Ulike isolasjonsklasser og hvilke materialer som kan benyttes i .h.t. Norsok M-004

Definisjon av de ulike isolasjonsklassene

Når oppstår en brann?

For at en brann skal oppstå må vi ha på samme sted, til samme tid og i riktig blanding:

• Brennbart materiale
• Oksygen
• Høy nok temperatur

Brannforløpet kan deles inn i tre faser

• Startfasen
• Flammefasen
• Kjølefasen

Startfasen
Brannen sprer seg rolig innenfor et lite avgrenset område. Hastigheten på utviklingen av brannen er avhengig av hvilket materiale som det brenner i. En brann i denne fasen kan normalt sett enkelt stoppes ved bruk av brannslukningsutstyr, fjerne oksygentilførselen eller eventuelt kjøle ned eller fjerne det brennbare materialet. For å unngå store brannskader på materiell må brannslukkingen begynne i denne fasen.

Flammefasen
Brannen begynner å spre seg til andre materialer og det skjer en overtenning. Brannen fortsetter imidlertid å danne brennbar gass som ikke forbrennes. Uten fornyet tilgang på oksygen dør brannen ut, men ved fornyet tilgang på oksygen og spesielt ved rask tilgang, vil brannen kunne utvikle seg eksplosjonsartet. Rommet blir overtent.

Kjølefasen

Når alt brennbart materiale er utbrent starter avkjølingsfasen. Rester av brent materiale ulmer og temperaturen synker langsomt. (Under en illustrasjon av fasene som en funksjon av tid og temperatur.)

Hensikten med brannisolering er å redusere varmetilførsel og sikre at temperaturen på rør, tanker og utstyr er lavere enn spesifisert kritisk temperatur for et gitt branntilfelle. Dersom branntilfellet og kritisk temperatur ikke er spesifisert, skal denne temperaturen settes til 400°C i en hydrokarbonbrannsituasjon med en varighet på 30 min i samsvar med ISO 834 (alle deler)

Det skilles normalt sett mellom to ulike brannscenarioer:

• Væskedamsbrann (pølbrann). Temperaturen når raskt over 1100 °C.
• Jetbrann (Gassbrann). Temperaturen når 1200 - 500 °C.

I begge typer er det hydrokarboner som brenner og temperaturen stiger fort til ca. 1000 °C.

Brannisolering blir normalt sett utført for å sikre integriteten til installasjonen eller anlegget frem til de aktive brannsystemene er koblet inn, det skal dog ikke inkluderes noen effekt fra de aktive systemene, når behov og mengde brannbeskyttelse beregnes.

Materialer og metoder brukt som brannisolasjon skal være testet og godkjent. Branntestingen skal sikre at alle viktige og relevante utførelsesdetaljer dokumenteres og følges. For penetrasjoner stilles krav til sertifisering (sertifikat) av produktet etter gjennomført testing. Testing skal utføres i henhold til internasjonale testprosedyrer :

• Jetbrann testet etter ISO 22899
• ISO 834 benyttes for testing av produkter med krav til oljebrann/væskedambrann
• IMO RES. A. 754(18) benyttes for testing av produkter med krav til cellulosebrann

En DAL skal beskrive den tøffeste eller alvorligste tilfeldige belastningen et system skal kunne motstå i løpet av en bestemt periode for å kunne tilfredsstille de forhåndsdefinerte akseptkriteriene for risiko. Den dimensjonerende belastningen skal ikke føre til tap av sikkerhetsfunksjoner eller lokal eskalering av hendelsen. Brann og eksplosjon er en del av belastningene definert som DAL. Krav til bærende konstruksjoner og branninndelinger. Integriteten må bevares slik at sprekker og hull ikke utvikler seg i dekk og skott som gjør det mulig for flammer og varme gasser å trenge gjennom. Isolasjon må bevares slik at gjennomsnittstemperaturen på den ikke-eksponerte siden ikke øker med mer enn 140 °C over den opprinnelige temperaturen.

Hovedoppgavene til en branncelle er:

• Sikre at en brann eller en eksplosjon ikke sprer seg inn i et omkringliggende område
• Skal minimum skille mellom hovedområdene (boligområde og prosessområde)
• Skille områder med viktige sikkerhetsfunksjoner (kontrollrom, elektrorom etc.) fra andre områder
• Skille områder med høy brannrisiko (prosessområde) fra andre områder
• Forbli intakte ved en eventuell brann

Branntesten foregår slik at prøvestykker blir utsatt for temperaturer som tilsvarer standard tid-temperatur kurver for en hydrokarbonbrann eller en cellulosebrann. Prøvestykkene blir testet i en lukket ovn. Prøvestykket skal ligne mest mulig på konstruksjonen som er tenkt brukt. (ISO 834-1). Prøvestykket skal ligne mest mulig på konstruksjonen som er tenkt brukt. Når prøven ikke kan testes i full størrelse, skal prøvestørrelsen være i samsvar med teststandarden for de enkelte elementene. Standard tid-temperatur kurve for en hydrokarbonbrann er en jevn kurve trukket gjennom følgende ovn temperaturer (I henhold til ISO 834):

Standard tid-temperatur kurve for en cellulosebrann er en jevn kurve trukket gjennom følgende ovn temperaturer, I henhold til IMO A.754(18):

Hva tåler materialene
Stål mister sin bæreevne fort ved oppvarming:

• 350 °C: Kritisk temperatur for spennstål i betong
• 500 °C: Styrken omtrent halvert. Kritisk temperatur for konstruksjonsstål
• 1000 - 1200 °C: All bæreevne tapt (nye analyser viser økt bæreevne i forhold til temperatur på stål - opp mot 1200 °C)

Aluminium tåler mindre oppvarming:

• 200 - 250 °C: Kritisk temperatur

Betong er en dårlig varmeleder. Raske temperatursvingninger fører til avskallinger. Mest skader på fersk og fuktig betong. Armeringsjern minsker i styrken, avhengig av tid, temperatur og overdekning. Særlig alvorlig ved forspent armering.

Branntester av strukturer, for å bestemme brannmotstand bidraget til de ulike passiv brannsystemene som benyttes, er regulert i ISO 834. ISO 834 er oppbygget slik:

• ISO 834-1: Generelle krav
• ISO 834-3: Kommentar til testmetode og testdataapplikasjon
• ISO 834-4: Spesifikke krav til bærende vertikale skilleelementer
• ISO 834-5: Spesifikke krav til bærende horisontale skilleelementer
• ISO 834-6: Spesifikke krav til bjelker
• ISO 834-7: Spesifikke krav til kolonner
• ISO 834-8: Spesifikke krav til ikke-bærende vertikale skilleelementer
• ISO 834-9: Spesifikke krav til ikke-bærende horisontale separasjonselementer
• ISO 834-10: Metode for å bestemme bidraget av påførte beskyttelsesmaterialer til strukturelle metallelementer
• ISO 834-11: Metode for å vurdere bidraget til anvendt beskyttelsesmateriale til strukturelle metallelementer
• ISO 834- avsnitt 1, angir testmetode for prøving av brannmotstand for ulike bygningsdeler, når disse utsettes for standard branneksponering.
  

Avsnitt 10, beskriver ytelseskriteriene for bæreevne, integritet og isolasjonsevne som følger:

Bæreevne
Defleksjon og sammentrekning i prøvestykket kan ikke overstige visse grenseverdier. Disse er angitt som funksjon av dimensjonsmål på prøvestykket.

Integritet
Det regnes som integritetsbrudd dersom et bomullsstykke antennes på ueksponert side, eller det er spalter av en viss størrelse i prøvestykket, eller hvis det er vedvarende flammer på ueksponert side.

Isolasjonsevne
Gjennomsnittlig temperaturøkning på ueksponert side av prøvestykket skal ikke overstige 140 °C, og maksimal temperaturøkning skal ikke overstige 180 °C.

Materialer som benyttes i brannskille klasse H og A, skal testes av et internasjonalt eller nasjonalt anerkjent laboratorium eller testinstitutt. Gjennomføringer i brannskiller, inkludert materialer og monteringsmetode, skal være lik de som brukes under test.

Gjennomføringer skal ikke redusere styrken, integriteten eller isolasjonsegenskapene til en brannskille.

Stålrammen (sleeve) kan være av karbonstål, galvanisert eller rustbestandig stål, uavhengig av stålkvaliteten brukt i test. Stålrammen (sleeve) som ble sveist til testoppstillingen, skal være sveist. Dersom den boltes til testoppstillingen, kan stålrammen enten være boltet eller sveist. Stålrammer som har blitt testet symmetrisk, bør monteres med tilnærmet like deler på hver side av brannskillet.

Gjennomføringer i brannskiller skal monteres på samme måte og med samme type isolasjon i forseglingen som ble brukt under laboratoriebranntesten. Imidlertid kan brannisolasjonen til skott og dekk som blir penetrert, være av hvilken som helst godkjent type.

Gjennomføringer i brannskiller som har blitt testet med eksponering bare på den ene siden, skal monteres på tilsvarende måte.

Gjennomføringer i brannskiller som monteres både i dekk og skott, skal testes for begge typer skiller, og i tillegg, for singel-og multigjennomføringer. Minste og største størrelse (lengde x bredde, tverrsnittsareal eller diameter) skal testes. Tetting av rørgjennomføringer større enn de som er testet, aksepteres ikke.

Produsenter av tetnings materialer skal fremskaffe typiske installasjonstegninger som viser alle installasjonsbegrensninger utført under testen. Det skal refereres til disse tegningene på typegodkjenning sertifikatet.

Installasjonstegninger for alle produkter brukt skal være inkludert i penetrasjonsdossieret. Tegningene skal minst inneholde følgende informasjon:

• installasjonsbegrensninger
• minste og største rammedimensjon (sleeve)
• installasjonssymmetri
• minste og største rørdiameter
• minste avstand mellom rør (multiple)
• minste avstand mellom rør og ramme (sleeve)
• branneksponert side

I tillegg til brannskillekrav kan det være andre krav som må vektlegges.

Dersom en gjennomføring er i et område der det kan oppstå en jet-brann, må dette tas hensyn til, når en velger løsning. Tilsvarende, når en gjennomføring er i et område med definerte eksplosjonsbelastninger, må dette også tas hensyn til, når løsningen velges. Ved tilleggskrav til jetbrann eller eksplosjonsmotstand skal produktenes egenskaper dokumenteres for dimensjonerende laster. Det finnes også skiller som har krav til at gjennomføringen skal være enten gasstett eller vanntett.

Metode for fastsettelse av dimensjonerende eksplosjonslaster. Før eksplosjonslastene bestemmes skal konsekvenser av en eksplosjon som anses som uakseptable for innretningen fastslås. Slike konsekvenser kan være:

• Totalt sammenbrudd av konstruksjonen
• Brudd på eller uakseptabel deformasjon av eksplosjonsbarrierer
• Uakseptabel skade på utstyr p.g.a. deformasjon av dekk
• Uakseptabel økning av ulykkens omfang og intensitet p.g.a. deformasjon av utstyr som inneholder hydrokarboner
• Uakseptabel skade på sikkerhetsutstyr eller sikkerhetssystemer som skal fungere etter eksplosjonen

Eksplosjonslasten skal fastsettes på grunnlag av et konservativt utvalg av et bestemt antall scenarier.