如何理解消防系統法蘭墊片“遇熱不致失效”要求？

中國船級社 張江龍

近日，接到船廠咨詢：船舶消防系統管路上所用的墊片是否應為耐火、耐高溫（700℃以上）？中國船級社（CCS）是否對消防管路上的墊片有這樣的要求？

查閱相關資料：SOLAS第II-2章10.2.1條有提到：“消防總管和消火栓遇熱易于失效的材料，除非其有充分的保護，不得用于消防總管和消火栓（Materials readily rendered ineffective by heat shall not be used for fire mains and hydrants unless adequately protected） ?！?/p>

CCS規范、指南，沒有此相關支撐性依據，并未詳細提及耐受溫度的要求，生產設計、圖紙也沒有對此墊片做注釋要求。

另外，執行新造船檢驗的驗船師經常會碰到這樣的審圖意見：“消防水管及其附件包括墊片應采用遇熱不致失效的材料?！?因此，問題的焦點在于“遇熱易于失效”在現場如何界定？是否有具體的技術標準？

依據分析

對于這個問題，曾經有人在help desk也問過，答復說：“應理解為熔點超過925℃的材料，參見UI SC263”。

然而，實際上UI SC263 (固定式氣體滅火系統中的墊片Gasket in fixed gas fire-extinguishing systems），兩者不是同一回事。

SOLAS公約第II-2/10.4條,國際消防安全系統規則(FSS規則)第5章第2.1.2.5條，經MSC.206(81)決議修訂的FSS規則第5章第2.1.2.5條：被保護處所中所有排放管、附件和噴嘴應采用熔點溫度超過925℃的材料。管路及其相關設備應有足夠的支撐。

并 且，2014.7.1 IACS根 據SSE1的討論結果已經刪除該UI。

因此，對于消防系統的法蘭材料，遇熱易失效的溫度,“925℃”又沒有理論依據支撐了。

規范對比

我們來看看美國船級社（ABS）的規范及解釋條款：用于消防管、消火栓和消防管部件的材料(如閥門、膨脹接頭、配件、墊片等，包括用于相關連接方法的填充材料)不被認為“容易因熱而失效”，提供由此類材料制成的部件能夠通過ABS認可的防火測試 （Materials used for the fire main, hydrant and fire main components(such as valves, expansion joints,fittings, gaskets, etc., including filler material used for associated methods of attachment) are not considered “readily rendered ineffective by heat”, provide the components made of such material are capable of passing a recognized fire test acceptable to ABS）。

對于消防水管，遇熱失效的材料不能使用?！坝鰺嵛词А笔侵覆牧系墓滔嗳埸c不低于800℃(1400℉)。材料清單應標明材料規格和合金編號(ASTM B466 USN C70600)和固相熔點（For the fire main, materials rendered ineffectively by heat are not to be used. “Not rendered ineffective by heat” means that the solidus melting point of the material is not less than 800℃(1400℉).The bill of material should indicate the material specification and alloy number(ASTM B466 USN C70600)AND THE SOLIDUS MELTING POINT）。

在鋼質海船入級規范、國內航行海船建造規范中對墊片的尺寸和形狀及法蘭連接只有一個原則性要求（第3篇2.5.2.3） “墊片尺寸和形狀應根據國家標準或可接受的標準選取，并應適于在設計壓力和設計溫度下所輸送的介質”。對墊片的材料及遇熱易失效的溫度未具體化。

那么問題來了：按原則性要求，墊片根據標準及不同介質選取，參考ABS的“熔點不低于800℃”，采用蒸汽管上“石墨墊片”是否就可以？

要澄清一下，船廠通常說的“石墨墊片”，應該是金屬石墨纏繞墊片，屬于半金屬墊片，采用SUS304、SUS316（“V”形或“W”形）金屬帶及其它合金材料與石墨、石棉、聚四氟乙烯、無石棉等軟性材料相互交替重疊螺旋纏繞而成。既耐高溫，又能達到良好密封性能。

金屬墊片

法蘭墊片用于管道法蘭連接中，為兩片法蘭之間的密封件，介質、壓力和溫度直接影響法蘭墊片的選型。船用墊片材料及適用介質大致可分為以下幾類（見圖1）。

圖1 墊片材料及適用介質

常見的適用海水、消防水的墊片的工作溫度對比：

丁腈橡膠墊片（-20℃～110℃PN≤16MPa），溫度指標太低，容易擠壓變形，冬天容易發硬、老化，不防火。

圖2 金屬石墨纏繞墊片

聚四氟乙烯墊片（溫度-100℃～250℃，壓力0.25～4MPa），不滿足消水管的遇熱易失效的ABS規范推薦的熔點800℃溫度（聚四氟乙烯熔點：327℃，450℃以上慢慢分解）。

金屬石墨纏繞墊片（溫度 -200℃ ～650℃， 壓 力≤25MPa），真空或者氧環境能達800℃～900℃，石墨金屬纏繞墊片長期連續使用溫度450℃。

值得注意的是：耐熱溫度、長期連續使用溫度是墊片材料的工作溫度，不是墊片材料的熔點溫度。墊片的材料高溫下熔化溫度取決于材料的熔點。

是否只有“金屬石墨纏繞墊片”這一種選擇呢？實際上，還有一種金屬墊片，在高溫高壓及載荷循環頻繁等苛刻操作條件下，它應該是比“金屬石墨纏繞墊片”等級更高的一種金屬墊片，密封面是金屬的，而且 GB/T2032-2018《船用法蘭消防栓》有這種型式：金屬對金屬（閥板和閥座直接金屬接觸）的墊片。

如果現有船，采用的是聚四氟乙烯墊片或金屬石墨纏繞墊片損壞，想更換為金屬墊片（密封面是金屬），是不是可以隨意更換？

當然不是。金屬纏繞墊片的Y值（MPa）是10000psi（PSI是壓強單位，PSI英文全稱為Pounds per square inch），非金屬平墊片的Y值一般在1500～4000psi之間。所以，法蘭墊片更換可能還要考慮Y值（MPa）。

2012年，CCS發過一個內部檢驗提示：關于“熱油系統管路接口中平面鋼法蘭的石墨墊片”的要求。但是，不同介質，以及液化氣船的“熱油管系因墊片問題發生爆炸”和消防系統的法蘭墊片“遇熱易失效”應是不同兩個概念。

此外，其他行業標準對墊片也是有明確要求的。如《液化石油氣供應工程設計規范》（GB 51142-2015）中第9.3.4條規定：液化石油氣儲罐第一道管法蘭、墊片和緊固件的設計應符合現行的行業標準《鋼制管法蘭、墊片、緊固件》HG/T20592～20635，并應采用帶頸對焊法蘭、帶內環和對中環型的金屬纏繞墊片和專用級高強度全螺紋螺柱與Ⅱ型六角螺母的組合。

關注要點

現場驗船師應注意以下幾點：

1、墊片的表面應光滑，不應有裂縫、氣泡、雜質和其它對使用有影響的缺陷。

2、墊片經強度和密封試驗后，不得有滲漏現象。

3、墊片的物理性能按 GB/T17727-1999 、CB/T55-1999 的要求。

4、墊片選用規定：按系統公稱壓力及介質準確選用墊片。墊片選用原則上壓力級高的可替代壓力級低的，材質上非石棉可替代橡膠墊片。舷側接管用的墊片應采用非石棉墊片。

5、核查墊片至少持有生產廠家出具的工廠合格證書或質量保證書或權威第三方（如主管機關或船級社）出具的型式認可證書。

墊片合格證書應注明墊片符合的有效技術標準，如目前常見的 有：GB/T19066.3-2003,GB/T4622.3-2007,JB/T6628-2008,HG/T20610-2009等有關墊片的國家標準/行業標準或其他等效技術標準。

雖然，CCS鋼規沒有要求墊片持有產品證書，為了避免可能的風險隱患，墊片合格證書在建造檢驗完成后建議與建造檢驗案卷一同歸檔。

消防船

考慮到具備對外消防功能的船舶撲救船舶、港口火災的特殊工作環境（溫度可能高于800℃），消防船的水炮威力強大：流量能達到3600立方米/小時（每分鐘供水60噸），射程220米，消防炮工作壓力約1.6MPa，消防船應保證連續消防作業時間（沿海72小時）。

SOLAS公約和國內法規對于消防總管和消火栓的要求是一樣的。在熱作用下易于失效的材料不應作消防總管（不論是否消防船），是一個原則性的要求，沒有具體到耐高溫到多少溫度。

消防船消防作業時，距火源是有一定的安全距離的。標題船暴露于火場輻射熱的面，設有水霧系統保護。對外消防管路法蘭墊片材料滿足通常船舶消防總管法蘭墊片材料即可，在熱作用下易于失效的材料不應使用。