Resultat av försök med brandskyddsfärg Robert Jansson McNamee, robert.mcnamee@sp.se, efter 1 dec robert.mcnamee@brandskyddslaget.se SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut
Brandskyddsfärgssystem på stål, varför?
Ett viktigt meddelande! A) Om man lägger på för ett för tjockt lager med brandskyddsfärg (tjockare än vad som finns i godkännandet) finns en mycket stor risk att färgen faller av när den börjar svälla! B) Enligt Eurokoden för stål (EN 1993-1-2) skall den Europeiska provningsmetoden ligga till grund för dimensionering av skydd för stål!! (En slide från Brandskydd 2014)
Standardbranden definieras med hjälp av en definierad tidtemperaturkurva och ett sätt att mäta en sorts effektiv temperatur
Standardbranden definieras med hjälp av en definierad tidtemperaturkurva och ett sätt att mäta en sorts effektiv temperatur Används för att styra ugnar där lågorna från det brinnande bränslet aldrig nuddar objektet och mycket av uppvärmningen sker via strålning i ett transparent medium (gaseldade ugnar)
Finns det något annat är standardbranden?
Rumsbranden i mindre rum - börjar ofta som brandplym och takplym - kan sedan utvecklas till en ventilationskontrollerad brand där varaktighet och temperatur primärt beror på + öppningsfaktorn + bränslemängd + inneslutningens termiska egenskaper
Experimentellt underlag för iterationsprocessen för att ta fram kurvorna Testserie B, Kawagoe (Japan) Testserie D, Ödeen (SP) Testserie A, Sjölin (FOA) Testserie C, Ödeen (KTH)
Takplym - tidiga skedet - stora rum - bandspridning Brandplym
Kort historik - Brandskyddsfärg kallas intumescent paint på engelska
Kort historik - Brandskyddsfärg kallas intumescent paint på engelska - Intumescent från det latinska ordet intumescere vilket betyder att svälla upp
Kort historik - Brandskyddsfärg kallas intumescent paint på engelska - Intumescent från det latinska ordet intumescere vilket betyder att svälla upp -Fourth of July Snake
Kort historik - Brandskyddsfärg kallas intumescent paint på engelska - Intumescent från det latinska ordet intumescere vilket betyder att svälla upp -Fourth of July Snake - Patenterat 1938 som brandskydd av trä
Började användas i större skala i början på 70-talet
Standardiserad provning NT Fire 021 EN 13381-4 SS-EN 13381-8 :2013 Utvärdering av Physical performance sedan thermal performance
SS-EN 13381-8 :2013 Grafiska metoden Variabeltlambdametoden Konstantlambdametoden Numerisk regressionsanalys
Experimentel studie -Konkalorimetertester -Takplymsscenario -Brandplymsscenario -Standardiserade ugnstester Alla tester körda hos SP Fire Research AS i Trondheim Norge
Provkroppar Tvärsnitt: 150 x 150 mm Längd: 0,15 eller 1 m Godstjocklek : 10 mm Sektionsfaktor*: 105 Blästradeinnan målning *Omkrets genom tvärsnittsarean
Brandskyddssystem - 4 anonyma system från den nordiska markanden testade enligt den europeiska metoden, A-D
Brandskyddssystem - 4 anonyma system från den nordiska markanden testade enligt den europeiska metoden, A-D - tjocklekar på primer och topcoat från bifogade instruktioner
Brandskyddssystem - 4 anonyma system från den nordiska markanden testade enligt den europeiska metoden, A-D - tjocklekar på primer och topcoat från bifogade instruktioner - tjocklek på brandskyddsfärgen från säljarens dimensioneringsdiagram valda för att uppnå 60 minuters brandmotstånd med den dimensionerande temperaturen 550 o C.
Brandskyddssystem - 4 anonyma system från den nordiska markanden testade enligt den europeiska metoden, A-D - tjocklekar på primer och topcoat från bifogade instruktioner - tjocklek på brandskyddsfärgen från säljarens dimensioneringsdiagram valda för att uppnå 60 minuters brandmotstånd med den dimensionerande temperaturen 550 o C. - enligt godkännandena kan man måla mellan 26-138 % tjockare lager med de testadesystemen på det valda tvärsnittet.
Konkalorimetertester, 30 och 50 kw/m 2 Mätningar -temperaturer i stålet -film med uppsvällningsförlopp
Takplymsscenario
Upwards velocity between specimens Brandplymsscenario 14 12 10 Velocity [m/s] 8 6 4 Test 7 DP A Test 7 DP B Test 8 DP B 2 0 0 10 20 30 40 50 60 Time [Minutes] McCaffreys plymekvation ger mellan 7,4-8,3 m/s beroende på val av referenspunkt
Standardiserade ugnstester - Korta obelastade balkar enligt EN 13381-8
Testmatris Test metod System Totalt antal test ISO 5660-1:2015, Konkalorimeter A-D, X 24 30 kw/m 2 and 50 kw/m 2 EN 13381-8:2013, obelastad balk A-D, X 10 Takplymscenario A-D, X 6 Brandplymscenario A-B 2
No protection system Inga brandplymstester Temperature [ o C] 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 X1 AVG furnace X1 MAX furnace X2 AVG furnace X2 MAX furnace X3 AVG ceiling jet scenario X3 MAX ceiling jet scenario X4 AVG ceiling jet scenario X4 MAX ceiling jet scenario X5 AVG ceiling jet scenario X5 MAX ceiling jet scenario 100 0 0 10 20 30 40 50 60 Time [Minutes] X6 AVG ceiling jet scenario X6 MAX ceiling jet scenario Cone tests 30 kw/m2 Cone tests 50 kw/m2
System A AI AVG Furnace 1000 AI MAX Furnace Det system som svällde mest och isolerade bäst i kontesterna Primern som levererades var inte den som används vid den standardiserade provningen. (upptäcktes under genomförandefasen) Temperature [ o C] 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 0 10 20 30 40 50 60 Time [Minutes] AJ AVG Furnace AJ MAX Furnace AM AVE ceiling jet scenario AM MAX ceiling jet scenario AN AVE ceiling jet scenario AN MAX ceiling jet scenario AK AVE fire plume scenario AK MAX fire plume scenario AL AVE fire plume scenario AL MAX fire plume scenario Cone tests 30 kw/m2 Cone tests 50kW/m3 550 C
System B Det system som svällde näst mest under kontesterna (50kW/m 2 ) Temperature [ o C] 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 BI AVG furnace BI MAX furnace BJ AVG furnace BJ MAX furnace BM AVG ceiling jet scenario BM MAX ceiling jet scenario BN AVG ceiling jet scenario BN MAX ceiling jet scenario BL AVG fire plume scenario BL MAX fire plume scenario BK AVG fire plume scenario 100 0 0 10 20 30 40 50 60 Time [Minutes] BK MAX fire plume scenario Cone tests 30 kw/m2 Cone tests 50 kw/m3 550 C
System C Temperature [ o C] 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 0 10 20 30 40 50 60 Time [Minutes] CI AVG furnace CI MAX furnace CJ AVG furnace CJ MAX furnace CK AVG ceiling jet scenario CK MAX ceiling jet scenario CL AVG ceiling jet scenario CL MAX ceiling jet scenario Cone tests 30 kw/m2 Cone tests 50 kw/m2 550 C
System D Temperature [ o C] 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 0 10 20 30 40 50 60 Time [Minutes] DI AVG furnace DI MAX furnace DJ AVG furnace DJ MAX furnace DK AVG ceiling jet scenario DK MAX ceiling jet scenario DL AVG ceiling jet scenario DL MAX ceiling jet scenario Cone tests 30 kw/m2 Cone tests 50 kw/m2 550 C
Ugnstester 1000 Unprotected steel 900 Unprotected steel System A specimen1 AVE 800 System A specimen1 MAX Temperature [ o C] 700 600 500 400 300 200 System without loss of adhesion System A specimen2 AVG System A specimen2 MAX System B specimen1 AVG System B specimen1 MAX System B specimen2 AVG 100 System B specimen2 MAX 0 0 10 20 30 40 50 60 Time [Minutes] Typical temperature system C and D Design temperature 550C
Slutsatser -Två av fyra system fungerade mycket dåligt jämfört med vad de var godkännda för. Vidhäftningsproblem trots att mellan 26-138% tjockare lager är tillåtet för de fyra systemen.
Slutsatser -Två av fyra system fungerade mycket dåligt jämfört med vad de var godkännda för. Vidhäftningsproblem trots att mellan 26-138% tjockare lager är tillåtet för de fyra systemen. -Dubbelkolla att leverantören säljer en system där primer, brandskyddsfärg och topcoat är godkännda tillsammans!
Slutsatser -Två av fyra system fungerade mycket dåligt jämfört med vad de var godkännda för. Vidhäftningsproblem trots att mellan 26-138% tjockare lager är tillåtet för de fyra systemen. -Dubbelkolla att leverantören säljer en system där primer, brandskyddsfärg och topcoat är godkännda tillsammans! -Ad hoc testerna var ej utslagsgivande i denna studie men i dessa kan man karakterisera och regelera flödet kring provkropparna vilket ej kan göras på ett vettigt sätt när man kör ugnsprovning
Fortsatt forskning/utveckling - inverkan av olika upphettingsscenarier - definition av en bättre metod för att utvärdera vidhäftning
Robert Jansson McNamee, robert.mcnamee@sp.se, efter 1 dec robert.mcnamee@brandskyddslaget.se Tack för uppmärksamheten!