью "накидного соединения" (PT - резьба, герметик выбран с учетом термостойкости).

Основные меры предосторожности:

Высоконапорный трубопровод тонкодисперсного водяного тумана должен пройти 100% "гидростатический тест" (давление в 1,5 раза превышает расчетное давление, выдерживать давление в течение 30 минут) без утечек;

Регулярно (каждые 3 месяца) продувайте трубопровод сжатым воздухом, чтобы предотвратить засор форсунок (диаметр форсунок тонкодисперсного водяного тумана мал, примеси легко могут заблокировать их); Трубопровод в отсеке аккумуляторов должен быть "усилен по антикоррозионным свойствам" (аккумулятор может просочиться электролитом, содержащим кислоту, а наружная стенка нержавеющей стальной трубы покрыта кислотостойким покрытием).

Сценарий 4: Специальный сценарий противопожарной защиты для специальных судов (судно для перевозки сжиженного природного газа (СПГ) / полярное судно, экстремальные условия)

Функциональное позиционирование

Для специальных судов, таких как суда для перевозки СПГ (в условиях низких температур), полярные суда (при температуре -40°C и ниже) и крупные контейнерные суда (с грузовыми отсеками с высокими стопками грузов), система противопожарной защиты должна быть адаптирована к экстремальным условиям, а нержавеющие стальные трубы должны соответствовать специальным требованиям, таким как "хладостойкость", "устойчивость к высоким температурам и огню" и "возможность транспортировки на большие расстояния".

Детали применения нержавеющих стальных труб (по типам)

Рисунок 1 

II. По классификации по зонам отсека: Приспособляемость к окружающей среде и различия в сценариях применения

В разных отсеках температура, среда и типы рисков различны. Применение нержавеющих стальных труб должно быть адаптировано соответствующим образом. Основные различия следующие:

1. Зона машинного отделения (наибольший риск, наиболее строгие требования к нержавеющим стальным трубам)

Характеристики окружающей среды: высокая температура (40-150℃), высокочастотные вибрации (главный двигатель / генератор), масляный туман + утечка нефти и газа, ограниченное пространство;

Сценарии применения: высоконапорные отводы пожарного водопровода (DN50-DN80), трубопроводы для тонкого водяного тумана (DN20-DN40), трубопроводы для пенообразующего раствора (DN80-DN100);

Основные требования к нержавеющим стальным трубам:

Материал: 316L (стойкий к коррозии масляным туманом + стабильность при высоких температурах);

Технология производства: бесшовные трубы + 100% рентгенографическое обследование (отсутствие дефектов сварных швов);

Защита: наружная стенка покрыта огнезащитным составом (керамические волокна + огнезащитная краска), и расстояние от топливных труб составляет ≥ 100мм (чтобы избежать зажигания трубопровода при утечке топлива).

2. Грузовое отделение (большие различия в среде, подходящие для различных потребностей в тушении пожаров)

Грузовой отсек сухогрузного судна: влажная среда + сольной туман, применение высоконапорных водяных рукавных стволов (DN65 - DN100), бесшовная труба 316L, уклон ≥ 1,5‰ (для стока морской воды);

Грузовой отсек нефтяного танкера: высокий риск утечки нефти и газа, применение трубопроводов для пенообразующего раствора (DN100 - DN150), бесшовная труба 316L, обезжиривание внутренней стенки (чтобы предотвратить загрязнение пенным раствором);

Грузовой отсек контейнерного судна: высокое складирование + твердый пожар, применение распылительного трубопровода (DN80 - DN120), бесшовная труба 316L, каждые 2 м установка распылительных головок (полное покрытие).

3. Палуба и надстройка (открытая среда, высокие требования к устойчивости к погодным условиям)

Палубная площадь: сольной туман + ветер и дождь + высокие и низкие температуры (-20℃ - 60℃), применение водяных магистралей пожаротушения (DN100 - DN200), трубы для подключения пожарных гидрантов (DN65);

Жилой сектор: высокая плотность населения + твердый пожар (например, мебель, кабели), применение распылительных рукавных стволов (DN40 - DN50), бесшовная труба 316L, полировка внутренней стенки (Ra ≤ 1,6 мкм, санитарный класс);

Основные требования к нержавеющим стальным трубам:

Наружная стенка покрыта атмосферостойкой краской (чтобы избежать прямого воздействия солевого тумана);

Наружные трубопроводы оборудованы дренажными кранами (чтобы избежать накопления воды и ее замерзания с последующим расширением);

Трубопроводы жилых помещений и электрические кабель-каналы должны быть расположены на расстоянии ≥ 50 мм друг от друга (чтобы избежать взаимного влияния при пожаре). 

III. Сводка общих характеристик и основных принципов применений

Независимо от того, классифицируются ли они по системе или по району, применение нержавеющих стальных труб в системе пожарной безопасности судна следует трем основным принципам:

1. Не допускается снижение качества материала: Во всех сценариях предпочтительнее использовать нержавеющую сталь 316L. Для экстремальных условий (низкие/высокие температуры) проводится оптимизация материала, использование стали 304 или углеродистой стали запрещено;

2. Технология производства подстраивается под условия работы: Для высоконапорных систем (пожарная вода/пеногаситель) используются бесшовные трубы; для низконапорных локальных систем (низконапорный участок мелкодисперсного водяного тумана) можно использовать сварные трубы (требуется 100% бездефектный контроль);

3. Окружение адаптировано для защиты: в морской воде уделяется особое внимание "дренажу + пассивации"; в условиях высоких температур - "пожароустойчивому покрытию"; в условиях низких температур - "низкотемпературной вязкости + дренажу против расширения".

Суть этих принципов заключается в том, что "требования сценария определяют выбор" - за счет коррозионной стойкости, давления и адаптации к окружающей среде нержавеющих стальных труб обеспечивается надежное подача противопожарных средств в "экстренных ситуациях", что является основным нижним пределом безопасности корабля.