Szénhidrogén tűz elleni acélszerkezet védelem
Szakál Regina tartószerkezeti tervező, tűzvédelmi szakmérnök
Mercor Dunamenti Zrt.
Szénhidrogén tűz elleni acélszerkezet védelem
Tartószerkezetek tűzvédelmében a termikus hatás típusának igen jelentős szerepe van, hiszen minden építőanyag valamilyen módon kedvezőtlenül reagál a magas hőmérsékletre és természetesen nem elhanyagolható a megfelelőség szempontjából, hogy mennyire magas a hőmérséklet, mennyi idő alatt és milyen felfutással alakul ki. A termikus hatás felvehető egyedi hőmérsékleti vizsgálatokkal és névleges, szakmai körökben egységesen értelmezett tűzhatás görbékkel. A tűzgörbék a tűzvédelmi termékek vizsgálatának szempontjából is fontosak, ugyanis így egységes követelménynek megfelelően, azonos tűzhatással szemben vizsgálják a beépített anyagokat. Ezeknek a névleges tűzgörbéknek mérnöki megállapodás az alapja. Mindegyik a biztonság javára elhanyagolja a belobbanás („Flash-over”) előtti, parázsló, lokális tűz fázisát. Emellett egyiknek sincs hűlési szakasza, tehát nem számol az éghető anyag elfogyásával. További közös tulajdonságuk, hogy az adott vizsgált térben a mérettől, geometriától függetlenül minden pontban azonos hőmérsékletet feltételeznek az adott időpillanatban.
- ábra Acélszerkezetek tűzvédelmi megoldásainak típusai, szabványai
Az európai szabványsorozatok (EN 1363-1, EN 1363-2 és EN 1991-1-2) által megkülönböztetett névleges tűzhatások közül a legáltalánosabban alkalmazott a szabványos ISO834 tűzgörbe (1. és 2. ábra), amely cellulóz alapú anyagok égését modellezi, tehát egy hétköznapi épületet, funkciót, berendezést feltételez, mint például fa vagy papír égése. Emiatt a tűzvédelmi anyagok, termékek túlnyomó többségének tűzvizsgálati szabványa erre a tűzgörbére validálja a tűzállósági megfelelőséget. A tűzgörbe felfutása viszonylag gyors, 15 perc alatt a hőmérséklet már jócskán 700°C felett van és végig monotonon növekvő, azonban a növekedés léptéke idővel lassul. A műszaki specifikáció, amely alapján az építési termék betervezhető az adott beépítési feltételekkel és teljesíti a vizsgált tűzállósági követelményt, lehet harmonizált termékszabvány vagy Európai Műszaki Engedély (ETA) vagy Építőipari Műszaki Engedély (ÉME). A 305/2011 CPR európai rendelet alapján építési termék ezen műszaki specifikációk alapján teljesítménynyilatkozattal (DoP) hozható forgalomba.
2. ábra Szabványos ISO834 hőmérséklet-idő görbe
Egy másik kategóriában, a petrolkémiai és tengeri (off-shore) olajüzemeknél, ahol az éghető folyadék vagy annak gőzeinek, gázainak meggyulladása a kockázat, amely egy sokkal magasabb tűzhatással jár, mint a cellulóz alapú tüzeknél. Tehát ezekre egy rendkívül gyorsan felfutó görbét, a szénhidrogén tüzet definiálták. Ennek a tűzhatásnak sincs lehűlő szakasza, ráadásul magasabb hőmérsékleten, 1100°C-on tetőzik, amit már 30 perc alatt el is ér (3. ábra). Ennek oka, hogy a szénhidrogének hirtelen belobbanása meredekebb emelkedést eredményez, emellett nagyobb hőfejlesztésük pedig nagyobb kitéti hőmérsékletet definiál. Az utóbbi 20-30 évben a szénhidrogén tüzek vizsgálatai egyre nagyobb jelentőséggel bírnak, mivel egyre több ilyen létesítmény épül és ezekben a tartályok és alkatrészeik, illetve az őket tartó acélszerkezetek is tűzvédelmet igényelnek, amelyek anyagát szénhidrogén tűz kitettségnek megfelelően szükséges minősíteni.
3. ábra Szénhidrogén tűzgörbe
Vizsgálati szempontból két tűzszcenáriót különböztetnek meg a szénhidrogén tüzek között, az egyik a pool fire, azaz a tócsatűz, a másik pedig a jetfire, azaz a lángcsóva tűz. Az előbbi egy horizontális tócsa felszíne felett keletkezett tűzveszélyes folyadék gőzei meggyújtásakor keletkezik. A tócsa lehet korlátolt (azaz a felszíne nem növekszik) vagy nem korlátolt felületű. A láng hősugárzása támogatja a párolgást a tócsa felszínéről, és ezzel fenntartja az égési folyamatot. Az utóbbi típusa a szénhidrogén tűznek a lángcsóva tűz, ami robbanóképes gőzök meggyulladásakor keletkezik, melyek nyomás alatti tartályból kis nyíláson keresztül áramlanak ki. A gőzök általában magukkal rántják a folyadék egy részét is. A szivárgó anyag leégése viszonylag gyors. Ezeket a szcenáriókat vizsgálják a DNV, Llyod’s vagy UL1709 szabványok.
4. ábra Szénhidrogén tűz oltása; Forrás: gpavan.com Refinery fires: Firefighting strategies and tactics
Acélszerkezetek tűzvédelmi termékeit illetően a fentiekben tárgyalt két alapvető tűztípust különböztetünk meg: az ISO834 cellulóz alapú- és a szénhidrogéntüzet (1. ábra). Az EN13501-2 szabvány az építési termékek és építményszerkezetek tűzvédelmi osztályba sorolását határozza meg, amelynek az alapja a cellulóz tűzgörbe. A szénhidrogén tűzgörbére elvégzett DNV, Lloyd’s vagy UL1709 szabványok szerinti vizsgálatok adják meg az adott tűzállósági értéket, azonban ezek tűzvédelmi osztályba sorolást nem eredményeznek. Ezt ugyanúgy az EN szabványok szerint, de a szénhidrogén tűzgörbét alkalmazva kellene elvégezni, ha szeretnénk teljesítmény nyilatkozatot kapni eredményül. Azonban ez egészen ritka esetekben valósul meg, amit a hatóság is gyakran belát, hogy két különböző szabványrendszer szerint nem feltétlenül végeznek a gyártók vizsgálatokat. Tehát közismerten a szénhidrogén vizsgálati rendszerek alapján vannak ezek a termékek vizsgálva, ami rendszerint elegendő is, ritkán van egy terméknek ETA engedélye és így DoP-je is egyben. A BM OKF álláspontja szerint is ezek a létesítmények technológiai terek, amelyekben az emberi tartózkodás korlátozott, így az ő szabályozási körükből kiesőnek tartják, nem vonatkozik rájuk tűzvédelmi jogszabályi követelmény. Így a tűzvédelmi bevonat által biztosított tűzállósági teljesítményt abban az esetben nem szükséges a 305/2011/EU rendeletben foglaltak szerint igazolni, ha a termék felhasználására a beruházó saját önkéntes vállalása vagy kockázatelemzése alapján kerül sor, a felhasználás helyét képező szerkezetre nem vonatkozik tűzvédelmi jogszabályi követelmény. Tehát elegendő a DNV, Llyod’s vagy UL1709 szerinti tűzállósági teljesítmény igazolás. Ezekben a vizsgálati rendszerekben csak egy-egy kritikus hőmérséklet van, azonban a szelvénytényezők – hasonlóan az ISO834 szabványos tüzekhez – meghatározó szereppel rendelkeznek a rétegvastagság meghatározásakor. Erre a célra alkalmazható termékek között megtalálhatóak habarcsok (5.ábra), illetve kétkomponensű, epoxi intumeszcens vastag festékek. A vastag bevonatok az általánosnak mondható egykomponensű, mikronos vastagságú tűzvédelmi festékekhez képest több- vagy többtízmilliméteresek (7. ábra). Ezek a vastag bevonatok jellemzően egy az egyben ugyanazzal a vastagsággal térhálósodnak ki, mint amilyen vastagon felhordásra kerültek. A térhálósódásnak is köszönhetően egy rendkívül ellenálló bevonat keletkezik, amely ellenáll a mechanikai hatásoknak és a szélsőséges időjárási követelményeknek is, amire szükség is van, hiszen a hétköznapokban ez a legnagyobb ellenségük. Ez amiatt is fontos, mivel ezek a technológiai létesítmények jellemzően kültéren, mindenféle fedés nélkül épülnek. A habosodás mértéke nagyjából ugyanolyan mértékű, mint az egykomponensűeké, körülbelül 50-szeres vastagságú hab keletkezik a felhordott rétegvastagságból, ami az anyagukban található szálerősítés miatt sokkal stabilabb az egykomponensűekhez képest. Így ez a nagyon vastag hőszigetelő hab is állékony tud maradni a védendő szelvény körül még ebben a nagyobb intenzitású tűzben is, ami nagyobb nyomással roncsolná, fújná le ezt a réteget. Gyakran a bevonat rétegén belül közbenső hálóerősítés is segít (6.ábra), egyrészt a magas tűzállóság miatti rétegvastagság tapadása miatt, másrészt a működés közbeni állékonyság miatt, ami a már említett nagy nyomású, nagy intenzitású tűz miatt szükséges.
5. ábra Polyol projekt habarcsos tűzvédelme, Tiszaújváros
6. ábra Szénhidrogén tűz elleni festék halóerősítése
7. ábra Vastag festékbevonat felülete, Polyol, Tiszaújváros
Összefoglalva a szénhidrogén tűz elleni védelem mind gyártói, mind tervezői és kivitelezői feladatként is eltérően kezelendő, mint az ISO834 cellulóz tűz elleni védelem, illetve a hatóság is másként jár el ezekkel kapcsolatosan. Ennek fő oka a teljesen más felhasználási kör, mivel a szénhidrogén tüzek ipari technológiák során merülnek fel, ahol védendő értéket főleg a technológia jelenti, nem az emberélet. Azonban a technológia maga sokkal tűzveszélyesebb, mint az emberi tartózkodásra szánt, úgymond álalános rendeltetések esetében. Így érthető, hogy más szabványok, más technológiájú, kivitelezésű termékek vonatkoznak rájuk.
