2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Металлические материалы устойчивые к огню

Огнеупорные материалы (изделия) и их огнеупорность

Для некоторых производств металлургической, энергетической, горно-перерабатывающей отраслей промышленности, научных исследований необходимы технологические комплексы, установки; лабораторные печи, аппараты, выложенные изнутри огнеупорными материалами, штучными изделиями, способным выдерживать постоянное или циклическое воздействие высокой температуры сырья, реагирующих веществ, продукции.

Нередко при возведении особо важных строительных объектов, имеющих повышенную пожарную опасность, необходимо использование несущих конструкций из огнеупорного (огнестойкого) бетона.

Огнеупорный изделия в ассортименте

Назначение и свойства

В ГОСТ 28874-2004, классифицирующем все виды (типы) огнеупоров, дано определение огнеупорности, как свойству материалов выдерживать, не переходя в расплавленное состояние, воздействие высокой температуры.

ГОСТ Р 52918-2008 дает определение огнеупорам. Ими называют неметаллические материалы, которые обладают огнеупорностью не ниже 1580 ℃, используются в агрегатах и устройствах для защиты от воздействия тепловой энергии и газовых, жидких, твердых агрессивных реагентов.

К огнеупорным изделиям относятся огнеупоры, имеющие заданные геометрические формы, размеры.

В целом огнеупорами называют материалы, готовые формовые изделия, произведенные в основном из минерального сырья, что способны сохранить свои огнестойкие свойства в условиях длительной эксплуатации при очень высокой температуре среды, в том числе агрессивной; служащие защитными покрытиями различного производственного, лабораторно-опытного оборудования или несущими строительными конструкциями.

Назначение огнеупоров:

  • Защита корпусов, частей установок, агрегатов, любого другого оборудования с рабочими зонами, поверхности которых внутри или снаружи подвергаются воздействию расплавленного сырья, реагирующей среды в ходе технологического процесса, готовой продукции с температурой выше 1580 ℃.
  • Обеспечение длительного периода сохранения несущих свойств, геометрической неизменности форм строительных конструкций в условиях развития пожара на особо важных объектах.

Свойства огнеупорных материалов, готовых изделий, кроме основного – высокой стойкости к огню, востребованные заказчиками:

  • Низкий коэффициент теплопроводности.
  • Термическая стойкость к линейному/объемному расширению.
  • Стойкость к различным видам агрессивных сред, включая радиационное воздействие.
  • Длительный период эксплуатации.
  • Невысокая стоимость.

Кроме того, на производстве востребован такой параметр, как возможность быстрой замены защитного слоя огнеупорных материалов, набора из штучных изделий в ходе плановых остановов, аварийных ремонтов промышленного оборудования с высокотемпературными рабочими зонами.

Классификация

Огнеупоры подразделяются на два основных класса – это неформованные материалы и формованные (штучные) изделия.

К неформованным огнеупорным материалам относят:

  • Огнеупорные цементы.
  • Бетонные смеси, торкрет-массы высокой стойкости к огню.
  • Разные виды порошков для заправки металлургических печей.
  • Мертели.
  • Пластичные огнеупорные пасты, суспензии.

Формованные огнеупорные изделия, серийно производимые по технологиям горячего, полусухого прессования пластической формовки; литья, включая вибрационное, из расплавов, текучих масс подготовленного сырья; распилом крупных блоков, горных пород, изготавливают:

  • Прямыми, клиновыми различных размеров, форматов.
  • Фасонными различной сложности, массы серийного изделия.
  • Специальными – промышленного или лабораторного назначения. К последним относятся тигли, кюветы, оборудование для проведения исследований в условиях высокой температуры.

Огнеупорные материалы, изделия классифицируют по таким основным параметрам:

  • По физическому состоянию.
  • Химическому составу.
  • Огнеупорности.
  • Плотности, пористости.
  • Форме, размерам, весу.
  • Способам формования.
  • Области применения.

По огнеупорности их подразделяют на четыре группы (класса):

  • Огнеупорные, выдерживающие температуру эксплуатации в диапазоне 1580-1770 ℃.
  • С высокой огнеупорностью – 1770-2000 ℃.
  • С высшей огнеупорностью – 2000-3000 ℃.
  • Сверхогнеупорные – больше 3000 ℃.

По пористости на восемь классов – от особо плотных огнеупоров, открытая пористость которых меньше 3%, высокоплотных – 3-10%, плотных – 10-16%; до ультрапористых, где она превышает 75%.

В зависимости от формы, геометрических размеров, веса огнеупорные изделия классифицируются:

  • Прямоугольными, включая огнеупорные кирпичи стандартных строительных типоразмеров.
  • Фасонными различной конфигурации, включая криволинейную, формы.
  • Листами, рулонами.
  • Погонными изделиями – более 450 мм.
  • Штучными – до 2 кг.
  • Блоками – от 2 кг до 1 т.
  • Крупными блоками – больше 1 т.

По физическому состоянию готовой продукции при поставке заказчикам:

  • Неформованными материалами – сухими, полусухими смесями; жидкими, пластичными готовыми растворами.
  • Штучными изделиями.
  • Строительными огнеупорными конструкциями.

Неформованные огнеупорные материалы также квалифицируют по основным способам нанесения на защищаемые поверхности производственного оборудования, строительных конструкций:

  • Напылению.
  • Обмазке.
  • Литью.
  • Торкретированию.
  • Виброуплотнению.
  • Трамбовке.
  • Прессованию.
  • Пескометной набивке.

Существуют и другие классификации огнеупоров, основанные на способах подготовки сырья, производства неформованных материалов, изготовления штучных изделий, строительных конструкций.

Основные виды и типы

Такое деление основано на различиях в химическом составе огнеупорных неформованных материалов, готовых изделий. Общепринято при этом в названии огнеупора первым ставить преобладающий компонент:

  • Кремнеземистые – эти термостойкие материалы, что более чем на 90% состоят из SiO2. К ним относятся динасовые огнеупоры, широко применяемые для футеровки металлургических и других видов печей; кварцевое стекло, из которого изготавливается весь спектр термостойкой посуды, оборудования для лабораторий. Огнеупорность динасовых материалов – до 1730 ℃, кварцевого стекла – до 1200 ℃.
  • Алюмосиликатные. Их основные компоненты – Al2O3, SiO2. В зависимости от процентного содержания Al2O3 они бывают полукислые – 14-28%; шамотные – 28-45%; высокоглиноземистые – 45-95%. Огнеупорность высокоглиноземистых материалов – свыше 1750 ℃.
  • Магнезиальные на основе MgO, при производстве проходящие обжиг в температурном диапазоне 1500-1900℃. Их огнестойкость обуславливает широкое применение в металлургической отрасли, чему также способствует высокая прочность, стойкость при контакте с движущимися расплавами металлов, шлаковых масс.
  • Периклазовые – это магнезиальные огнеупорные материалы с содержанием MgO свыше 85%.
  • Периклазоуглеродистые материалы изготавливаются из периклазового огнеупорного порошка с добавкой 6-25% графита с органической связкой, например, фенолом с этиленгликолем.
  • Хромистые, производимые из минерала хромита с температурой плавления 2180℃. Большим преимуществом этих термостойких материалов является их инертная устойчивость как к кислым, так основным металлургическим шлакам.
  • Цирконистые. Их основные компоненты – это минерал бадделеит, содержащий до 62% ZrO2 и ZrSiO4. Огнеупорность – 2700 ℃, отличная стойкость при контакте с расплавами металлов, высокая прочность.
  • Углеродистые. Их основной компонент – это свободный углерод, соединения с его высоким содержанием. Обжиг сырья происходит при температурах от 1100 до 2000 ℃, после чего спектр их применения – это футеровка электротермических, металлургических печей (домен, мартенов), промышленных установок по выплавке цветных металлов, реакторов АЭС. Огнеупорность разновидностей углерода достигает 3500℃, а графита, его кристаллической разновидности – 3800 ℃.
  • Оксидноуглеродистые – это огнеупоры, созданные на основе оксидов магния, бария, кальция, бериллия с углеводородом, обладающие высокой огнеупорностью.
  • Бескислородные изготавливают из тугоплавких химических соединений – нитридов, силицидов, сульфидов, боридов, карбидов. Их применение в окислительной среде ограничено.
  • Доломитовые, состоящие после обжига доломитовых горных пород из смеси оксидов магния и кальция, огнеупорные до 2300℃.

Это далеко не полный перечень видов (типов) огнеупоров, производимых также из другого сырья, с различными добавками.

Область применения

Огнеупорные неформованные материалы, штучные изделия, благодаря набору востребованных учеными, специалистами проектных, строительных организаций, производственных предприятий, применяются в различных отраслях производства, науки:

  • в стекольной, цементной промышленности;
  • в металлургии черных, цветных металлов;
  • в энергетике;
  • в авиа, ракетостроении как при создании двигателей, так и в качестве защитных сверхтермостойких покрытий;
  • в атомной промышленности;
  • в производственных, учебных лабораториях – муфельные печи, огнеупорная посуда.

Розлив металла в огнеупорные ванны

Так, неформованные огнеупоры используют для создания, ремонта защитных покрытий – футеровок:

  • Промышленных печей нагрева, обжига сырья – высокоглиноземистые смеси, шамот.
  • Печей для производства кокса – обмазки.
  • Ковшей для розлива стали, чугуна – магнезиальные, кремнеземные, высокоглиноземистые, массы.
  • Электроиндукционных печей – периклазовые, корундовые торкрет-массы.
  • Мартенов, дуговых печей – огнеупорные металлургические порошки.

Формованные огнеупоры, в виде различных по форме, толщине, размерам штучных изделий, используют следующим образом:

  • Для выкладки подовых оснований, возведения стойких к высокой температуре стен, сводов, других элементов металлургических печей, конвертеров по выплавке черных, цветных сплавов, котлов ТЭЦ.
  • Для создания надежной футеровки реакторов АЭС.
  • Для защиты нагреваемых до сверхвысоких температур рабочих поверхностей двигателей самолетов, ракет.

При использовании штучных изделий в ходе выполнения защитных покрытий, возведения футеровочных кладок различного по назначению оборудования швы между ними тщательно, по всему объему заполняют неформованными огнеупорными материалами, обеспечивая целостность, а после первичного обжига в процессе эксплуатации – монолитности защитного слоя.

Кроме того, неформованные огнеупоры наносят сплошным слоем на кладки из штучных изделий, повышая толщину, следовательно, теплоизоляцию, огнестойкость такого «пирога»; а также на несущий конструктив зданий, сооружений, выполненный из металла, обеспечивая надежную, многочасовую огнезащиту металлических конструкций; а также заводских, монолитных конструкций из железобетона на особо важных пожароопасных объектах защиты.

Производство

ГОСТ Р 52918-2008 определяет сырье для производства огнеупоров как горные породы, имеющие огнеупорность не меньше 1580 ℃, допуская также утилизацию огнеупоров возвращением бракованных изделий, неформованных материалов, отходов производства, эксплуатации в технологический процесс.

Однако, на практике в рецептурный состав исходного сырья входят не только изначально огнеупорные материалы, но и другие компоненты, способные создавать устойчивые связи, требуемую молекулярную структуру готовой продукции, а также пластификаторы.

Тем не менее основным сырьем для производства огнеупоров служат горные породы, в составе которых:

  • Простые, сложные оксиды – SiO2, Al2O3, MgO, ZrO2, MgOSiO2.
  • Бескислородные соединения – силициды, карбиды, нитриды, бориды, графит.
  • Оксинитриды, оксикарбиды.

Для серийного производства огнеупорных материалов используют разнообразные технологические процессы, основным из которых является традиционный алгоритм, состоящий из следующих этапов:

  • Измельчения компонентов сырья.
  • Их предварительной тепловой обработки.
  • Приготовления шихты с добавками различных пластифицирующих, модифицирующих добавок.
  • Формования штучных изделий литьем, прессованием, экструзией с допрессовкой; неформованных материалов – без этой технологической стадии.
  • Обжига в туннельных, газокамерных печах.
  • Складирования, упаковки.

Часть формованных огнеупоров получают распиливанием крупных блоков готовой продукции, а также из огнеупорных горных пород.

Самые прочные металлы в мире: топ-10

Можете ли вы представить, что произошло, если бы наши предки не обнаружили важные металлы, такие как серебро, золото, медь и железо? Наверное, мы бы до сих пор жили в хижинах, используя камень в качестве основного инструмента. Именно крепость металла сыграла важную роль в формировании нашего прошлого и теперь работают как основа, на которой мы строим будущее.

Некоторые из них очень мягкие и буквально тают в руках, как самый активный металл в мире. Другие — настолько твердые, что их невозможно согнуть, поцарапать или сломать без применения спецсредств.

А если вам интересно, какие металлы самые твердые и прочные в мире, мы ответим на этот вопрос, учитывая различные оценки относительной твердости материалов (шкала Мооса, метод Бринелля), а также такие параметры как:

  • Модуль Юнга: учитывает эластичность элемента при растяжении, то есть способность объекта к сопротивлению при упругой деформации.
  • Предел текучести: определяет максимальный предел прочности материала, после которого он начинает проявлять пластичное поведение.
  • Предел прочности при растяжении: предельное механическое напряжение, после которого материал начинает разрушаться.

10. Тантал

У этого металла сразу три достоинства: он прочный, плотный и очень устойчив к коррозии. Кроме того, этот элемент относится к группе тугоплавких металлов, таких как вольфрам. Чтобы расплавить тантал вам придется развести огонь температурой 3 017 °C.

Тантал в основном используется в секторе электроники для производства долговечных, сверхмощных конденсаторов для телефонов, домашних компьютеров, камер и даже для электронных устройств в автомобилях.

9. Бериллий

А вот к этому металлическому красавцу лучше не приближаться без средств защиты. Потому что бериллий высокотоксичен, и обладает канцерогенным и аллергическим действием. Если вдыхать воздух, содержащий пыль или пары бериллия, то возникнет заболевание бериллиоз, поражающее легкие.

Однако бериллий несет не только вред, но и благо. Например, добавьте всего 0,5 % бериллия в сталь и получите пружины, которые будут упругими даже если довести их до температуры красного каления. Они выдерживают миллиарды циклов нагрузки.

Бериллий применяют в аэрокосмической промышленности для создания тепловых экранов и систем наведения, для создания огнеупорных материалов. И даже вакуумная труба Большого Адронного Коллайдера сделана из бериллия.

8. Уран

Это естественное радиоактивное вещество очень широко распространено в земной коре, но сконцентрировано в определенных твердых скальных образованиях.

Один из самых твердых металлов в мире имеет два коммерчески значимых применения — ядерное оружие и ядерные реакторы. Таким образом, конечной продукцией урановой промышленности являются бомбы и радиоактивные отходы.

7. Железо и сталь

Как чистое вещество железо не такое твердое по сравнению с другими участниками рейтинга. Но из-за минимальных затрат на добычу оно часто комбинируется с другими элементами для производства стали.

Сталь — это очень прочный сплав из железа и других элементов, таких как углерод. Это наиболее часто используемый материал в строительстве, машиностроении и других отраслях промышленности. И даже если вы не имеете к ним никакого отношения, то все равно используете сталь каждый раз, когда режете продукты ножом (если он, конечно, не керамический).

6. Титан

Титан — это практически синоним прочности. Он обладает впечатляющей удельной прочностью (30-35 км), что почти вдвое выше, чем аналогичная характеристика легированных сталей.

Будучи тугоплавким металлом, титан обладает высокой устойчивостью к нагреву и истиранию, поэтому является одним из самых популярным сплавов. Например, он может быть легирован железом и углеродом.

Если вам нужна очень твердая и при этом очень легкая конструкция, то лучше чем титан металла не найти. Это делает его выбором номер один для создания различных деталей в авиа- и ракетостроении и судостроении.

5. Рений

Это очень редкий и дорогой металл, который хотя и встречается в природе в чистом виде, обычно идет «довеском»-примесью к молибдениту.

Если бы костюм Железного человека был сделан из рения, он мог бы выдержать температуру в 2000 ° C без потери прочности. О том, что стало бы с самим Железным человеком внутри костюма после такого «фаер-шоу» мы умолчим.

Россия — третья страна в мире по природным запасам рения. Этот металл используется в нефтехимической промышленности, электронике и электротехнике, а также для создания двигателей самолетов и ракет.

4. Хром

По шкале Мооса, которая измеряет устойчивость химических элементов к царапинам, хром находится в пятерке лучших, уступая лишь бору, алмазу и вольфраму.

Хром ценится за высокую коррозионную стойкость и твердость. С ним легче обращаться, чем с металлами платиновой группы, к тому же он более распространен, поэтому хром является популярным элементом, используемым в сплавах, таких, как нержавеющая сталь.

А еще один из прочнейших металлов на Земле используется при создании диетических добавок. Конечно, вы будете принимать внутрь не чистый хром, а его пищевое соединение с другими веществами (например, пиколинат хрома).

3. Иридий

Как и его «собрат» осмий, иридий относится к металлам платиновой группы, и по внешнему виду напоминает платину. Он очень твердый и тугоплавкий. Чтобы расплавить иридий, вам придется развести костер температурой выше 2000 °C.

Иридий считается одним из самых тяжелых металлов на Земле, а также одним из самых устойчивых к коррозии элементов.

2. Осмий

Этот «крепкий орешек» в мире металлов относится к платиновой группе и обладает высокой плотностью. Фактически это самый плотный природный элемент на Земле (22,61 г/см3). По этой же причине осмий не плавится до 3033 ° C.

Когда он легирован другими металлами платиновой группы (такими как иридий, платина и палладий), он может использоваться во многих различных областях, где необходимы твердость и долговечность. Например, для создания емкостей для хранения ядерных отходов.

1. Вольфрам

Самый прочный металл, который только есть в природе. Этот редкий химический элемент также самый тугоплавкий из металлов (3422 ° C).

Впервые он был обнаружен в форме кислоты (триоксида вольфрама) в 1781 году шведским химиком Карлом Шееле. Дальнейшие исследования привели двух испанских ученых — Хуана Хосе и Фаусто д’Эльхуяра — к открытию кислоты из минерала вольфрамита, из которого они впоследствии изолировали вольфрам с помощью древесного угля.

Помимо широкого применения в лампах накаливания, способность вольфрама работать в условиях сильной жары делает его одним из наиболее привлекательных элементов для оружейной промышленности. Во время Второй мировой войны этот металл сыграл важную роль в инициировании экономических и политических отношений между европейскими странами.

Вольфрам также используется для изготовления твердых сплавов, а в аэрокосмической промышленности — для изготовления ракетных сопел.

Таблица предела прочности металлов

МеталлОбозначениеПредел прочности, МПа
СвинецPb18
ОловоSn20
КадмийCd62
АлюминийAl80
БериллийBe140
МагнийMg170
МедьCu220
КобальтCo240
ЖелезоFe250
НиобийNb340
НикельNi400
ТитанTi600
МолибденMo700
ЦирконийZr950
ВольфрамW1200

Сплавы против металлов

Сплавы представляют собой комбинации металлов, и основной причиной их создания является получение более прочного материала. Наиболее важным сплавом является сталь, которая представляет собой комбинацию железа и углерода.

Чем выше прочность сплава — тем лучше. И обычная сталь тут не является «чемпионом». Особенно перспективными представляются металлургам сплавы на основе ванадиевой стали: несколько компаний выпускают варианты с пределом прочности до 5205 МПа.

А самым прочным и твердым из биосовместимых материалов на данный момент является сплав титана с золотом β-Ti3Au.

7 основных классов жаропрочной стали

Жаропрочная сталь используется в режиме повышенных температур в течение долгого времени в сложно напряженном состоянии. Необходимо проводить различение между жаропрочными и жаростойкими сталями. Последние выделяются большой антикоррозионностью при температурных условиях, превышающих 550 гр. Цельсия в среде, содержащей агрессивные газы. Иными словами, жаростойкость – это качество, которое связано с устойчивостью к окислению. Жаропрочность – качество, которое позволяет выдерживать деформационные воздействия, когда материалы находятся в условиях повышенной температуры и нагрузок напряжения.

Характеристики жаропрочных материалов

Главный параметр жаропрочных металлов – возможность противостоять механическим напряжениям и нагружению при нагревании до высоких значений, не разрушаясь и не деформируясь.

Способы нагружения, которые испытывают металлы:

  • Нагрузки растягивания в статическом состоянии.
  • Нагрузки посредством изгибания и скручивания.
  • Температурные, предполагающие различные режимы нагрева.
  • Переменные нагрузки динамического характера.
  • Нагружения, оказываемые посредством направления потоков газов на металл.

Жаростойкие металлические материалы отличаются еще и повышенной антикоррозионностью и стойкостью к факторам окисления в условиях повышенных термических воздействий.

Технологический параметр ползучести

Наиболее значимая характеристика в технологических процедурах, где присутствуют жаропрочные стали, — это ползучесть. Эта характеристика свойственна любым твердым телам: кристаллическим и аморфным.
Для металлических материалов она выражается в медленных и постепенных пластических деформационных процессах, происходящих под влиянием неизменяемой нагрузки. Чем меньше скорость деформирования и ниже скорость ползучести, тем более высоко можно оценить жаропрочность металла, если напряжение и температурный режим остаются постоянными и заданными.

Характеристики ползучести могут различаться по критерию временной длительности.
Соответственно этому ползучесть бывает

  • Длительной. Характеристики этого вида ползучести определяются нагрузками на жаропрочную сталь для печи, которые продолжаются долгое время. Наибольшее напряжение за период времени, которое разрушает разогретый материал, определяет предел ползучести.
  • Кратковременной. Испытания для ее определения проводят в печи, которую нагревают до определенного уровня, и оказывают на металл растягивающую нагрузку в течение короткого времени.

Ползучесть описывается определенным графиком кривой, на котором прослеживаются различные стадии. Высокое сопротивление ползучести — один из факторов жаропрочности.
Предел ползучести – это уровень напряжения, при котором за время, специально заданное, достигается определенная деформация.
Эти расчеты принимаются во внимание в различных видах машиностроения: в авиационном моторостроении за такое время принимается величина 100-200 часов.
Жаропрочностью отличаются сплавы, содержащие Cr и Ni (хромоникелевые), а также содержащие Cr, Ni, Mn (хромоникелевомарганцевые). Эта характеристика проявляется следующим образом: при нагревании они не демонстрируют качество ползучести.

Варианты производства жаропрочных материалов

Изготавливается жаропрочная сталь, проходя предварительную термическую обработку. Применяются процедуры легирования такими элементами, как Cr, добавления Mo, Ni, Ti и иных легирующих компонентов.

Хром – Cr -увеличивает жаростойкость, повышает коррозионную стойкость.

Никель – Ni – повышает свариваемость.

Молибден – Mo – увеличивает термические показатели рекристаллизации.

Титан – Ti – повышает прочность, она удерживается в течение большого временного периода, и эластичность.

Классификация материалов жаропрочных и жаростойких

Среди всех железосодержащих материалов, ориентированных в эксплуатации на повышенный температурный режим, выделяются 3 основных класса:


Вид материала

Уровень нагруженности

Термические условия
ТеплоустойчивыеСостояние в условиях нагрузкиДо 600 градусов Цельсия долгое время
ЖаропрочныеСостояние нагруженноеВысокие показатели температуры
Жаростойкие
(окалиностойкие)
Ненагруженное, слабонагруженное состояниеТемпература более 550 гр. Цельсия

Сплавы различаются по технологическим характеристикам, и это предопределяет взаимодействие с различными вариантами производства. По этому критерию они бывают

  • Литейными. Идут на изготовление фасонных отливок.
  • Деформируемыми. Получаются в виде слитков, затем обрабатываются с помощью ковки, прокатываются, штампуются, используется волочение и другие способы.

Разновидности жаропрочных и жаростойких материалов по структурным критериям

Состояние внутренней структуры металлов определяет тип сталей и сплавов.

Выделяется ряд категорий жаропрочных стальных материалов, исходя из состояний внутренней структуры.

Аустенитный класс

Аустенитный класс формирует внутреннюю структуру благодаря большому процентному содержанию хрома и никеля. Получение стабильного аустенита, гранецентрированной кристаллической решетки железа, предполагает легирование стали никелем. Жаростойкость определяется хромовыми добавками.

Аустенитные сплавы — высоколегированные. Для целей легирования используются Nb (ниобий) и (Ti) титан для увеличения устойчивости к коррозии. Эта характеристика позволяет отнести их к группе стабилизированных.
Коррозионностойкие жаропрочные стали с относятся к труднообрабатываемым металлам.

Когда температуры повышаются до значений, близких к 1000 градусам С. и длительно поддерживаются, аустенитная нержавеющая сталь сохраняет стойкость к образованию слоя окалины, сохраняя качество жаростойких материалов.

Часто встречаются на производстве сплавы аустенитного типа, принадлежащие к дисперсионно–твердеющему подклассу. Качественные характеристики могут улучшаться путем добавления различных элементов: карбидных, интерметаллических упрочнителей.
Эти элементы обеспечивают деформационно-термическое упрочнение благодаря усилению аустенитной матрицы с помощью дисперсионного твердения.

Карбидообразующие элементы: ванадий-V, ниобий-Nb, вольфрам-W, молибден-Mo.

Интерметаллиды получаются благодаря дополнительным добавкам хрома–Cr, никеля-Ni, и титана–Ti.

Структура аустенитов

Жаропрочные аустенитные различаются по типам структуры. Она может быть

  • Гомогенной. Материал с такой структурой не проходит термообработку для упрочнения, в нем мало углерода и большой процент легирующих компонентов. Это обусловливает хорошую стойкость к ползучести.
    Применяются в температурной среде ниже 500 градусов.
  • Гетерогенной. В таком материале, прошедшем термоупрочнение, получаются карбонитридные и интерметаллидные фазы.
    Это позволяет повысить температуру использования под нагрузками напряжения до 700 градусов..

Материалы с никелевыми и кобальтовыми присадками подвергаются эксплуатационным воздействиям при терморежиме до 900 градусов. Сохраняют стабильность структуры долгое время.

Нихромы, в которых никеля больше 55%, отличаются и жаропрочностью, и качествами жаростойкости.

Тугоплавкие металлы: вольфрам, ниобий, ванадий обеспечивают устойчивость металлов, когда термический режим приближается к 1500 гр. С.

Из Х25Н16Г7АР производят различные металлические полуфабрикаты: лист, проволока, готовые детали для функционального использования при 950 гр. при умеренных нагрузках.

Аустенитно-ферритный класс

Перлитный класс

Перлитные жаропрочные стальные материалы относятся к категории низколегированных. Стали содержащие в виде присадок хром и молибден ориентированы на работу при температуре 450-550 гр. С., содержащие, помимо Cr и Mo еще и ванадий, нацелены на рабочий режим при температуре 550-600 гр. С.

Легирование хромом влияет на жаростойкость материалов в сторону повышения этой характеристики, также усиливается сопротивляемость окислительным процессам. Добавки молибдена увеличивают прочностные характеристики при большом нагреве материалов.

Ванадий, объединяясь с углеродом, создает повышение прочностных характеристик стальных материалов карбидами с высокодисперсными качествами.

Технология нормализации металлов улучшает и оптимизирует механические свойства сплавов. Технология закаливания и следующего за ней температурного отпуска выполняет ту же функцию. Получается структурная матрица, в которой присутствует дисперсная феррито карбидная фактура.

12Х1МФ — производство труб пароперегревателей, трубопроводов и коллекторов высокого давления.

Мартенситный класс

Методом, который превращает один вид стального материала в другой, является закаливание, за которым следует отпуск. Итог процесса – перестроение кристаллической решетки и повышение твердости. Однако возрастает хрупкость.

40Х10С2М идет на изготовление клапанов авиадвигателей, двигателей для дизельного автотранспорта, крепежа при температурах до 500 градусов.

3Х13Н7С2 и 4Х9С2 могут подвергаться нагреву порядка 900 гр. С.
Это обуславливает их пригодность для производства двигательных клапанов.

Ферритный класс

0Х17Т зарекомендовал себя в производстве изделий для работы в окислительных средах, таких как трубы и теплообменники

Из Х18СЮ производятся трубы пиролизных установок, аппаратура.

Мартенситно-ферритный класс

1Х11МФ работает в виде лопаток турбин, из него производят поковки для эксплуатационных температур до 560 гр. С.

Сплавы, имеющие никелевую основу, и железо никелевые

ХН35ВМТЮ участвует в производстве газовых конструкционных элементов коммуникаций.

Из ХН35ВТР изготавливают конструкции турбинных устройств.

Тугоплавкие металлы

Это металлы, отличающиеся экстремально высокими температурными показателями плавления. Их характеризует также повышенная износостойкость. Использование их для легирования сталей и сплавов, увеличивает те же показатели материалов, к которым их добавляют.

Температуры плавления следующие:

ВольфрамW3410 градусов
ТанталTa3000 градусов
НиобийNb2415 градусов
ВанадийV1900 градусов
ЦирконийZr1855 градусов
РенийRe3180 градусов
МолибденMo2600 градусов
ГафнийHf2222 градусов

Применение

Стальные материалы жаропрочного класса широко применимы в различных областях экономики.

Это сферы энергетики, нефтехимии, химическом производстве, авиастроении и автомобилестроении, других направлениях машиностроительной отрасли.

Для технических целей все материалы делят на несколько видов:

  1. Сплав жаропрочный.
  2. Сталь жаропрочная низколегированная.
  3. Сталь жаропрочная высоколегированная. Рабочие температуры
  4. Сплавы жаропрочные релаксационностойкие с наиболее малой ползучестью и хорошими показателями упругости.

В нормативных документах ГОСТ, указывается примерное целевое назначение жаропрочных материалов в разных видах производственных процессов:

  • Роторных конструкций и валов.
  • Болтов и гаек.
  • Фланцев и поковок общего и специального назначения.
  • Высоконагруженные детали, штуцера.
  • Прутков и шпилек.
  • Крепежа и крепежных элементов.
  • Листовых деталей и сортовых заготовок.
  • Труб разного профиля и предназначения в условиях высокого давления и высоких температур.
  • Детали выхлопных систем.
  • Теплообменное оборудование.
  • Дисковых компонентов высокотемпературных установок, компрессоров.
  • Корпусов камер сгорания и дефлекторов.
  • Арматурные конструкции.

Используемая литература и источники:

  • Стали и сплавы. Марочник. Справ. изд./ В. Г. Сорокин и др. Науч. С77. В. Г. Сорокин, М. А. Гервасьев — М.: «Интермет Инжиниринг», 2001.
  • Gusev A. I., Rempel A. A. Nanocrystalline Materials. — Cambridge: Cambridge International Science Publishing, 2004.
  • Скороходов В. Н., Одесский П. Д., Рудченко А. В. «Строительная сталь»

Способы огнезащиты металлических конструкций

Главная / Блог / Способы огнезащиты металлических конструкций

Способы огнезащиты металлических конструкций

Железобетонные и металлические конструкции являются основой несущих конструкций зданий, которые должны защищаться от воздействия огня при пожарах. В строительном законодательстве установлены требования по времени огнестойкости конструкций, в течение которого они должны сохранять свои несущие способности, а также способы защиты металлических конструкций. Сохранение несущей способности конструкций при пожаре важно в первую очередь для безопасного вывода людей из здания.

Зачем нужна защита металлоконструкций от огня?

Может возникнуть вопрос — зачем вообще нужна защита металлоконструкций от огня, если металл не горит? Аналогичный вопрос можно задать про железобетоные конструкции.

Проблема заключается в том, что при нагреве до 500 o С металлические конструкции теряют прочность и несущую способность под воздействием своих нагрузок. Те же процессы происходят в железобетонных конструкциях, прочность которых в нормальных условиях обеспечивается в значительной степени каркасом из стальной арматуры.

Предел огнестойкости металла без огнезащиты составляет от R10 до R15. Это значит, что металлоконструкции без огнезащиты будут выполнять свои функции в случае пожара в течение 10-15 минут. Это время не удовлетворяет нормативам для объектов, предполагающих нахождение людей.

Рассмотрим подробнее требования к огнезащите металлических конструкций, с учетом предела огнестойкости объектов.

Выбор вида огнезащиты. Предел огнестойкости зданий

Выбор способов огнезащиты определяется требованиями к пределу огнестойкости самих зданий, которые сформулированы в СП 2.13130.2020 «Системы противопожарной защиты. Обеспечение огнестойкости объектов защиты».

В зданиях I и II степени огнестойкости для несущих конструкций, которые обеспечивают прочность и устойчивость здания, включая колонны и фермы, несущие стены, перекрытия и диафрагмы, огнестойкость этих элементов должна обеспечиваться применением конструктивных решений и материалов:
1. Конструктивная огнезащита (покрытие теплооизоляционными негорючими плитами или толстослойными составами).
2. Тонкослойные вспучивающиеся огнезащитные краски.

Особые условия предусмотрены для сейсмических зон – в таких зонах применяемые средства должны соответствовать требованиям СП 14.13330 по прочности при нагрузках, возникающих при землетрясениях. Также, средства огнезащиты нельзя использовать в таких местах, где отсутствует возможность контроля из состояния, ремонта или замены.

Огнезащитные краски (п. 2) могут применяться в зданиях I и II степени огнестойкости только для металлических конструкций с приведенной толщиной металла более 5,8 миллиметров. Рассмотрим подробнее этот показатель.

Расчет приведенной толщины металла

По НПБ 236-97 «Огнезащитные составы для стальных конструкций», приведенная толщина металла считается по формуле:

Описание:
— ПТМ — приведенная толщина металла (мм),
— S — площадь сечения (мм 2 ),
— P — нагреваемый периметр (мм).

Пример расчета: двутавровая балка 40Ш1 (ГОСТ 26020-83).
Рассматриваем вариант с обогревом со всех сторон.

ВысотаШиринаТолщина стенкиТолщина полки
388 мм300 мм9,5 мм14 мм

Площадь поперечного сечения: S = 12235 мм 2 .

Обогреваемый периметр: P = 1919 мм.

ПТМ = S / P = 12235 / 1919 = 6,38 мм.

Виды огнезащиты металлических конструкций

Итак, для огнезащиты металлических конструкций в зданиях могут использоваться конструктивная огнезащита либо вспучивающиеся тонкослойные краски.

Конструктивная огнезащита металлоконструкций – это огнезащитный теплоизоляционный слой из специальных материалов, предотвращающий нагрев металлических конструкций от огня.

Материалы конструктивной огнезащиты:

  • минераловатные плиты,
  • гипсокартонные листы,
  • асбестовые листы,
  • кирпич,
  • напыляемые толстослойные огнезащитные составы и штукатурки.

Как правило, материалы для огнезащиты металла делятся на три группы:

1. Конструктивная огнезащита —
облицовка минераловатными плитами, гипсокартоном, кирпичом
2. Конструктивная огнезащита — толстослойные составы и обмазки3. Тонкослойные вспучивающиеся огнезащитные краски
До R150От R90 до R150От R30 до R120
Рассмотрим подробнее эти группы
  1. Конструктивная огнезащита, реализуемая облицовкой металлоконструкций огнестойкими теплоизоляционными материалами, например, плитами из минеральной ваты и гипсокартоном — традиционный способ защиты металлоконструкций от огня.
    Преимуществом этого способа является высокая огнезащитная способность. К недостаткам можно отнести высокую трудоемкость и стоимость работ.
    Применение конструктивной огнезащиты требует разработки проекта огнезащиты, в котором учитываются способы крепления огнезащитных конструкций, соответствующие технической документации на систему и протоколам испытаний огнезащиты.
  2. Конструктивная огнезащита из толстослойных огнезащитных обмазок и составов.
    Такие материалы не вспучиваются при нагревании. Они обеспечивают изоляцию от высокой температуры за счет сочетания низкой теплопроводности и достаточной толщины изоляционного слоя.
    Толстослойные напыляемые огнезащитные составы обладают преимуществами:
    • высокая огнезащитная эффективность,
    • технологичность и высокая скорость нанесения,
    • высокая прочность и долговечность облицовки,
    • меньший вес огнезащитных материалов, по сравнению с п. 1, создающий меньшие нагрузки на конструкции,
    • как правило, меньшая стоимость, по сравнению с п. 1.

    Огнезащитные обмазки и штукатурки широко применяются для огнезащиты воздуховодов, как вентиляционных, так и воздуховодов систем дымоудаления.

  3. Огнезащитные краски.
    Тонкослойные вспучивающиеся огнезащитные краски обеспечивают защиту металлических конструкций от огня за счет расширения от нагрева. При этом вокруг металла создается толстое покрытие из кокса, имеющего маленькую теплопроводность и высокую огнестойкость. Это обеспечивает необходимое время защиты металла от высоких температур.
    Огнезащитные краски дают существенные преимущества в случаях, когда проект допускает их применение:
    • огнезащитная эффективность до R120,
    • практически отсутствует дополнительная нагрузка на конструкции,
    • выгодная стоимость огнезащиты,
    • высокая скорость и технологичность нанесения,
    • возможность проведения работ в широком диапазоне температур, от +50 o С до -15 o С,
    • низкий расход материала,
    • долгий гарантированный срок службы,
    • эстетичный внешний вид, который может выступать в роли финишной отделки.

В строительном законодательстве присутствует множество требований к конструкциям зданий, с точки зрения пожарной безопасности. Имеется много различных показателей и нормативов, которые должны быть выполнены для успешной приемки построенного объекта.

Учесть все эти факторы, выбрать правильные и при этом наиболее технологичные и экономичные решения по огнезащите, которые будут обеспечивать безопасность находящихся в здании людей – задача проектной организации, разрабатывающей проект огнезащиты.

Особенности огнезащиты металлических конструкций

Существующее сегодня многообразие технологий и материалов для огнезащиты позволяет выбирать оптимальное решение для любого объекта, учитывая все его особенности — как конструктивные, так и эксплуатационные.

Действие огнезащитных материалов для металлоконструкций

Средства пассивной огнезащиты металлических конструкций включают в себя покрытия, создающие на поверхности объекта теплоизолирующий экран. Он устойчив как к резким повышениям температуры, так и к непосредственному контакту с пламенем — и выполняет две ключевые функции:

  • замедляет нагрев металла под действием высоких температур;
  • сохраняет функциональность конструкции при контакте с огнем в течение заданного временного промежутка.

Выбор способа огнезащиты

На стадии проектирования объекта необходимо принять решение о конкретном способе огнезащиты. Для этого проводится технико-экономический анализ с учетом нескольких условий:

  • величины необходимого предела огнестойкости конструкции;
  • конструктивных особенностей объекта и его технологической сложности;
  • предельно допустимой нагрузки на несущие элементы;
  • условий эксплуатации, в том числе нормативных температуры и влажности;
  • уровня агрессивности окружающей среды;
  • необходимой скорости выполнения работ;
  • существующих требований к внешнему виду конструкции.

Способы огнезащиты несущих металлических конструкций

Бетонирование, кирпичная кладка

Способ часто применяется при реконструкции здания, когда необходимо не только защитить металлические элементы от огня, но и укрепить их, защитив от влияния времени. При этом кирпич может использоваться для защиты вертикальных конструкций, бетон — более универсальный материал.

Дополнительную прочность защитной облицовке можно придать с помощью арматурных стержней: для кирпичной кладки диаметр стержней составляет не более 8 мм, для бетона — в зависимости от конструкции и особенностей конкретного объекта.

В рекомендациях ЦНИИСК им. Кучеренко указано, что оптимальная толщина бетонного огнезащитного покрытия — от 20 до 60 мм. В этом случае предел огнестойкости составит от 0,75 до 2,5 ч.

Предел огнестойкости: до 2,5 часов

  • дополнительное усиление конструкции;
  • устойчивость к атмосферным воздействиям и агрессивным средам.
  • необходимость проведения трудоемких опалубочных и арматурных работ;
  • низкая производительность;
  • значительное увеличение нагрузки на несущие элементы;
  • невозможность проведения работ на несущих конструкциях (фермах, балках) и связях по колоннам и фермам.

Листовые и плитные облицовки и экраны

Листовая и плитная огнезащита производится на основе нескольких групп теплоизоляционных материалов: гипсокартонные и гипсоволокнистые листы, асбестоцементные и перлитофосфогелиевые плиты, плиты на основе вспученного вермикулита.

Монтаж производится с помощью приваренных к каркасу крепежных элементов — стальных уголков, пластин, штырьков. Это достаточно распространенный способ огнезащиты для колонн, стоек и балок — но при работе с фермами покрытия и связей его практически не используют.

Предел огнестойкости: до 2,5 часов

  • не требует предварительной очистки поверхности от лакокрасочного покрытия;
  • создает незначительные нагрузки на каркас (в зависимости от выбранного материала).
  • перерасход материала при низком уровне защиты;
  • высокая паропроницаемость покрытия.

Штукатурка

Существует два варианта защитного покрытия на основе штукатурки: цементно-песчаная и облегченная (на основе асбеста, перлита, вермикулита, фосфатных соединений и других материалов).

В первом случае стоит учитывать нагрузку, которую огнезащита оказывает на несущие элементы — она может быть достаточно высокой. Облегченные составы позволяют снизить массу покрытия, но их прочность и долговечность значительно ниже, чем у традиционных аналогов. Кроме того, смеси на жидком стекле, извести и гипсе могут использоваться только в помещениях с относительной влажностью воздуха не более 60%.

Предел огнестойкости: до 2,5 часов

  • низкая стоимость материала;
  • устойчивость к атмосферным воздействиям;
  • высокий предел огнестойкости при сравнительно небольшой толщине защитного слоя.
  • необходимость армирования стальной сеткой;
  • обязательная обработка антикоррозийным составом;
  • невозможность нанесения на объекты со сложной конфигурацией;
  • высокая нагрузка на каркас для цементно-песчаной штукатурки;
  • снижение конструктивной прочности и адгезии к поверхности для облегченных штукатурок.

Покрытия на основе неорганического связующего

Облегченные огнезащитные покрытия создаются на основе неорганических материалов: например, жидкого стекла или силикофосфатного связующего.

Жидкое стекло — материал, который реагирует на резкое повышение температуры: при нагревании он вступает в реакцию с образованием жаростойких соединений, которые и защищают металл от огня.

Огнезащита на основе неорганического связующего может применяться только в закрытых помещениях с низким уровнем влажности, она достаточно хрупкая и требует тщательной подготовки поверхности.

Предел огнестойкости: от 0,75 до 2,5 часов

  • небольшой вес защищенной конструкции;
  • высокий предел огнестойкости
  • сравнительно небольшая толщина защитного слоя (от 5 до 65 мм).
  • хрупкость защитного слоя;
  • значительная усадка при увлажнении и высыхании;
  • высокощелочная реакция, разрушающая грунтовку и приводящая к расслаиванию;
  • необходимость очистки основы от лакокрасочного покрытия и обезжиривания;
  • возможность использования при относительной влажности воздуха не более 85%.

Огнезащитные составы терморасширяющегося типа

Данный вид защиты широко применяется на объектах разного назначения — его действие основано на расширении. При нормальной температуре воздуха покрытие остается тонким, практически не занимает места и при этом выглядит достаточно эстетично, выполняя функции лакокрасочного декоративного покрытия. Толщина защитного слоя обычно составляет до 2 мм.

При подъеме температуры воздуха до 170-250°С материал расширяется в 10-40 раз, образуя пористый теплоизолирующий слой. Он не позволяет металлу нагреться до температур, разрушительных для его структуры, и потерять несущую способность.

В составе терморасширяющихся паст могут быть как неорганические, так и органические материалы на водной основе, а также краски с минеральным наполнителем на органическом растворителе.

Предел огнестойкости: до 1 часа

  • минимальный вес защищенной конструкции;
  • минимальная толщина защитного слоя (до 2 мм мм);
  • эстетичность.
  • необходимость очистки основы от лакокрасочного покрытия и обезжиривания;
  • необходимость нанесения грунтовки, разрешенной производителем огнезащитного состава;
  • возможность использования при относительной влажности воздуха не более 85% и температуре от -50 до +60 °С.

Базальтовая огнезащита

Огнезащита металла на основе базальтового волокна — это материал, полученный в результате плавления горной породы — базальта. При температуре примерно 1500°С из базальта формируется тончайшее волокно, которое затем преобразуется в плотное полотно. Минерал имеет природное происхождение и полностью экологичен, а полученное таким образом покрытие способно служить десятилетиями, не теряя своих огнеупорных свойств. Срок эксплуатации составляет от 25 лет, что сравнимо со сроком службы металлоконструкций.

Предел огнестойкости: до 2,5 часов

  • низкий вес защищенной конструкции;
  • устойчивость к химически агрессивным средам;
  • виброустойчивость;
  • высокая адгезия к металлу;
  • экологичность и отсутствие токсичных выделений;
  • длительный срок службы.
  • необходимость очистки основы от лакокрасочного покрытия и обезжиривания;
  • малая эстетичность конструкции;
  • для монтажа покрытия используется огнестойкий клеевой состав.

Области применения способов огнезащиты с учетом их особенностей

Что понимают под огнестойкостью материалов

Способность зданий сопротивляться действию очагов пламени интересуют широкий круг лиц: архитекторов, инженеров-проектировщиков, строителей, инженеров по эксплуатации, учредителей и руководителей организаций, обычных граждан.

Ключевую роль в обеспечении безопасности играет огнестойкость строительных материалов. Этот основополагающий фактор должен обязательно учитываться на стадии разработки проектов и всех этапах строительства, от закладки фундамента до проведения заключительных отделочных работ.

К вопросу о терминах

Требования к обеспечению противопожарной безопасности регламентированы Федеральным законодательством, в тексте статьи 13 которого приведена классификация по степени опасности.

Пожарная опасность включает все характеристики материалов, описывающие возможность возникновения пожара или взрыва. Гарантией сохранности здания является огнестойкость конструкций, требования к которым указаны в СНИПе.

Для основной части населения – строителей, покупателей материалов – терминологические нюансы не существенны. Главное, чтобы сооружения не подвергались действию огня, были к нему устойчивы.

В прайсах торговых компаний, в обиходе широко применяется термин «огнестойкость» по отношению как к конструкциям, так и к материалам. Термин удобен для восприятия обычными людьми.

Степень огнестойкости материалов для большинства потребителей является главным критерием безопасности, определяет выбор строительной продукции.

Классификация

В основу классификации взяты свойства, обуславливающие склонность строительных материалов к возгораемости и развитию пожаров.

Эти качества обусловлены составом, структурой, технологией производства, использованием кроме базового сырья сопутствующих компонентов для получений конечной продукции. Опасность по отношению к пожарам определяется перечнем следующих свойств:

  • горючестью;
  • склонности к воспламенению;
  • интенсивностью распространения пламени по характеризуемой поверхности;
  • способностью образовывать дым;
  • токсичностью.

Показатели огнестойкости различных материалов представляют в виде таблиц.

Несущие элементы здания

Наружные ненесущие стены

Перекрытия междуэтажные (в том числе чердачные и над подвалами)

Элементы бесчердачных покрытий

Настилы (в том числе с утеплителем)

Фермы, балки, прогоны

Марши и площадки лестниц

Степень горючести

В целом, все стройматериалы подразделяют на негорючие (аббревиатура НГ) и горючие (аббревиатура Г). Согласно государственному стандарту группа горючих материалов подразделяется на подгруппы со следующими уровнями горючести:

  • Г1 – слабым,
  • Г2 – умеренным,
  • Г3 – нормальным,
  • Г4 – сильным.

Подобное подразделение имеет место также по признаку воспламеняемости. Материалы подгруппы В1 воспламеняются с трудом, В2 – умеренно, В3 – легко.

Для обеспечения безопасности здания в целом важна способность материалов к распространению пламени по всей поверхности.

Представители, обозначаемые как РП1 не склонны распространять огонь; РП2 – делают это в слабой мере; РП3 – умеренно; РП4 – сильно.

Эта характеристика важна для материалов кровли, полов, напольных покрытий. Для остальных видов показатель не определяют.

Образование дыма и токсичность

При возникновении первых признаков пожара люди могут и должны оперативно начать эвакуацию, для успешности которой важно количество выделяющегося дыма в помещениях.

По склонности к образованию дыма материалы, используемые в строительстве, подразделяются на три подгруппы. Представители первой (Д1) выделяют мало дыма; второй (Д2) – умеренно; третьей (Д3) – много.

Помимо дыма горение сопровождается образованием продуктов разных степеней токсичности. Материалы подгруппы Т1 – обладают малой опасностью, Т2 – умеренной, Т3 – высокой опасностью; Т4 – чрезвычайно опасны для окружающих.

По совокупности перечисленных качеств горючие материалы делят на 5 классов: от КМ 1 до КМ5. Представители группы КМ1 имеют минимальные значения всех показателей, КМ5 – максимальную пожарную опасность в соответствии с принадлежностью к подгруппам высоких степеней риска по всем характеристикам.

Негорючие строительные материалы принято обозначать сокращением КМ0.

Особенности популярных материалов

Абсолютной стойкостью к огню характеризуется минеральное сырье. Негорючими свойствами и высокой степенью огнеупорности обладают природный камень, большинство используемых в строительстве металлов, кирпич, бетонные смеси, асбоцементы, материалы из стекла.

Материалы, содержащие органические компоненты, без специальной термозащитной обработки могут стать источником опасности при появлении неподалеку очагов возгорания. Каждый вид продукции имеет сертификат, в котором указана конкретные показатели, принадлежность к той или иной группам риска.

Гипсокартон

Плиты из разных видов гипсокартона используются очень часто при проведении отделочных работ, перепланировках помещений. Стандартное гипсокартонное полотно выдерживает непосредственный контакт с открытым огнем в течение 20 минут, после чего может начаться процесс его разрушения.

Даже в самых жестких условиях материал не образует дыма, не выделяет ядовитые вещества, не дает распространяться языкам пламени по поверхности. Это позволяет относить гипсокартон к негорючей продукции.

Сэндвич панели и ПВХ сайдинг

Многослойные панели в виде сэндвичей делают из разного сырья. Отличается природа используемых утеплителей: минеральные ватные материалы, пенные продукты из полистирола или полиуретана, стекловолокна, комбинированные композиты.

Облицовка выполняется также из различных материалов: металла с полимерным верхним слоем, гипсокартонных полотен, ПВХ, плит из древесины, плотных листов бумаги, покрытых пленкой из полиэтилена или алюминиевой фольгой.

Характеризовать огнестойкость сэндвич панелей в целом не представляется возможным; нужно посмотреть — из чего они сделаны, проверить сертификат. Например, панель из стального листа и полиуретановым утеплителем с толщиной 150 мм выдержит действие пламени на протяжении 45 минут.

Поливиниловый сайдинг горит умеренно, следовательно, если открытый огонь находится в непосредственном контакте, материал сначала расплавится, затем может воспламениться.

Дополнит характеристику информация о принадлежности поливинилхлорида к классу КМ3. Материал способен затухать самостоятельно, но если действие пламени, высоких температур не прекращается, а усиливается — ПВХ панели могут загораться, выделяя при этом дым и токсичные продукты.

СИП панели

Структурная изоляционная панельная продукция (СИП) представляет собой две плиты из ориентированных стружечных материалов (ОСП) между которыми размещается пенополистирол.

Конструкция скреплена клеем из полиуретана. Стружечные плиты делают на цементной или древесной основе. Цементная модифицикация СИП панелей обладает максимальной пожарной безопасностью, можно сказать огнестойкостью. Облицовка из древесной стружки менее устойчива к действию пламени.

Пенополистирол

Вспененный полимер из стирола – типичный синтетический органический продукт, который без специальной обработки является опасным по отношению к пожарам материалом.

Современные полистирольные изделия научились делать более стойкими к огню, но количество образующегося дыма, токсичность выделяемых веществ снизить не удалось.

Поэтому если из пенополистирола делают облицовку, то между органическими плитами обязательно располагают минеральные швы из неорганической ваты.

Газо и пенобетон

Прекрасной огнестойкостью обладают газо и пенобетонные материалы. Они, практически, не горят вообще. Даже при действии открытого огня стены из таких бетонных плит выдержат 180 минут, не претерпевая разрушений, не образуя дыма и токсичных газов.

Монтажная пена

Для герметизации швов в процессе проведения монтажных работ часто применяют монтажные пены, сделанные из вспенивающегося полиуретана. Полимер имеет разные присадки, потому значительно отличается по пожарной безопасности.

Максимальную стойкость к огню имеет продукция с обозначением В1; минимальной безопасностью характеризуется пенный герметик с аббревиатурой В3. Швы пониженной огнестойкости нужно защищать нанесением штукатурки или шпатлевки из гипса.

Поликарбонат

Сотовый пластик имеет минимальную горючесть и склонность к распространению огня, умеренную воспламеняемость. Интенсивность выделения дыма и токсичность продуктов горения радуют меньше.

По этим показателям поликарбонат относится к третьей подгруппе. В целом, для монтажа конструкций из сотовых листов запретов нет, а при установке покрытий на больших площадях нужно произвести расчеты суммарного эффекта.

Ондулин

Материал сделан на основе картона с битумной пропиткой, со всеми вытекающими из этого последствиями. Несмотря на присутствие минеральных наполнителей, ондулин характеризуется высоким уровнем опасности при пожарах, не отличается огнестойкостью. Кровля из него сгорает очень быстро.

Методы испытаний

Согласно требованиям СНИПа строительные материалы характеризуют степенью пожарной опасности, для определения которой проводят испытания отдельных показателей. Каждый параметр (горючесть, скорость распространения пламени, все остальные параметры) определяют по методикам ГОСТов.

Испытания проходят кровельные, теплоизоляционные, облицовочные, гидро- и пароизоляционные материалы, покрытия пола. Методики определения содержат единые стандартизированные подходы; результаты показателей проверяют на воспроизводимость и заносят в сертификаты.

Защитная обработка

Для повышения огнестойкости строительных материалов используют разные приемы, самым простым из которых является нанесение плотного слоя штукатурки.

Можно проводить глубокую пропитку продукции с хорошей адсорбцией антипиреновыми составами, покрывать поверхности негорючими вспучивающимися композитами.

Выбор способов защиты определяется конкретными ситуациями, характером материала, финансовыми возможностями, условиями будущей эксплуатации зданий.

Огнезащита металлических конструкций – способы, средства

В результате возникновения очага пожара, распространения открытого огня, потоков тепла, продуктов горения уничтожаются, приходят в негодность как горючие элементы зданий, сооружений, промышленное, бытовое оборудование, товароматериальные ценности, предметы обстановки, так и теряют несущую способность строительные конструкции, изготовленные из металлических сплавов – от балок, ферм, колонн, опорных столбов до эвакуационных лестниц.

Выполненные из стального, чугунного проката такие металлоконструкции, чрезвычайно прочные, выдерживающие колоссальную нагрузку стен, перегородок, покрытий/перекрытий при нормальных условиях эксплуатации, под огневым, высокотемпературным тепловым воздействием подвержены процессу деформации уже через 15 мин.

Затем в зависимости от толщины, объема металла, интенсивности пожара, строительные объекты, с несущим, не защищенным от пламени каркасом, начинают частично или полностью рушиться, складываясь, подобно карточному домику, что приводит к жертвам, огромному как прямому материальному ущербу, так и значительным затратам на восстановительные работы.

Требования норм

Необходимость огнезащиты несущих конструкций строительных объектов, выполненных как из древесины, так и металлических сплавов, железобетона, обусловлена указаниями таких законодательных актов, федеральных сводов правил:

  • Статьей 87 ФЗ-123 о требованиях к стойкости к огню, опасности пожара на строительных объектах, где определено, что предел стойкости каждой конструкции обязан соответствовать степени стойкости к огню объекта строительства, пожарного отсека.
  • СП 2.13130 об обеспечении стойкости к огню строительных объектов защиты, введенного в действие в 2012 году.
  • СП 4.131330, утвержденного в 2013 году, о требованиях к архитектурно-объемным, планировочным, конструктивным решениям при проектировании в строительстве для ограничения развития пожара на защищаемых объектах.

Нормы дают определение огнестойкости строительной конструкции, как способности сохранять несущие, ограждающие свойства при пожаре.

В ФЗ-123 указано соответствие степени стойкости объектов строительства, пожарных отсеков с пределом стойкости строительных элементов, из которых они состоят, к огню:

  • При I степени стойкости: колонны, иные несущие элементы – R 120; перекрытия между этажами, включая подвальные, чердачные – REI 60; балки, фермы, прогоны бесчердачных перекрытий – R 30; марши, площадки внутренних лестниц – R 60.
  • При II: несущие элементы – R 90; междуэтажные перекрытия – REI 45; все элементы бесчердачных перекрытий – R 15; конструкции лестниц – R 60.

Непосредственные требования к испытаниям строительных конструкций, огнезащитных материалов любых видов, форм, химических составов на стойкость к опасным факторам пожара, развивающегося внутри строительных объектов, изложены в следующих национальных стандартах:

  • В ГОСТ 30247.1, утвержденном в 1994 году, о, испытаниях на стойкость к огню несущего, ограждающего конструктива строительных объектов.
  • В ГОСТ Р 53295, введенном в действие в 2009 году, о методиках установления эффективности огнезащитных средств, материалов для стального конструктива.
  • В ГОСТ Р 53299, утвержденном в 2013 году, о методиках испытаний на стойкость к огню воздуховодов вентиляции, дымоудаления.

Вся серийная огнезащитная продукция, элементы строительных конструкций, систем жизнеобеспечения испытываются на стойкость к огню для обеспечения надежности зданий, сооружений в условиях развивающегося внутри пожара.

Конструктивная огнезащита

Много решений по защите металлоконструкций от воздействия пламени, сильного тепла пожара, распространяющегося внутри зданий, различных сооружений, изобретены, внедрены давно; но специалистами проектных организаций, компаний, занятых производством противопожарной продукции, продолжаются разрабатываться как новые методы, так и новые материалы, составы.

Конструктивная защита деталей несущего каркаса, находящегося под значительной постоянной нагрузкой, других элементов – металлических маршей, косоуров эвакуационных лестниц; коробов вентиляции основывается на создании на всей поверхности специального теплоизоляционного слоя с достаточной толщиной, качеством покрытия, обладающего достаточными огнеупорными свойствами, чтобы выдержать внешнее огневое, тепловое воздействие в течение времени, требуемого нормами.

Огнезащита металла

Наиболее эффективным решением по предотвращению чрезвычайных происшествий, трагичных последствий пожаров служат мероприятия по огнезащите несущих строительных металлоконструкций, разрабатываемые на стадии проектирования объектов, воплощаемые в жизнь в ходе возведения, реконструкции, капремонта зданий, сооружений.

В комплексе с созданием, поддержанием в надлежащем состоянии противопожарных разрывов, пожарных проездов, подъездов ко всем зданиям; монтажом, своевременным техническим сервисом стационарных систем автоматического, ручного водяного, газового пожаротушения огнезащита металлического каркаса объектов капитального строительства эффективно способствует сохранению строений без обрушений, разрушений до окончания работ по ликвидации ЧП прибывшими подразделениями МЧС, корпоративными/частыми формированиями пожарной охраны.

Виды, способы огнезащиты

Основными металлическими конструкциями при возведении строительных объектов любого назначения, которые необходимо подвергать тем или иным способам огнезащитной обработки, являются:

  • Колонны, опорные столбы, что поддерживают перекрытия/покрытия любых зданий. Огнезащита таких элементов, выполненных из металлических сплавов – чугуна, стали, используется столетиями. Для этих целей применялся формованный камень, кирпич, плиты.
  • Подобная облицовка, выполняемая от отметки пола до низа перекрытия, эффективно защищает металлоконструкцию от воздействия всех критических факторов пожара – пламени, высокой температуры, длительного теплового воздействия, ведущих к сильному нагреву, деформационным изменением, обрушению.
  • Ранее защита колонн, столбов выполнялась кладкой из каменных блоков или кирпичей на строительном растворе, мокрыми штукатурками, теперь огнестойкие/огнеупорные материалы в виде рулонов, плит закрепляются на металлическом каркасе, с формированием теплоизолирующих воздушных прослоек.
  • Применение этого способа огнезащиты металлоконструкций значительно уменьшает уровень нагрузки на перекрытия между этажами зданий, отметками производственных сооружений, а также сокращает затраты производства данного вида противопожарных работ.
  • Балки. Такие металлоконструкции защищают мокрой штукатуркой, бетонированием, вязкими огнеупорными составами – обмазками, пастами, мастиками, добиваясь за счет создания теплоизоляционного слоя требуемого значения предела стойкости к огню.
  • Один из таких составов – это огнезащитная паста СКО компании «ЕВРОРЕСУРС», многократно вспучивающаяся под воздействием пламени, образуя теплоизоляционный коксовый слой, не допускающий сильного, нагрева, деформации защищаемых конструкций внутри строительных объектов I-II степени стойкости к огню.
  • Для защиты металлических балок, как и колонн, столбов на объектах с повышенными требованиями к отделке применяют тонкослойные составы, например, огнезащитная краска «Гефест ОСМ-1», способная повысить предел стойкости обрабатываемой металлоконструкции до 2 ч, что соответствует нормативному значению R 120.
  • Применение таких композитных смесей как придает защищаемым строительным конструкциям привлекательный внешний вид, так и снижает нагрузку на перекрытия, уменьшает затраты на производство работ.
  • Металлические лестницы – это неотъемлемые конструкции, необходимые как для регулярного перемещения людей, ручной переноски различных грузов, необходимых в быту, на производстве, так и для экстренной эвакуации в случае обнаружения очага возгорания.
  • Использование металлического проката позволяет возводить как внутренние основные/вспомогательные, так и наружные эвакуационные лестницы, с необходимым по проекту/ситуации уклоном, высотой, шириной ступеней; быстро, недорого по сравнению с монтажом железобетонных конструкций, к тому же создающих большую нагрузку на перекрытия здания.
  • Металлические лестницы защищают всеми перечисленными способами, чаще всего с использованием тонкослойных покрытий – огнезащитных красок, лаков.
  • Короба вентиляции. Транзитные участки вытяжных, приточных вентиляционных систем строительных объектов, проходящие сквозь помещения с категорией А, Б по взрывопожарной опасности; а также короба, шахты установок дымоудаления, притока свежего воздуха систем противодымной защиты по требованиям СП 7.13130, утвержденного в 2013 году, о пожарной безопасности систем вентиляции, кондиционирования, должны иметь нормированный предел стойкости к огневому воздействию, что также достигается огнезащитной обработкой.

При необходимости для защиты несущего конструктива строительных объектов, внутренних лестниц, элементов систем вентиляции применяют комбинированный метод, сочетающий разные виды огнеупорной обработки металлических поверхностей.

Виды огнезащитных материалов

Не беря в расчет облицовку металлических конструкций кирпичом, природным камнем, строительными мокрыми штукатурками, так как на практике эти способы защиты от огня изжили себя по многим причинам, стоит перечислить современные средства – от вязких высоко адгезионных смесей, рулонных, плитных материалов до тонкослойных покрытий:

  • Огнезащитные штукатурки, изготавливаемые на основе глины, силикатов, перлита, вермикулита, каолиновой ваты, асбеста, доломита, стекловолокна, что создают защитный слой вокруг конструкции, запекающийся под воздействием высокой температуры, открытого пламени, не пропускающий тепло к металлу.
  • Огнезащитные термически активные мастики, пасты, обмазки, многократно увеличивающие объем при воздействии открытого огня, создающие теплоизоляционный коксовый слой.
  • Огнестойкий гипсокартон марок ГКЛО ГКЛВО, используемый для создания многослойных облицовок металлических конструкций, что доводит предел стойкости таких элементов строительных объектов до 1, 5 ч (R 90).
  • Рулонные, плитные огнезащитные материалы, изготовленные из различных видов минеральных ват, базальтового волокна, холста, что прошиваются стекловолоконной нитью, имеют покрытие и/или подкладку из стеклоткани, металлической фольги, выполняющей роль экрана, отражающего тепло.
  • Эти плитные/рулонные материалы оборачивают, закрепляют лентами из негорючих материалов или наклеивают на поверхности колонн, столбов, балок, конструкций лестниц, коробов вентиляционных систем, обеспечивая требуемый нормами предел стойкости – до R 120.
  • Огнезащитные краски, другие тонкослойные термически активные покрытия, включая огнезащитные лаки, которые, как правило, применяются в качестве финишного слоя по краскам от той же компании производителя.
  • Примером может служить огнезащитный лак «Гефест ОФЛ-1», наносимый поверх краски «Гефест ОСМ-1» компании «ЕВРОРЕСУРС».
  • Такой симбиоз полностью совместимых лакокрасочных покрытий не только эффективно повышает предел огнестойкости защищаемой металлоконструкции, но и улучшает внешний вид; продлевает срок службы покрытия, в том числе при наличии вибрации, механических нагрузок, попадании прямого солнечного света, резких перепадах температуры; при образовании конденсата, наличии химически агрессивной среды.

Наиболее востребованными средствами для защиты от открытого пламени, высокотемпературного теплового воздействия пожара являются различные покрытия – вязкие пасты, мастики, наносимые тонким слоем краски, лаки, которые при небольшом удельном расходе на единицу площади поверхности несущих металлических конструкций, маршей, площадок лестниц, коробов вентиляционных систем обеспечивают требуемый нормами, проектными решениями предел стойкости к огневому воздействию.

Нанесение таких жидких огнезащитных материалов выполняется воздушным/безвоздушным напылением или кистью, малярным валиком в несколько слоев, с перерывами, указанными в технических условиях, сертификате ПБ на противопожарную лакокрасочную продукцию, для полного высыхания каждого слоя.

Под воздействием пламени такие огнезащитные покрытия многократно увеличиваются в объеме, создавая вспененный слой, подобный природной пемзе, не пропускающий высокотемпературное тепло к поверхности металлоконструкции, обеспечивая нормативно требуемый предел стойкости.

Кроме непосредственно огнезащиты, специальная лакокрасочная продукция позволила воплотить в жизнь ранее невозможные архитектурно-объемные, дизайнерские идеи по проектированию, возведению современных строительных объектов с использованием больших по длине, ажурных металлических конструкций – несущих ферм, балок, прогонов покрытий таких сооружений, как стадионы, выставочно-торговые, многофункциональные спортивные здания, многопролетные цеха промышленных предприятий, ангаров логистических комплексов.

Следует знать, что качество выполненной огнезащиты в большой степени зависит от правильно подобранной для каждого вида металлических конструкций, элементов коммуникаций жизнеобеспечения строительных объектов комбинации покрытия, состоящей из грунтовки, пасты/краски, лака.

Противопожарная краска для металлоконструкций — особенности составов

Несмотря на то, что металл не относится к горючим материалам, ему все равно необходима огнезащита. Это связано с тем, что пламя нарушает целостность металла. Особенно важна надежная защита от пламени деталям, выполняющим несущие функции, на которые воздействует температура 5000С.

Какие металлоконструкции подлежат огнезащите

В обязательном порядке должны быть защищены от пламени несущие части, элементы опоры, соединительные узлы, поверхности с конструктивными функциями, открытые поверхности и крепежи. Огнезащита металла используется для всех видов строительных материалов. Однако она не требуется для деталей, которые не относятся к конструктивным элементам строений. А также при условии, что объект не относится к классу пожароопасностных сооружений.

Особенности используемых для огнезащиты составов

Выпускаемый огнезащитный состав для металлоконструкций должен соответствовать:

  • Нормативам пожарной безопасности;
  • Длительности срока эксплуатации (15-20 лет);
  • Экологическим требованиям;
  • Виброустойчивости;
  • Эстетичному внешнему виду.

Применение

Огнезащита по металлу осуществляется разными способами. В первом случае металлоконструкции обшиваются особым материалом обеспечивающим безопасность конструкции от огня. Еще одним способом защиты от пожара является штукатурка строения специальным раствором. Третий способ – это противопожарная краска для металлоконструкций. Несмотря на то, что все способы эффективные, наименее трудоемким является покраска огнезащитными составами для металлических конструкций.

Почему так важна обработка

Предел прочности у каждого сплава металла разный, так при нагревании стальной конструкции до 400°С сталь утрачивает свою прочность, механическая прочность алюминия уменьшается при 80°С, прочность цинка значительно снижается при 30°С.

Поскольку основа из металла любого строения, находится под воздействием нагрузок, то качественное ухудшение свойств материала из-за нагревания может привести к деформации и даже к полному разрушению всего строения. Именно по этой причине огнезащитная краска для металлоконструкций является необходимой.

Как действует огнезащитное покрытие металлоконструкций

Благодаря, правильной эксплуатации изделия, краска для огнезащиты металлоконструкций не будет взаимодействовать с внешней средой. При нагревании металла красящий состав разлагается, образуя наружный коксовый слой оберегающий металл от высокой температуры, сохраняя его свойства.

В дальнейшем он разлагается, выделяя воду и газ, которые сдерживают горение. А коксовая пленка только упрочняется, усиливая защиту.

Виды и типы

На сегодняшний день существует 2 вида огнестойких, лакокрасочных изделий. Классификация огнестойкой краски:

    Вспучивающийся состав. Во время взаимодействия с открытым огнем или высокой температурой вызванной пожаром, краска увеличивается в объеме, образуя вспененную массу обгоревшего коксового слоя. Химический состав краски не позволяет металлической поверхности прогреваться;

Характеристика огнезащитных красящих смесей

В обычной ситуации противопожарное средство инертно, однако нагревание конструкции заставляет разлагаться покрытие, а потом происходит окутывание металла коксовым слоем, который удерживает температуру, сохраняя конструкцию. В процессе разложения выделяется газ и вода, замедляющие воздействие огня. Дальше коксовый слой упрочняется, благодаря чему конструкция сохраняется целой.

Разные по типу противопожарные составы обладают разными характеристиками. Так невспучивающееся средство образует на поверхности тонкую, но при этом прочную теплоизоляционную пленочку. Однако, несмотря на прочность, данная защита очень быстро прогорает, по этой причине такой тип краски используется редко.

Если выбирать невпучивающиеся средства, то стоит отдать предпочтение краске, в составе которой есть калиевый силикат, потому что натриево-силикатные составы при взаимодействии с водой создают разводы белого цвета.

Вспучивающиеся составы обладают другими свойствами, так при нагревании их количество возрастает в 70 раз, возрастает и толщина теплоизоляционного слоя. Это позволяет сохранять металл от утраты прочности даже при нагревании более 1,5 ч.

Состав и описание

На основании требований регламентируемых НПБ 236-97, ГОСТ Р. 53295-2009 краски подразделяются на 7 групп, максимальная устойчивость к пламени, которых варьируется 7-3 группа 15 – 90 мин, 1 группа до 150 мин.

На производстве химический состав огнеустойчивых указывается в сопроводительных документах. Однако эти данные обычно недоступны для общественности в связи с коммерческой тайной производителя. В открытых источниках есть только информация о присутствии в них пленкообразующих компонентов, которые при нагревании вспениваются. Также в их химическом составе присутствуют такие реагенты, как термически активный графит, измельченные минеральные наполнители и отдельные разновидности солей.

Сертификат соответствия

Качественная огнезащитная продукция подтверждается сертификатом пожарной безопасности, с указанием следующей информации:

  • Бренд и название краски;
  • К какой группе огнезащитных средств относится;
  • Разновидность, наименование, количество, требуемая толщина слоев грунтовочных и финишных растворов, средств защиты и декоративных составов, которые могут совмещаться с данной продукцией;
  • Толщина покрытия, расход краски, эффективность защитных свойств.

Требования к огнезащитным краскам

Основные требования к огнезащитным покрытиям:

  • Длительность эксплуатации, устойчивость к воздействию агрессивной среды, включая повышенную влажность, вибрацию. Краска не должна трескаться;
  • Отсутствие токсичности;
  • Привлекательный внешний вид покрытия, включая возможность придания краске любого цвета.

Данные требования позволяют специалистам подбирать наиболее оптимальные варианты.

Правила нанесения

Противопожарные лакокрасочные материалы наносятся в несколько этапов. На число слоев влияет их устойчивость к пламени, о чем указывает производитель в документах на продукцию. Там же указан расход материала.

Каждая новая обработка должна осуществляться только после того, как предыдущий слой краски полностью просохнет. Высокую адгезию можно достичь, только обезжирив поверхность металла.

Обязательно грунтование, потому что оно защищает металлоконструкцию от коррозии и улучшает сцепление краски с поверхностью, не вызывая отслоение и растрескивание. Однако грунтовка должна быть совместима с огнезащитным средством

Проводить покраску металлоконструкций защитными средствами можно как вручную используя кисточки и валики, так и с помощью производственного оборудования пользуясь краскопультами, или станциями распыления.

Огнезащитные красящие составы можно колеровать. Допустимо использовать лак, в качестве финишного покрытия, но только от одного производителя, чтобы они были максимально совместимы.

Поэтапная технология нанесения на поверхность

Последовательность проведения работ:

  1. Очистка поверхности от ржавчины производится щетками с жестким ворсом или шлифмашинкой. Стружка обметается.
  2. Основание грунтуется специальным антикоррозионным средством совместимым с огнестойкой краской.
  3. Красящий состав размешивается строительным миксером или вручную. Окрашивание производится на хорошо высохшую грунтовку.

Толщина слоя огнезащитного состава должна быть 1-1,2 мм., в противном случае вспучивание произойдет неравномерно и слой разорвется.

После полного просыхания металлоконструкцию можно эксплуатировать.

Проверка качества противопожарной обработки стальных конструкций

Качество продукции и степень огнезащиты могут подтвердить следующие документы:

  • Акты с каждой проверки качества;
  • Акты на проведение скрытых работ;
  • Дополнительная документация, включающая в себя запись измерения толщины, а также проведенные испытания.

Документацию должны подписать представители пожарного надзора, удостоверившиеся в соответствии качества продукции НПБ. Документы выдает исполнитель, у которого есть лицензия на проведение соответствующих работ и экспертиз.

В процедуру входят следующие действия:

  • Визуальный осмотр;
  • Инструментальное исследование (с разрушением либо без него);
  • Щуп;
  • Измерение магнитомером;
  • Забор элементов;
  • Проведение испытаний, экспертиза краски в лицензированных лабораториях.

Наиболее известные производители огнезащитных составов

Ассортимент противопожарной продукции достаточно обширен и представлен не только иностранными, но и отечественными производителями:

    Бренд «Термобарьер» на рынке более 20 лет и представляет краски с разной эффективностью и по разной цене;

Огнезащитная покраска — это наиболее простой, удобный, практичный и недорогой метод позволяющий защитить металлические конструкции от пожара. Эффективность данного способа многократно доказана.

Видео: Покрытие металлоконструкций огнезащитной краской

Огнезащита металлоконструкций — современные технологии, методы и материалы для реализации данной услуги

Несущие металлические конструкции являются неотъемлемым элементом, используемым при сооружении разных объектов строительства.

В случае возникновения пожара, они могут терять свою несущую способность — вследствие перегрева металл меняет свою структуру и теряет свои свойства, что может повлечь за собой разрушение здания.

Воздействие высоких температур на протяжении длительного времени вызывает пластичность металлических элементов, что вызывает их сильные деформации, изменение размеров и последующее разрушение.

Если это происходит, то есть высокая вероятность того, что здание не выдержит нагрузок своего веса и рухнет. Казалось бы, не поддерживающая горение железобетонная конструкция, может быть полностью разрушена вследствие пожара.

Терминология из СНиП 21-01-97

Огнестойкость — способность строительных конструкций ограничивать распространение огня, а также сохранять необходимые эксплуатационные качества при высоких температурах в условиях пожара. Характеризуется пределами огнестойкости и распространения огня.

Предел огнестойкости — показатель сопротивляемости конструкции огню (огнестойкости), измеряется в минутах действия на конструкцию стандартного пожара до достижения ею одного из следующих предельных состояний

  • потери несущей способности (R);
  • потери целостности (Е);
  • потери теплоизолирующей способности (I).

Данную статью предоставили ребята из компании ООО «АВС Строй Защита» — можно получить бесплатную консультацию и ознакомится с актуальными ценами на данную услугу.

Компания специализируется в области строительства и противопожарной защиты объектов жилого и промышленного назначения.

Технический регламент по выполнению работ по огнезащите конструкций из металла

Чтобы исключить описанную выше ситуацию должна выполняться соответствующая огнезащита стальных конструкций. Требования по пожарной безопасности к зданиям и их конструкциям описаны в Федеральном законе «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» от 22.07.2008 N 123-ФЗ, а именно в статье 57 и 58:

Огнестойкость и пожарная опасность зданий и сооружений

В зданиях и сооружениях должны применяться основные строительные конструкции с пределами огнестойкости и классами пожарной опасности, соответствующими требуемым степеням огнестойкости зданий, сооружений и классам их конструктивной пожарной опасности.

Требуемые степени огнестойкости зданий, сооружений и классы их конструктивной пожарной опасности устанавливаются нормативными документами по пожарной безопасности.

Огнестойкость и пожарная опасность строительных конструкций
Огнестойкость и класс пожарной опасности строительных конструкций должны обеспечиваться за счет их конструктивных решений, применения соответствующих строительных материалов, а также использования средств огнезащиты.

Требуемые пределы огнестойкости строительных конструкций, выбираемые в зависимости от степени огнестойкости зданий и сооружений, приведены в таблице 21 приложения к настоящему Федеральному закону.

Технический регламент по пожарной безопасности конструкций и зданий предусматривает активную и пассивную защиту металлоконструкций от огня.

Активная защита предусматривает установку на объектах адресно-аналоговых систем пожарной безопасности – пожарных сигнализаций, автоматических систем пожаротушения и дымоудаления.

Пассивная защита предусматривает огнезащиту металлоконструкций составом с хорошими теплоизоляционными характеристиками. Это могут быть материалы, которые своими теплофизическими параметрами исключают сильный нагрев и деформацию металлических конструкций или реактивные вещества, которые при воздействии теплового излучения вспучиваются, формируя на поверхности теплоизолирующий буферный слой.

Нанесение огнезащиты на металлоконструкции – это обязательный процесс, который должен выполняться в процессе сооружения здания. Наличие этого слоя является надежной защитой всего строения в момент возникновения пожара.

Если сэкономить, и не нанести защитное покрытие, то здание и все, кто в нем находятся, в случае возникновения возгорания, будут находиться в опасности обвала.

Ведь тогда не будет гарантий, что под воздействием высокой температуры металлоконструкция в каком-нибудь месте не разрушится.

А это в свою очередь приведет как к разрушению всего здания, так и к травматизму, а в некоторых случаях и к летальному исходу.

Виды и способы огнезащиты

На сегодня применяются два основных метода тепловой защиты металлоконструкций: с применением теплоизолирующих веществ и с нанесением лакокрасочных материалов.

С использованием теплоизолирующих материалов

Для эффективной защиты металлических конструкций могут использоваться специальные штукатурные составы. Они создают своего рода теплоизоляционную систему, которая устойчива к воздействию высоких температур продолжительное время.

Штукатурка не позволяет тепловому потоку быстро добраться к металлической конструкции и изменить ее несущие характеристики. Штукатурка может защищать металлоконструкции на протяжении времени от 45 до 240 минут.

Еще одними эффективными теплоизолирующими материалами являются минеральные плиты и комбинированные базальтовые системы. Они могут выдерживать высокие температуры на протяжении от 60 до 240 минут.

С использованием лакокрасочных материалов

Различают два типа лакокрасочных материалов – не вспучивающиеся и вспучивающиеся. Первые из них представляют собой специальный лак, наносимый на металлическую поверхность, он имеет гладкую структуру и обеспечивает хорошие теплозащитные свойства.

Основными преимуществами таких материалов является небольшой вес на конструкции и возможность сдерживать тепловой поток продолжительностью от 45 до 150 минут.

Более высокой эффективностью отличаются так званые вспучивающиеся краски. Они представляют собой специальный лакокрасочный состав, которым окрашивается металлическая конструкция до момента введения ее в эксплуатацию.

При воздействии огня на окрашенную конструкцию происходит вспучивание краски, которая увеличивается в объеме до десяти раз.

ДоПосле
1. Металл1. Металл
2. Грунтовка2. Пенокос
3. Огнезащитное покрытие
4. Внешний слой при необходимости

Это происходит вследствие химических реакций, которые проходят на поверхности под воздействием высокой температуры, выступающей своего рода катализатором.

Вследствие химической реакции поверхность покрывается вспененным слоем, который представляет собой закоксовавшиеся расплавленные негорючие вещества. Слой формируется за счет выделения газо- и парообразующих веществ.

Созданный пенококсовый слой отличается хорошими теплоизоляционными свойствами, что позволяет защищать металл от теплового потока.

Вспенивающиеся краски позволяют сдерживать тепловой поток на протяжении 45…90 минут. Есть также составы, которые способны обеспечивать защиту до 150 минут.

Материалы для огнезащиты

Работы по огнезащите металлоконструкций проводятся с использованием современных материалов:

  • огнезащитные составы Dossolan Hoeco FII/1 производства Германии;
  • огнезащитные покрытия Fibrogaine производства Франция;
  • минераловатные плиты Conlit производства Польша;
  • штукатурные составы и обмазки производства Франции и России;
  • вспучивающиеся краски ВУП-2 производства России, Nullifire производства Великобритании, Interchar-963 производства Швеции.

Выбор метода и технологии огнезащиты осуществляется только после технического анализа нашими профессионалами.

Этапы работ

Огнезащита происходит в несколько этапов:

  1. Сначала защищаемую конструкцию очищают и наносят на нее антикоррозионное покрытие;
  2. Поверх антикоррозионного покрытия наносится краска для огнезащиты металлоконструкций, выполняющего роль термоустойчивого слоя;
  3. На огнезащитное покрытие можно нанести слой обычной краски или лака, которые формируют защитно-декоративное покрытие;
  4. После завершения всех процедур составляется акт огнезащиты металлоконструкций.

Чтобы начать процесс огнезащиты конструкций предварительно следует выполнить следующие процедуры:

    • создать проект пожаробезопасности объекта;
    • утвердить разработанный проект со службами пожарного надзора;
    • получение экспертного заключения, которое позволяет выполнять соответствующие работы;
    • выполнение всех процедур согласно утвержденному проекту;
    • сдача работ и подписание документов по принятию объекта после огнезащитной обработки.

Стоимость огнезащиты металлических конструкций

Предел огнестойкостиЦена
R15*от 180 руб/м2
R30от 450 руб/м2
R45от 550 руб/м2
R60от 800 руб/м2
R90от 1 000 руб/м2
Защита штукатурными составамиот 800 руб/м2

*R — потеря несущей способности через указанное количество минут.

Заключение

Важность и нужность пожарозащиты металлоконструкций является залогом того, что во время пожара здание устоит и не завалится.

Нельзя экономить на материалах, которые используют для пожарозащиты, ведь сократив расходы на несколько тысяч потом можно недосчитаться миллионов, и это только в материальном эквиваленте, а человеческое здоровье и жизни – они бесценны.

Поэтому, если вы планирует сооружать здание, закажите просчет своего объекта и специалисты создадут для вас детальный план и калькуляцию, как сделать и сколько будет стоить пожарная защита металлоконструкций конкретного здания.

Какую выбрать высокотемпературную изоляцию: ТОП-10 лучших жаростойких материалов

Источником тепла в жилых домах, банях и саунах являются котлы, печи, камины и прочее высокотемпературное оборудование. Обезопасить себя от пожара можно единственным способом — создать надежный барьер между раскаленными узлами котлов и стенами дома. В качестве такого барьера выступают высокотемпературные изоляционные материалы.

​Виды высокотемпературных теплоизоляций

Деление на виды высокотемпературных изолирующих материалов осуществляют по способу их производства и составу ингредиентов. В настоящее время на рынке можно встретить как теплоизоляцию с многолетней историей применения, так и новинки.

  1. Керамзит. Сыпучий материал, имеет богатую историю применения. В настоящее время чаще всего используется только как наполнитель для композиционных материалов.
  2. Минеральная вата. Получается путем выплавливания нитей из минерального сырья. Постепенно сходит с рынка ввиду недолговечности и гигроскопичности.
  3. Вспененный бетон. За счет пористой структуры имеет небольшую. теплопроводность и вес.
  4. Базальтовая теплоизоляция. Универсальный материал. При хорошей огнестойкости, обладает еще и шумоизолирующими свойствами.

Базальтовая высокотемпературная теплоизоляция

Существуют и менее распространенные виды: пеностекло, высокотемпературные пены и т. д. Конкретный выбор того или иного вида высокотемпературной изоляции следует с учетом условий эксплуатации и экономической целесообразности.

​Где применяется высокотемпературная теплоизоляция

В строительной практике высокотемпературная изоляция находит множество сфер применения. Причем необходимые характеристики теплоизоляции будут разниться в каждом конкретном случае.

Высокотемпературная изоляция отопительного котла или печи. Особенно актуально для моделей, работающих на твердом топливе. Зачастую их поверхности нагреваются до значительных величин. Поэтому для их изоляции используют материалы, способные противодействовать самым высоким температурам (фиброцементные плиты, минеральная вата и т. п.

Защита дымохода. Здесь изолирующие материалы должны обладать гибкостью для упрощения монтажа. Наилучшим образом этому требованию соответствуют рулонные материалы (металлическая фольга, минвата).

ЗАЩИТА МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ ОТ ПОЖАРА

Конечно же, все знают, что металл не горит. Именно поэтому он получил такое большое распространение в строительстве. И, тем не менее, существуют специальные огнезащитные материалы для металла. Зачем защищать то, что не горит? Ответ на этот вопрос содержится в данной статье.

Металл в настоящее время – один из основных строительных материалов. Металлические конструкции обладают рядом неоспоримых преимуществ: высокой прочностью, относительно небольшим объемом, отличной обрабатываемостью, высокой технологичностью, малым временем сборки. Для строительства металл – идеальный материал. Но с точки зрения пожарной безопасности – не все так гладко. Основной недостаток строительных конструкций из металла – их низкая огнестойкость. В условиях пожара металлические конструкции быстро теряют свою прочность, что в конечном итоге приводит к разрушению здания или сооружения. Критической температурой для стальных конструкций является температура в 500 °С. После нагрева до 500 °С происходит потеря несущей способности стальных конструкций при номинальной нагрузке. Нагрев металлических конструкций в процессе пожара зависит от многих факторов. Но считается, что металлические конструкции при воздействии огня могут потерять прочность уже через четверть часа. Очевидно, что этого времени очень мало для эвакуации людей и организации тушения пожара. Поэтому строительными нормами и правилами предписывается организовывать защиту металлических конструкций от воздействия огня и нагрева при пожаре. Огнезащита металлических конструкций замедляет нагрев, увеличивает время достижения критической температуры и потери прочности конструкции.

Существует достаточно большой ассортимент способов и материалов, которые используют для защиты металлических конструкций от пожара. Выбор метода защиты металлической конструкции от пожара зависит от многих факторов:

  • ее типа и ориентации в пространстве (колонны, стойки, ригели, балки, связи),
  • вида нагрузки, действующей на конструкцию (статическая, динамическая),
  • температурно-влажностного режима эксплуатации и производства работ по огнезащите (сухие, мокрые процессы),
  • степени агрессивности окружающей среды, увеличении нагрузки на конструкцию за счет огнезащиты, эстетических требований и др.

Способы огнезащиты металлических конструкций

Основной методикой защиты металлических конструкций от воздействия пожара является устройство теплоизолирующих экранов, затрудняющих нагрев металлических конструкций.

По способу установки огнезащиту можно подразделить на листовую и рулонную, устанавливаемую с помощью дополнительных крепежных элементов и конструкций (с воздушной прослойкой между металлом и огнезащитным экраном) и материалы, изменяющие после нанесения агрегатное состояние (из жидкого — в твердое), наносимые непосредственно на металл и на теплозащиту.

Устройство теплозащитных экранов из листовых и рулонных материалов, выполняют с креплением как непосредственно на поверхность металлоконструкций, так и с помощью дополнительных каркасов (откосы, металлические профили). Для этого используют рулонные базальтовые материалы, полужесткие минераловатные плиты, гипсокартонные, стекломагниевые плиты и плиты из огнезащитных материалов, например перлита, вермикулита и других. Огнезащитные свойства этого способа заключаются в защите металла от прямого воздействия огня, экранировании (отражении) тепла, низкой теплопроводности. Материалы, используемые в качестве экранов можно подразделить на пассивные и активные. В качестве материала, испытывающего под действием огня структурные изменения, можно привести в пример перлитовые плиты. Перлит – вулканическое стекло, содержащее в себе большое количество связанной воды. При нагревании вода возгоняется до пара, под действием которого пластифицированная основа перлита увеличивается в 20 раз.

Минусами такой огнезащиты можно назвать высокую стоимость, большую трудоемкость установки и необходимость устройства декоративной отделки огнезащитных экранов.

По толщине покрытия огнезащиту подразделяют на:

— толстослойные (конструктивные) покрытия (с толщиной слоя от 3 мм);

— тонкослойные покрытия (с толщиной слоя менее 3 мм).

Среди толстослойных покрытий можно назвать обетонирование, обкладку кирпичом, оштукатуривание цементно-песчаными, либо штукатурками, содержащими огнезащитные материалы. Бетонную и кирпичную облицовки используют для повышения огнестойкости до 120 минут и более. Бетонную облицовку при толщине более 50 мм для обеспечения прочности армируют стальным каркасом, состоящим из поперечных хомутов и продольных стержней. Иногда для крепления дополнительно используются анкерные болты. Тонкие кирпичные обкладки (в четверть кирпича) для предотвращения разрушения под действием огня также армируют анкерными закладками. Штукатурку, в зависимости от толщины слоя, обычно армируют одинарной или двойной металлической сеткой.

Минусами толстослойных покрытий можно назвать высокую стоимость, трудоемкость устройства, существенное увеличение массы конструкций.

Решением проблемы увеличения массы конструкций стали современные штукатурки на основе перлита, вермикулита и других огнезащитных материалов. Такие штукатурки весят значительно меньше традиционных цементно-песчаных, более технологичны и обеспечивают лучшую огнезащиту при меньшей толщине.

Тонкослойные вспучивающиеся покрытия, получаемые с помощью специальных огнезащитных красок, характеризуются минимальной толщиной покрытия, высокой огнестойкостью (0,75 ч — 2 ч), эстетичным внешним видом, возможностью использования для защиты металлоконструкций практически на всех типах объектов, технологичностью нанесения, относительно низкой стоимостью. Вспучивающиеся краски отличаются более высокой эффективностью, поскольку образованное ими покрытие при нагревании начинают разлагаться с поглощением тепла, происходит выделение инертных газов и паров, не поддерживающих горение. В результате на поверхности металла образуется вспененный слой, представляющий собой закоксовавшийся расплав негорючих веществ. Объем покрытия в процессе вспучивания увеличивается в 10–50 раз. Поверхность вспененного слоя под воздействием пламени обугливается, образуя еще один теплоизоляционный слой. Образовавшийся на поверхности материала коксовый слой блокирует конвективный перенос тепла к защищаемой поверхности, подавляя пламя.

В заключение, хочется отметить, что развитие индустрии современных материалов, используемых для противопожарной защиты, с каждым годом позволяет обеспечить эту защиту дешевле, лучше, технологичнее. Побеспокоившись о защите от пожара заранее, вы можете обеспечить себе лишние полчаса на эвакуацию из горящего дома, огонь не успеет распространиться на соседние помещения, за эти 30 минут успеют приехать пожарные, будет меньше безвозвратных потерь.

Побеспокойтесь о защите заранее! Выбирайте лучшее!

голоса
Рейтинг статьи
Читать еще:  Прожег подоконник сигаретой как убрать след
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector