Вот вопрос, который мы получаем от инженеров и руководителей проектов довольно часто: насколько должна быть толщина огнезащитного покрытия?
Звучит так, будто на него должен быть простой ответ. Нет — по крайней мере, без знания нескольких деталей о защищаемом стальном элементе. Требуемая сухая толщина пленки (DFT) значительно варьируется от одного элемента к другому, даже в одной конструкции. Легкий профиль U-образной балки может потребовать 3 мм огнезащитного покрытия. Тяжелая колонна UC в том же проекте — всего 1,2 мм. Ошибка в любом направлении — и у вас возникнут проблемы: недостаточное покрытие означает, что сталь не защищена; избыточное — тратит материал и, в некоторых системах, может привести к трещинам при первом тепловом цикле.
Это руководство пошагово объясняет расчет. Без сокращений — только сам метод.
Основная переменная: коэффициент сечения (Hp/A)
Все в расчетах толщины огнезащитного покрытия начинается с коэффициента сечения, обозначаемого как Hp/A (иногда называемого профилем).
Hp — это нагретый периметр стального сечения — длина контура элемента, подверженного воздействию огня. A — площадь поперечного сечения стали. Итак, Hp/A — это по сути мера того, какая площадь поверхности подвергается воздействию тепла относительно массы стали.
Высокое значение Hp/A означает легкий профиль с большой открытой поверхностью относительно объема — он быстро нагревается, поэтому требует больше покрытия. Низкое Hp/A означает тяжелый, компактный профиль — он нагревается дольше, поэтому требуется меньше покрытия. Это интуиция.
Единицы измерения — м⁻¹. Типичные значения для конструкционной стали варьируются примерно от 50 м⁻¹ для очень тяжелой колонны до 350 м⁻¹ и более для легкой балки или полой секции.
Как рассчитать Hp/A
Для стандартного открытого сечения (швеллер, колонна H), подвергающегося воздействию огня с трех или четырех сторон, нагретый периметр — это просто сумма длин открытых граней. Площадь поперечного сечения берется из таблиц стальных элементов.
Для UC размером 254x254x89, подвергающегося воздействию с четырех сторон, например: вы берете периметр из таблиц сечений и делите его на площадь поперечного сечения. SCI (Институт Стальных Конструкций) публикует значения Hp/A для стандартных британских и европейских сечений, и большинство основных программ для проектирования стальных конструкций рассчитывают его автоматически. Если вы работаете с первыми принципами — не делайте этого. Используйте таблицы коэффициентов сечения производителя или данные SCI. Ошибки ручных расчетов здесь могут привести к ошибкам во всей спецификации DFT.
Одно важное замечание: если сталь окружена коробом (например, подвесным потолком, с огнем, достигающим ее только с одной стороны), то нагретый периметр меняется. Hp/A снижается. Что означает, что и требуемая толщина покрытия тоже снижается. Всегда подтверждайте условия воздействия перед расчетами.
Другие три переменные, которые вам нужны
Только коэффициент сечения не дает вам DFT. Вам также нужны:
1. Требуемый период огнестойкости
Это определяется отчетом по структурной пожарной инженерии или строительными нормами — не производителем покрытия и не догадками. Общие показатели — 30, 60, 90 и 120 минут. Иногда 180 минут для особо критичных конструкций.
Чем дольше требуется период, тем толще должно быть покрытие. Грубо говоря, переход с 60 на 90 минут может добавить 30–50 мкм к необходимой DFT в зависимости от секции. Переход на 120 минут может более чем удвоить это на легких секциях.
2. Кривая огня
Существует два основных сценария: целлюлозный (стандартная кривая пожара для зданий, упомянутая в BS 476 Part 20/21 и EN 13501-2) и углеводородный (кривая UL 1709 с быстрым ростом, используемая в нефтехимической и оффшорной промышленности). Они не взаимозаменяемы. Продукт, протестированный только по BS 476, не подтвержден для эксплуатации по UL 1709. На практике, если вы указываете требования для нефтеперерабатывающего завода, СПГ-объекта или чего-то оффшорного, вам нужны данные, подтвержденные по UL 1709.
Более подробно о различиях между этими двумя стандартами смотрите наш Стандарты огнезащитных покрытий: UL 1709 против BS 476 — объяснение сравнительный гид.
3. Критическая температура стали
Это температура, при которой сечение из стали теряет достаточно прочности, чтобы разрушиться под своим проектным нагрузкой. Для стандартной конструкционной стали при нормальной нагрузке это обычно 550°C. Но для сильно нагруженных секций — или секций с высоким коэффициентом использования — критическая температура может быть ниже. 500°C не является необычным. Если критическая температура ниже, покрытие должно работать усерднее, чтобы удерживать сталь ниже этой температуры, что обычно означает большую толщину.
Критическая температура рассчитывается инженером-строителем, а не выбирается из таблицы. Если у вас ее нет, используйте 550°C в качестве консервативного значения по умолчанию — но отметьте это предположение в спецификации.
Использование таблиц DFT производителя
Как только у вас есть Hp/A, период огнестойкости, кривая огня и критическая температура, вы ищете необходимую DFT в сертифицированных таблицах данных производителя покрытия.
Эти таблицы являются продукт-специфическими. Они получены в результате огневых испытаний, проведенных аккредитованной лабораторией (Warrington Fire, Exova, Efectis — такие места). Свидетельства о тестах выдаются для конкретного продукта, в определенном диапазоне DFT, на конкретных факторах секции, для определенного периода огнестойкости. Нельзя смешивать и сопоставлять данные из таблиц разных производителей.
Поиск работает следующим образом: найдите строку с фактором секции, найдите столбец с периодом огнестойкости и прочитайте необходимую DFT. Достаточно просто — но есть нюанс. Большинство таблиц рассчитаны для критической температуры 550°C. Если ваша критическая температура отличается, производитель должен предоставить скорректированные данные, или инженер-строитель должен применить корректирующие коэффициенты из соответствующего кода (EN 1993-1-2 / BS 5950-8 — обычные ссылки). Не используйте стандартную таблицу без проверки предположения о критической температуре.
Пример расчета
Допустим, у вас есть универсальный брус 356x171x51, эксплуатируемый с трех сторон (нижняя полка в контакте с бетонной плитой), с:
- Hp/A = 210 м⁻¹ (трехстороннее воздействие, из таблиц секций)
- Требуемая огнестойкость: 90 минут
- Кривая огня: целлюлозная (BS 476 / EN 13501)
- Критическая температура: 550°C
Вы ищете 210 м⁻¹ / 90 мин в таблице производителя для их огнеупорного продукта. Таблица дает — скажем — минимальную толщину DFT 2,4 мм. Это ваша цель. На практике вы укажете минимальную толщину 2,4 мм с допуском 10%, и инспекция подтвердит, что ни одно измерение не опустится ниже 2,16 мм (минимум 90%).
Если бы тот же брус был 610x229x125 UB — гораздо более тяжелым сечением — Hp/A мог бы быть всего 130 м⁻¹. Тот же 90-минутный требование к целлюлозным материалам могло бы потребовать всего 1,5 мм. Та же огнестойкость, тот же визуальный длина балки, но почти на 40% меньше покрытия.
💡 Именно поэтому применение одного DFT для всего проекта неправильно. Разные сечения действительно требуют разной толщины, а избыточное указание на тяжелых сечениях ведет к перерасходу материала, в то время как недостаточное указание на легких сечениях — нарушение нормативов.
Диапазоны ориентировочного DFT по фактору сечения и рейтингу
Ниже приведены иллюстративные данные — основанные на типичных тонкослойных огнеупорных системах для целлюлозных огневых воздействий при критической температуре 550°C. Не используйте их для спецификаций. Всегда обращайтесь к сертифицированным тестовым данным конкретного продукта.
| Фактор сечения Hp/A (м⁻¹) | 60 мин (целлюлозный) | 90 мин (целлюлозный) | 120 мин (целлюлозный) |
| ≤ 100 (тяжелые сечения) | 0,5–0,9 мм | 0,8–1,4 мм | 1,2–2,0 мм |
| 100–150 | 0,8–1,4 мм | 1,2–2,2 мм | 1,8–3,0 мм |
| 150–200 | 1,2–2,0 мм | 1,8–3,0 мм | 2,5–4,0 мм |
| 200–250 | 1.6–2.6 мм | 2.4–3.8 мм | 3.2–5.0 мм |
| 250–300 (легкие сечения) | 2.0–3.2 мм | 3.0–4.8 мм | 4.0–6.0 мм+ |
Для сценариев пожара на углеводородах по UL 1709 требуемая DFT обычно на 20–40% выше, чем у целлюлозных материалов, при равных коэффициентах сечения и периодах огня — потому что кривая углеводородов достигает 1093°C в течение пяти минут, в отличие от более медленного повышения кривой целлюлозных материалов.
Толерантность к применению и инспекция
Расчет DFT — это одно. Убедиться, что нанесенное покрытие действительно достигает его — другое.
Тонкослойный вспучивающийся состав наносится влажным, и соотношение влажной и сухой пленки важно. Большинство систем имеют содержание твердых веществ в объеме 65–80%, что означает, что влажная пленка должна наноситься примерно в 1,3–1,5 раза превышая целевой DFT, чтобы после высыхания достичь нужной толщины. Для контроля толщины влажной пленки используют измерители WFT; для сухой пленки — магнитные индукционные измерители (калиброванные на стальную основу), подтверждающие результат после высыхания.
Стандартный протокол инспекции в большинстве проектов в России и Европе следующий BS EN ISO 19840 — который устанавливает частоту измерений, критерии приемки и действия при показаниях ниже указанного минимума. Основное правило: если менее 20% показаний ниже минимума, требуется повторное нанесение на эти участки. Если более 20% — это более серьезная проблема, и необходимо пересмотреть спецификацию.
Одна из практических проблем: вспучивающийся состав трудно наносить равномерно на сложной геометрии. Соединения балок/колонн, болтовые торцевые пластины, ребра жесткости — это области, где чаще всего образуются тонкие участки. Для этого обычно используют полосовое покрытие (кистевое нанесение специально по краям и соединениям перед основной распылением).
Распространенные ошибки, о которых стоит знать
Несколько распространенных ошибок при спецификации и нанесении вспучивающихся составов:
Использование одного DFT для всего проекта. Это удобно с административной точки зрения, но технически неправильно. Универсальный DFT либо переоценивает тяжелые секции (тратя материалы и деньги), либо недооценивает легкие (нарушая требования к коду). Правильный подход — составление графика DFT по секциям.
Игнорирование системы грунтовки. Термостойкие покрытия проходят испытания и сертификацию как полноценная система — грунтовка, термостойкое покрытие, верхний слой. Замена грунтовки на более дешевый аналог — и сертификат теряет свою силу. Свидетельство о тестировании становится недействительным. Это удивительно часто встречается в проектах с ограниченным бюджетом.
Нанесение слишком толстого слоя. Это удивляет людей. Большинство систем с тонким слоем термостойкого покрытия имеют максимальную толщину одного слоя DFT. Превышение — особенно в углах и recessed-частях, где покрытие склонно скапливаться — может привести к трещинам при первом тепловом цикле. Покрытие все еще расширяется, но треснувшая пленка теряет часть своих теплоизоляционных свойств.
Непроверка окна нанесения следующего слоя. Если термостойкое покрытие оставлено слишком долго перед нанесением верхнего слоя (или следующего слоя термостойкого покрытия), поверхность может стать слишком твердой для хорошего сцепления. Технический паспорт производителя указывает окно нанесения следующего слоя — обычно в часах при определенной температуре, и оно значительно сужается в жаркую погоду.
Несколько вопросов, которые нам задают
Могу ли я использовать таблицу DFT одного производителя с продуктом другого производителя?
Нет. Данные испытаний на огне являются продукт-специфическими. Таблица, полученная на основе тестов продукта А, недействительна для продукта В — даже если они выглядят похожими, даже если оба являются ‘тонкослойными термостойкими’, даже если они из одной химической группы. Если вы меняете производителя в середине проекта, вам нужны новые сертифицированные данные для нового продукта при тех же коэффициентах сечения и периодах огнестойкости.
Что делать, если мой коэффициент сечения находится между двумя значениями в таблице?
Интерполяция обычно допустима — большинство сертификационных органов позволяют линейную интерполяцию между соседними точками данных в тестовой таблице. Но обязательно проверьте конкретный сертификат продукта и применимый стандарт (EN 13381-8 или SCI P160 в контексте России). Некоторые сертификаты явно допускают интерполяцию; некоторые требуют использовать более консервативное значение. В случае сомнений используйте консервативное значение и задокументируйте предположение.
Как верхний слой влияет на эффективность термостойкого покрытия?
Верхний слой является частью сертифицированной системы — но он в основном влияет на защиту от коррозии и эстетику, а не на огнестойкость, при условии, что его толщина находится в пределах заданного диапазона DFT. Нанесение слишком толстого верхнего слоя теоретически может немного препятствовать расширению термостойкого покрытия, поэтому большинство сертификатов ограничивают толщину верхнего слоя. Обычно предел — 80–100 мкм полиуретана. Проверьте конкретный сертификат.
Требуются ли разные расчеты для полых секций (CHS/RHS)?
Да — и их стоит специально отметить. Полые секции не имеют доступа к внутренней части для защиты от огня, поэтому воздействие огня — только снаружи. Но расчет периметра нагрева меняется в зависимости от того, запечатаны концы или открыты. Кроме того, некоторые термостойкие продукты сертифицированы специально для полых секций, а другие — нет. Поведение расширения шлака внутри полого профиля отличается от открытой секции. Всегда подтверждайте сертификацию полых секций у производителя перед спецификацией.
Нужна спецификация DFT для вашего проекта?
Отправьте нам ваш график металла — размеры секций, условия воздействия, требуемый период огнестойкости и применимую кривую огня — и мы подготовим проектную спецификацию DFT бесплатно. Мы производим термостойкие системы, рассчитанные на 60, 90 и 120 минут по стандартам BS 476 Part 21 и UL 1709, с полными сертификатами испытаний третьих сторон.
Связанные материалы, которые могут быть полезны:
- Руководство по толщине огнеупорных покрытий (более широкий обзор): Руководство по толщине огнеупорных покрытий для стальных конструкций.
- Термостойкое покрытие для стали — полное руководство: Огнестойкое покрытие на основе вспучивающихся веществ для стали: руководство по рейтингам 60/90/120 мин.
- UL 1709 против BS 476 — какой стандарт применяется к вашему проекту: Стандарты огнезащитных покрытий: UL 1709 против BS 476 — объяснение.
- Пассивная против активной противопожарной защиты — понимание системы: Пассивная противопожарная защита против активной противопожарной защиты.
Отправьте ваше расписание стали и детали проекта через форму запроса проекта и наша техническая команда ответит с конкретными спецификациями DFT для раздела.
