標準解讀∣?GB/T 38302-2019 《防護服裝 熱防護性能測試方法》

　　文/張 燕 軍事科學院系統工程研究院軍需工程技術研究所

　　何晴芳 杜邦(中國)研發管理有限公司

　　1.標準修訂背景

　　在現代工業社會中，幾乎每天都有火災(建筑火災，油池火災，噴射火焰以及閃爆等)，造成重大財產損失及人員傷亡，在需要熱防護領域，作業人員可能因為防護不當遭受了不同程度的燒傷，甚至是死亡。在研究了許多燒傷事故后，發現很多嚴重的燒傷源于服裝的燃燒和熱能的傳導。燃燒服裝下皮膚的燒傷程度常常比直接暴露的皮膚更嚴重。如果失火現場人員所穿著的服裝具有符合標準要求的阻燃及熱防護性能，其抗對流熱和輻射熱時間越長，在火災中逃出和得救的機會也就越大，所遭受燒傷概率也會越少。因此增強紡織材料抗對流熱和輻射熱性能，才是阻燃防護服應考慮的最主要因素。2009年正式實行的我國阻燃服的技術標準中將熱防護性能測試要求作為主要技術指標之一。但隨著技術的發展和國際標準的更新，非常有必要制定一個對于設備儀器的詳細說明和統一測試方法的獨立標準。制定一個統一的測試方法標準，既是對阻燃防護服標準的補充，也為其它與熱防護相關的防護附件作為參考，并且及時與國外最新的測試技術保持一致，既填補了我國對于熱防護部分的測試方法標準空白，又能準確地把握住國外先進的防護技術，掌握發展的趨勢，更好更有效保障熱防護作業人員的職業安全與健康。

　　GB/T 38302-2019《防護服裝 熱防護性能測試方法》為國內首次制定，形成完善規范的熱防護性能測試國家方法，提高我國在此領域的技術水平，同時為阻燃熱防護產品的熱防護性能提供了技術的保障。將對我國的個人熱防護用品的生產、銷售、研發、檢驗、監督等具有指導作用。本標準的發布和實施，對提高我國熱防護產品的性能將起到關鍵的促進作用。

　　2.標準適用范圍

　　GB/T 38302-2019《防護服裝 熱防護性能測試方法》規定了熱防護材料的熱防護性能值和熱防護性能評估的測試方法，包含了測試原理，測試人員健康和安全的考量，設備和材料的準備，校準和維護保養的要求以及測試的步驟和計算方法等。適用于單層或多層材料的熱防護性能測試和熱防護性能評估。主要應用于暴露在對流及輻射熱綜合的從業人員熱防護材料的性能測試和評估，是GB 8965.1-2009《防護服裝 第一部分 阻燃防護》和GA 10-2014 《消防員滅火防護服》等標準的配套測試方法。

　　但是本標準的測試方法不適用于只有高溫、隔熱要求的隔熱服，熔融金屬沖擊的焊接服和大量熔融金屬潑濺的金屬冶煉時穿著的隔熱服等。

　　進行本標準的測試之前，需要對材料的阻燃性能進行評估，對于非阻燃性能的，遇高溫或火焰容易熔融或滴落的材料禁止使用本測試方法。

　　3.主要技術內容

　　GB/T 38032標準中的測試方法，是試樣暴露在恒定熱通量的熱源上(熱源包含了對流和輻射熱兩種)傳遞到銅量熱傳感器上的熱能隨時間變化的傳熱反應曲線與二度燒傷曲線(即Stoll曲線)的交點或相切點的時間來確定熱防護性能值(TPP)和熱防護性能評估(TPE)。這個測試方法優于阻燃測試的原因是將皮膚容忍度考量在內，要求材料具有阻燃性能的同時也必須有隔熱性能，符合實際情況的需求，是評估材料阻燃熱防護性能的重要指標。其中熱防護性能評估能作為與假人轟然測試相關聯的材料測試方法，能成為服裝整體測試前的預評估方法。GB/T38302標準參考諸多國際先進標準的基礎上，驗證每一項測試設備的參數設定，逐一選用制定，并融入了最新的科研技術。主要體現在以下幾個方面：

　　3.1.測試設備的設定

　　測試設備的參數設定對于測試方法的精準性是一個關鍵的項目。GB/T38032 參考美國ASTM F 2700-2008《阻燃服材料在持續加熱狀態下動態的傳熱性評估的標準測試方法》和ASTM F 2703-2008《阻燃服材料在預計燒傷率狀態下動態的傳熱性評估的標準測試方法》，對于測試設備的各個參數都經過考量后確定。例如火焰燈(即對流熱)的設定，經過標準的熱流計的校準發現其不同的角度對設備的熱通量(即對流和輻射熱)的穩定性有著極大的影響，會導致實驗的重復性和重現性的差異。因此通過使用不同的熱流計對同一種的火焰燈的能量進行校準，實驗結果(見表1)發現采用20?~30?的火焰燈位置能帶來更穩定的對流熱能量，因此在標準中區別于美國標準的45?的規定，要求火焰燈的角度在20~45之間，規定火焰的外焰需集中于測試樣品的中心點。

　　表1 標準熱流計對不同火焰燈角度的校準數據

　　3.2.測試傳感器的校準

　　熱防護性能的測試的校準在國際標準中均以標準熱流計計量輻射熱的熱能范圍來完成。這只能解決標準熱源的穩定問題，卻不能解決設備的校準問題。此套設備的關鍵附件傳感器的精準性才是校準的核心部件，但如何校準傳感器，這是多年來一直沒有解決的問題。GB/T 38302-2019創新性的提出傳感器的校準。方法是先進行新的傳感器的輻射熱校準備用(即為空白傳感器)。校準分為三種能量范圍的標準輻射熱，(13±2) kW/m2、(33±4)kW/m2和(84±2)kW/m2。只要此傳感器與標準的輻射熱源的誤差范圍在5%之內即為可接受的狀態。第二步是通過校準后的空白傳感器校正設備上的對流和輻射熱源在(84±2)kW/m2能量范圍。然后撤下空白傳感器，將使用中的傳感器放置在對流和輻射熱源上，查看傳感器上的數據是否在(84±2)kW/m2范圍內，如果超出范圍即為失效。由于是創新性的，為驗證空白傳感器與標準輻射熱源校準的有效性，找尋了多個傳感器進行了驗證和校準，證實此校準方法的可行性。具體的數據和波動范圍見表2。這種空白傳感器的校準可以解決兩個問題，其一是驗證傳感器的有效性，其二是驗證設備的有效性，從而解決測試方法的校準問題。

　　表2 在不同輻射能量范圍下空白傳感器的校準數據

　　3.3.實驗室之間的比對

　　驗證測試方法的標準參數設定的有效性，莫過于做實驗室之間的比對。參照國際標準的流程，測試方法需要驗證測試數據的重復性和重現性，就需要做實驗室之間的比對，比對的實驗室的范圍越廣，測試設備的類型越多，才能更好的協調數據的穩定性，驗證測試參數制定的有效性。因此GB/T 38302-2019首次邀請了各大實驗室參與比對實驗，這其中包括了國家級的研究院，設備供應商，材料測試實驗室和服裝生產廠商，比對的樣布也從單層面料到多層面料，數據的范圍也較廣，在比對中也發現了設備中傳感器的制作對于測試數據的重現性有較大影響，如隔熱板的厚度，太厚的隔熱板傳輸熱量響應遲緩，測試數據的范圍較小時造成的波動大，因此在標準中明確規定了隔熱板厚度誤差范圍不能超過2mm。改進后的實驗室重新做了一輪比對測試后，終于具有良好的重現性和重復性。以下的兩張表格列出了幾家實驗室在做這兩個方法時的數據和分析數據。方法二熱防護性能評估(TPE)因是估計值僅做參考，不進行實驗數據的分析。

　　表3 實驗室的比對數據(TPP)

       表4   實驗室的比對數據（TPE）

　　注：1-1020g/m2 芳綸斜紋織物，藏青色，共5層

              2-1020g/m2 芳綸斜紋織物，藏青色，共5層

              3-樣品共4層，分別是：200 g/m2 芳綸斜紋織物，土黃色

                                    200 g/m2芳綸斜紋織物，藏青色

                                    200 g/m2芳綸毛氈，淡黃色

                                    200 g/m2 芳綸斜紋織物，藏青色

　　4 結束語

　　這次GB/T 38302-2019的制定，主要是以先進性，規范性，科學性和嚴謹性為原則，參考最新的相關國際及其他國家標準，結合中國的實際使用情況來制定設備的參數，測試的條件。細致梳理和驗證各類標準中的參數設定的有效性，或繼續沿用，或加以改進，而非盲目抄寫。并在此過程中，創新性的提出了設備有效校準的方法和過程。在標準完成前通過反復的比對，以驗證參數制定的實效性和可行性。新標準對于規范熱防護測試方法的設備和操作流程等，能為市場監督提供一把更精準的尺子，以完善我國的阻燃熱防護裝備的體系，引領行業健康規范發展具有重要的實踐意義。

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