CSTM-耐火型氣凝膠復合制品編制說明

團體標準《耐火型氣凝膠復合制品》編制說明標準編制組2021年11月

團體標準《耐火型氣凝膠復合制品》編制說明概述隨著我國社會經濟及科學技術的飛速發(fā)展，國家在船舶、建筑及新基建等重點工程領域不斷增加科研、資金、政策等方面的支持，對各領域建設項目的安全性能、產品輕量化以及節(jié)能減排等方面提出了更高的要求。氣凝膠復合材料具有容重輕、防水防火、隔聲吸聲的特點，且在無煙無毒無刺激、無二次污染、安裝簡便以及使用壽命長等方面尤為突出，因此氣凝膠復合材料將逐步應用于人民生活的方方面面。在船舶領域，隨著國民對于郵輪旅游休閑文化的了解不斷加深，郵輪旅游的需求量正在與日俱增。根據2018年9月交通運輸部等十部委聯合印發(fā)的《關于促進我國郵輪經濟發(fā)展的若干意見》，明確提出促進我國郵輪經濟升級發(fā)展的主要任務，預計到2035年，我國郵輪市場要成為全球最具活力市場之一，年載客量將達到1400萬人次。通過將氣凝膠復合材料應用于大型郵輪，不僅能夠有效防火絕熱，還能減輕船體重量，防水防潮，有效隔聲減震，顯著增加艙室舒適度。通過不斷研制新型郵輪用材料，不僅能夠打破歐洲國家在郵輪制造領域寡頭壟斷的局面，更能讓我國在大型郵輪領域搶占先機，擁有話語權。與此同時，在船舶油輪方面，由于我國對石油的需求量不斷增長,己經成為全球除了美國以外的第二個石油消耗大國。我國很大一部分原油都從國外進口,其中90%需依賴于國際油輪運輸。在石油的運輸過程中，油輪儲油倉如果溫度稍微低一些，貨油很容易凝固；在油輪卸貨過程中，必須在合適的時間在保證安全的情況下對貨油加熱。將氣凝膠復合材料用于油船，無疑最能夠符合油輪用材料在防火、保溫、隔熱方面的要求。氣凝膠復合材料其不燃性能、輕質、厚度薄、無毒無腐蝕等特性，不僅可以有效防止原油固化，提高運輸安全性，更能減少能源損耗，減輕船體重量，提高油輪運輸效率。在建筑應用場景中，由于氣凝膠復合材料各項性能優(yōu)越，能夠適用于建筑外墻、內墻、樓面和屋頂等需要防火部位，滿足建筑防火需求，最大程度的降低經濟損失，保障人員的安全，有效減少建材的使用量，降低能耗。在交通車輛等應用場景中，氣凝膠材料主要應用于汽車防火隔熱保溫降噪層、大容量電池組防水防火保溫盒、危險化學品運輸車槽罐等部位，能夠有效解決因“熱失控”而引發(fā)的汽車起火和爆炸事故，在保證電池低溫環(huán)境下的使用性能的同時，還能為空間有限的電池包節(jié)省更多空間。目前市面上應用較多的氣凝膠材料多以玻璃纖維氈為基材與二氧化硅基氣凝膠復合而成，其主要針對于工業(yè)管道保溫、建筑保溫應用場景，性能也較為優(yōu)異，雖有部分產品滿足船舶設計需求，但產品在船舶、建筑等領域防火分隔的應用場景中，到目前為止全世界范圍內尚無相關的產品標準，給供需雙方交付驗收帶來不便。而國內現行的關于氣凝膠的產品標準GB/T34336-2017《納米孔氣凝膠復合絕熱制品》僅適用于高溫工業(yè)管道及設備保溫等應用場景，且與船舶、建筑等防火的應用場景相比，性能要求上有較大差別。因此，制定一套符合船舶、建筑等領域防火分隔用氣凝膠材料的標準是現實所需、大勢所趨。此項標準的制定將對船舶、建筑等領域防火分隔用氣凝膠制品的分類、性能要求、試驗方法等提出適合應用的要求，填補氣凝膠產品在防火分隔應用場景的空白，將引導耐火型氣凝膠復合制品的生產和規(guī)范，健全耐火型氣凝膠制品的驗收工作，確保在船舶、建筑等領域用于防火分隔的優(yōu)質氣凝膠材料的供給。工作簡況鑒于以上情況，上海大音希聲新型材料有限公司于2019年底向CSTM/FC03/TC05絕熱及吸聲材料標準委員會提出了《耐火型氣凝膠復合制品》團體標準編制計劃。2020年初，絕熱及吸聲材料標準委員會向CSTM標準委員會申報該項團體標準建議。2020年4月8日，CSTM標準委員會發(fā)布材試標字〔2020〕48號文“關于CSTM標準下達《耐火型氣凝膠復合制品》的立項公告”，下達了團體標準制定計劃《耐火型氣凝膠復合制品》，計劃號：CSTMLX030500394-2020，由上海大音希聲新型材料有限公司負責起草。起草單位在計劃下達后，組建了標準編制小組，編寫了草案，并于2021年4月23日在上海召開工作組會，對標準草案、驗證試驗情況進行了討論，并提出了部分修改意見。標準編制組根據會議精神以及成員意見進行了部分驗證試驗的補充，并對標準進行了修改，最終形成了標準征求意見稿。標準的編制原則標準文本按照GB/T1.1—2020給出的規(guī)則進行編制。標準文本的編寫格式依照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準的結構和編寫》。對于能夠采用GB/T34336—2017標準中的指標和試驗方法，將積極采用。對不能夠采用或不符合我國行業(yè)內實際使用要求的指標，要根據材料實際運用的目的，進行針對性試驗，并依據驗證試驗結果對指標進一步調整，兼顧指標的合理性和先進性，確保制品在使用過程中達到其使用目的。本標準與國內同類標準的對比目前國內僅有GB/T34336-2017一項氣凝膠產品標準，本標準性能與其對比見表1：表1本標準與GB/T34336-2017指標對比內容GB/T34336-2017標準要求本標準要求檢測標準定義通過溶膠凝膠法，將增強材料與溶膠復合，然后用一定的干燥方式使氣體取代凝膠中的液相形成的納米級多孔復合制品，簡稱氣凝膠制品。耐火型氣凝膠復合制品：用于船舶、建筑等防火分隔的氣凝膠復合材料。-分類產品按產品形式分為：氈、板、異形制品。產品按分類溫度分為以下四種：—Ⅰ型，使用溫度不超過200℃；—Ⅱ型，使用溫度不超過450℃；—Ⅲ型，使用溫度不超過650℃；—Ⅳ型，由廠家標稱使用溫度，高于650℃。產品按導熱系數分為A類，B類，S類。產品按形態(tài)分為氈和異形制品。產品按耐火等級分為：A-15級、A-30級和A-60級。-導熱系數W/m?K平均溫度25℃A類≤0.021B類≤0.023S類≤0.017平均溫度300℃A類≤0.036B類≤0.042平均溫度500℃A類≤0.072B類≤0.084平均溫度（25±2）℃：≤0.021，平均溫度500℃：≤0.065。按GB/T10294或GB/T10295的規(guī)定，按實測厚度進行測試，以GB/T10294為仲裁方法。測試時冷熱板溫差不超過30℃。不燃性無要求內容允許值按照國際海事組織（IMO）《2010年國際耐火試驗程序應用規(guī)則》（2010年FTP規(guī)則）附件1第1部分的要求進行。爐內平均溫升（℃）≤30試樣表面平均溫（℃）≤30連續(xù)火焰平均時間（s）≤10試樣質量平均損失（%）≤50耐火等級無要求標稱耐火等級應符合國際海事組織（IMO）《2010年國際耐火試驗程序應用規(guī)則》（2010年FTP規(guī)則）附件1第3部分的“A-15”、“A-30”、“A-60”級的耐火要求。按照國際海事組織《2010年國際耐火試驗程序應用規(guī)則》（2010年FTP規(guī)則）附件1第3部分的要求進行試驗。質量吸濕率%≤5與國標一致。按GB/T5480-2017第7章的規(guī)定。密度實測體積密度與標稱體積密度的偏差應不大于15%。實測體積密度與標稱體積密度的偏差應不大于10%。按GB/T34336-2017附錄A的規(guī)定。振動質量損失率%≤1.0與國標一致按GB/T34336-2017附錄B的規(guī)定?？估瓘姸萲PaⅠ、Ⅱ、Ⅲ型的橫向、縱向抗拉強度均應不小于200kPa，Ⅳ型的橫向、縱向抗拉強度均應不小于21kPa。與國標Ⅳ型一致按GB/T17911-2006第9章的規(guī)定。隔聲量dB無要求材料與(4.5±0.5)mm鋼板復合后，隔聲量應不小于45dB。按ISO10140-2的規(guī)定進行檢測，參照ISO717-1進行單值評價。石棉含量無要求應不含石棉按ISO22262-1的規(guī)定。本標準的主要內容說明下面根據標準的條目對標準內容進行說明。1.范圍規(guī)定如下：“本文件規(guī)定了耐火型氣凝膠復合制品的術語和定義、分類和標記、性能要求、試驗方法、檢測規(guī)則、標志、包裝、運輸及貯存。本文件適用于耐火型氣凝膠復合制品。”在范圍中，明確規(guī)定了本標準的適用范圍，是“耐火型氣凝膠復合制品”。其中“耐火型”“氣凝膠”“復合制品”明確的規(guī)定了本標準的適用對象。2.規(guī)范性引用文件主要內容是標準引用的基礎標準及試驗方法標準。3.術語和定義術語和定義引用了兩項國家標準：GB/T4132-2015《絕熱材料及其術語》是絕熱材料行業(yè)的術語標準，GB/T34336-2017《納米孔氣凝膠復合絕熱制品》是一個包含了納米孔氣凝膠復合絕熱制品的術語和定義、分類和標記、要求、試驗方法、檢驗規(guī)則、標志、包裝、運輸及貯存的國家標準，本文件中尺寸及體積密度試驗方法引用了該標準的附錄A，振動質量損失率試驗方法引用了該標準的附錄B。本文件中明確了“耐火型氣凝膠復合制品”是指用于用于船舶、建筑等防火分隔的氣凝膠復合材料。4.分類和標記4.1分類產品按產品形式分為：氈和異形制品。產品按耐火等級分為：A-15級、A-30級和A-60級。4.2標記產品標記由：產品名稱、標稱密度、標稱尺寸、耐火等級和本標準號五部分組成。5性能要求5.1外觀表面應平整，不得有妨礙使用的污跡、破損。與GB/T34336-2017一致。5.2尺寸及允許偏差5.2.1氈尺寸及允許偏差應符合表2的規(guī)定。與GB/T34336-2017對氈的要求基本一致。表2尺寸及允許偏差 單位為毫米項目規(guī)格允許偏差長度——不允許負偏差寬度——+15-3厚度δδ＜5+1.5不允許負偏差5≤δ＜10+1.5-1.0δ≥10+2.0-1.05.2.2異形制品異形制品的尺寸及允許偏差由供需雙方確定。與GB/T34336-2017一致。5.3導熱系數導熱系數的要求應符合表3的規(guī)定。常溫（25±2）℃導熱系數應不大于0.021/m?K，與GB/T34336-2017A類一致，高溫500℃導熱系數應不大于0.065W/m?K。表3耐火型氣凝膠復合制品的導熱系數要求名稱導熱系數（W/m?K）平均溫度（25±2）℃平均溫度500℃耐火型氣凝膠復合制品≤0.021≤0.0655.4不燃性不燃性的要求應符合表4的規(guī)定。滿足國際海事組織（IMO）《2010年國際耐火試驗程序應用規(guī)則》(2010年FTP規(guī)則)附件1第1部分要求。表4耐火型氣凝膠復合制品的不燃性要求內容允許值爐內平均溫升（℃）≤30試樣表面平均溫升（℃）≤30連續(xù)火焰平均時間（s）≤10試樣質量平均損失（%）≤505.5耐火等級標稱耐火等級應符合國際海事組織（IMO）《2010年國際耐火試驗程序應用規(guī)則》（2010年FTP規(guī)則）附件1第3部分的“A-15”、“A-30”、“A-60”級耐火分隔的要求。耐火等級的規(guī)定對于耐火型氣凝膠復合制品的應用十分必要，更高的耐火等級要求意味著對于船舶、建筑等耐火分隔的安全性有了進一步保障。目前，國際海事組織（IMO）《2010年國際耐火試驗程序應用規(guī)則》（2010年FTP規(guī)則）有明確且具體的針對耐火等級明確的性能衡準及試驗方法，非常具有參考價值。5.6質量吸濕率應不大于5.0%。與GB/T34336-2017一致。防水性能也是絕熱材料非常重要的一個性能，吸水吸濕不但會降低絕熱材料的性能，還可能會對整個絕熱結構產生損害。標準要求在有防水防潮要求時，質量吸濕率應不大于5.0%。5.7密度實測體積密度與標稱體積密度的偏差應不大于10%。密度的試驗方法按GB/T34336-2017附錄A的規(guī)定，具體驗證試驗結果如下：序號標稱密度(kg/m3)實測密度(kg/m3)對應檢測報告是否符合要求1200182南玻院1112885是2200192南玻院19050666是3200197南玻院19091284是4200203南玻院19030273是5200204中船檢測J1703-148是6200207南玻院14111219是7200210南玻院16060880是5.8振動質量損失率應不大于1.0%。此項指標制定的主要原因是客戶非常關注氣凝膠的一個特點：掉粉，就是氣凝膠制品在運輸和施工過程中會有部分氣凝膠粉掉落，一方面對工人的健康不利，另一方面也有對產品性能損失的擔憂。目前，在GB/T34336-2017中有明確規(guī)定該性能的要求及測試方法，且同樣適用于耐火型氣凝膠復合制品中。5.9抗拉強度橫向、縱向抗拉強度應不小于21kPa?？估瓘姸葘τ跉诸惍a品有著明確的意義。在管道施工過程中，為了將氈類裹緊在管道上，不可避免的要對氣凝膠氈進行拉扯，如果抗拉強度不能達到要求，則會產生拉斷的現象。在管道升降溫過程中，整個管道會產生膨脹和收縮的現象，也會對外面包裹的氣凝膠氈產生拉伸應力，所以要求氣凝膠氈在橫縱兩個方向均有一定的抗拉強度。由于耐火型氣凝膠復合制品的基材不僅限于玻璃纖維，也可能是其他增強類纖維，因此根據驗證試驗的結果，標準要求與GB/T34336-2017Ⅳ型一致，要求耐火型氣凝膠氈橫向、縱向的抗拉強度均不小于21kPa。5.10隔聲量材料與(4.5±0.5)mm鋼板復合后，隔聲量應不小于45dB。由于耐火型氣凝膠復合制品應用于船舶、建筑等耐火分隔部位，其安裝要求需滿足（IMO）國際海事組織2010年國際耐火試驗程序應用規(guī)則對耐火分隔（艙壁及甲板）的要求，而防火分隔（艙壁及甲板）的試驗裝置要求材料需與厚度為（4.5±0.5）mm的鋼板復合（如圖1為防火分隔試驗對板厚的規(guī)定，圖2為防火分隔試驗裝置尺寸圖），因此本文件要求防火型氣凝膠復合制品在與厚度為（4.5±0.5）mm的鋼板復合后，隔聲量應不小于45dB。艙壁板最小高度應為所制造板的標準高度，尺寸為2,400mm。構芯的總尺寸在寬度和高度上均應比試樣的總尺寸小20mm，構芯的其他尺寸如下：—板厚：鋼4.5±0.5mm鋁6.0±0.5m