汽车运输船闭式滚装处所危险区域划分解析

　　摘 要：汽车运输船危险区域，特别是闭式滚装处所危险区域的划分是该种船型设计中一项重要的工作，将对滚装处所的总体布置、通风布置以及电气设备的选型产生重大影响。针对该问题，从基本概念、设计要点以及影响危险区域划分的两个争议点，对SOLAS及各船级社的相关规范要求进行剖析，总结了该种船型闭式滚装处所危险区域划分和电气设备选型的基本思路和方法。为设计提供重要的参考依据。
　　关键词：汽车运输船；危险区域；危险源；油气向下渗透
　　汽车运输船（PCTC）由于载运货物的特殊性，其闭式滚装处所危险区域的划分会对船舶的总体布置，风道布置，电气设备选型产生较大的影响，但由于SOLAS、IEC等规则标准中对汽车运输船船危险区域的划分都没有明确和详细的要求，这就导致各船级社在审图过程中对汽车运输船船危险区域划分的理解和解释存在不同程度的差异，有些差异会对船舶总体布置和成本造成重大影响。本文结合某船厂设计建造，RINA船级社审图的7800PCTC汽车运输船船，就该问题进行剖析，为同类船型闭式滚装处所危险区域的划分提供参考。
　　1 危险区域划分的目的
　　危险区域划分的目的是根据相关规范规则的要求，将船舶存在的爆炸性危险的区域定义出来，确定危险等级，从而尽量避免电气设备安装在这些危险区域内，如无法避免时，需根据危险区域等级和IEC60092出版物的要求，按照电气设备的防爆型式、防爆等级、温度级别、防护等级等因素，正确选用适合在这些危险区域安装的电气设备，从而减少船舶发生爆炸性危险。
　　2 基本概念
　　2.1 汽车运输船 （PCTC）
　　本文讨论的“汽车运输船 （Pure Car and Truck Carrier）”为：载运油箱中有自用燃料的机动车辆的船舶，不载运人员。
　　2.2 危险区和扩大危险区
　　船舶的危险区域按IEC60092-502/ IEC60092-506标准，分为0区、1区和2区（ZONE 0， ZONE 1， ZONE 2），其定义如下：
　　0区（ZONE 0），系指在正常情况下爆炸性气体混合物，连续的、短时间频繁的出现或长时间存在的场所；
　　1区（ZONE 1），系指在正常运行和操作情况下可能会出现爆炸性气体的区域；
　　2区（ZONE 2），系指在正常运行和操作情况不太可能会出现爆炸性气体，即使出现，
　　也仅仅是偶尔并且短暂出现的区域；
　　其中0区和1区为危险区， 2区为扩大危险区，汽车运输船闭式滚装处所的危险区域仅包含1区和2区两类处所。
　　3 设计要点
　　3.1 闭式滚装处所危险源
　　该7800PCTC船既可载运油箱中有自用燃料的机动车辆，又可包装载运《国际海运危险货物规则》（简称IMDG或国际危规）中定义的危险品，但危险品与车辆不同时装载。由于涉及的危险品种类较多，因此在设计前期须与船东协商沟通，详细列出所需载运的危险品清单，这是危险区域划分的首要环节，也是全船设计的基础。
　　该7800PCTC船与船东确认的危险品包含以下几类：
　　①2.2类：不可燃、无毒气体；②2.3类：不可燃、有毒气体；③3类：闪点（闭杯试验）高于23 的易燃液体；④4.1类：易燃固体；⑤4.2类：可自燃物质；⑥4.3类：遇水可反应的固体和闪点（闭杯试验）高于23 的液体；⑦5.1类：氧化剂；⑧8类：腐蚀性固体和闪点（闭杯试验）高于23 的液体；⑨9类：杂项物质；
　　另根据IEC60092-506要求，须对电气设备采取安全措施的有包装的危险货物，包括《国际危规》中的以下类别货品：
　　①1类：爆炸品，但在装配组S中的1.4类爆炸品除外；②2.1类：压缩、液化或加压溶解的所有易燃气体；③3.1，3.2 类：闪点（闭杯试验）低于23 的所有易燃液体；④6.1类：闪点（闭杯试验）低于23 的所有有毒物质；⑤8类：闪点（闭杯试验）低于23 的所有腐蚀性液体。
　　对比上述两份清单，可以看出本船不载运任何《国际危规》中要求对电气设备采取安全措施的包装危险品，故在载运本船危险品清单所列的危险品时，其闭式滚装处所可视为安全区，仅需满足SOLAS中规定的每小时6次以上通风以及相关消防等要求即可。这样本船在进行闭式滚装处所危险区域划分时仅需考虑危险源为装载有自用燃料的机动车辆这种情况。
　　3.2 闭式滚装处所的通风设计
　　SOLAS规则对闭式滚装处所基本通风要求是每小时换气次数6次，闭式车辆处所内的电气设备和电缆应为适于在易爆炸性汽油和空气混合物中使用的型式（认可的防爆型设备），而根据SOLAS规则Ⅱ-2章 G部分 第20条 3.2.2项的要求：闭式滚装处所在甲板和每层车辆平台（如设有）以上高于450mm处，应允许装设加以封闭并受到保护以防止火星外漏的电气设备作为一种替代方式，但开口尺寸足以使汽油气体向下渗透的平台除外。采取上述替代方式的条件是在船上有车辆时，通风系统的设计和运转能够以每小时至少换气10次的速率对货物处所提供持续通风。
　　根据IACS UI SC42统一解释，电气设备外壳防护等级如达到IP55，就能有效阻止电火花外漏，因此，在闭式滚装处所内，如果通风系统连续运行且每小时换气次数不少于10次，则可在车辆甲板和每层车辆平台（如设有）以上高于450mm处，安装防护等级为IP55的非防爆电气设备。
　　由于绝大部分电气装置的安装高度是大于450mm的，所以本船闭式滚装处所采用了每小时换气次数不少于10次的通风设计，这样既满足载运危险品和车辆时对通风的要求，又大大减少防爆设备的选用，降低建造成本。
　　4 闭式滚装处所危险区域划分
　　根据上述分析以及相关规范规则，本船闭式滚装处所危险区域的基本划分如下图所示：
　　但实际上船级社审图过程中，在一些细节问题上，由于相关规范规则的不明确或者理解上的差异，往往会存在一些争议，这些争议对船舶的总体设计、通风布置和电气设备的选型等都会产生较大影响，主要有以下两点：
　　4.1 货物邻近处所危险区域的划分
　　本船在货物邻近处所设置有理货室、甲板梯道、应急逃生通道等甲板室，对于这些处所危险区域如何划分，在SOLAS规则和RINA船级社规范中均没有明确要求，但在退审意见中则要求这些区域的划分需参考IEC60092-506的要求。
　　对于货物处所甲板上设有甲板室的船舶，IEC60092-506出版物规定：
　　（1）甲板室内如有开口通向危险区，且无防止气体进入甲板室的有效措施，则该甲板室亦为危险区。除非上述甲板室设有自闭式气密门，且有自然通风，则该甲板室可定义为扩大危险区，如图2；
　　（2）甲板室内如有开口通向扩大危险区，且无防止气体进入甲板室的有效措施，则该甲板室亦为扩大危险区。除非上述甲板室设有自闭式气密门，且有自然通风，则该甲板室可定义为非危险区，如图3；
　　（3）如甲板室能提供正压保护，且设有自闭气密门（开口朝向正压区域），当正压保护失压时，在“有人驾驶/操纵位置”如驾驶室设置视觉和听觉报警，如正压保护不能马上恢复，应能切断该处所的电气装置，则该甲板室可定义为非危险区，如图4；
　　虽然船厂认为本船货物邻近处所所有甲板室的门槛高度均在450mm以上，理论上这些甲板室的开口都是通往扩大危险区的，参考上图二的示例，这些甲板室只需要配置自闭式气密门且提供自然通风即可认为这些甲板室是安全区。但实际上RINA船级社认为需在货物处所及其邻近处所设置两道自闭式气密门隔离的气锁区，或者按上图三的示例，采用一道自闭式气密门，并提供机械通风，形成正压保护且设有通风故障报警，这些相邻的甲板室才可视为安全区。
　　笔者也就此问题咨询了其他船级社，得到的答复也不尽相同，现将主要船级社的答复归纳如下，供参考：
　　CCS船级社：由于没有明确规范要求，相邻区域无需采用任何保护措施，都可视为安全区域；
　　GL船级社：规范没有明确要求，但一般不会视作危险区或扩大危险区；
　　DNV船级社：相邻区域的门槛高度大于450mm，设有自闭气密门（开口朝向正压区域），且处所内有正压通风，并提供通风故障报警，则可视为安全区域；
　　4.2 车辆甲板或平台上的开口尺寸的问题
　　SOLAS规则和RINA规范都有“开口尺寸足以使油气向下渗透的平台”的描述，汽车运输船通常会在非气密甲板上设置大量的绑扎孔以方便汽车的绑扎和固定，此外为方便不同高度车辆的运输，通常还会设置若干层可升降的车辆平台，对于上述两种设置了大量绑扎孔的固定甲板和可升降平台危险区域的划分，由于各船级社规范规则中并没有对开口尺寸予以明确，导致对此问题的界定也不一致。
　　相对来讲，GL规范虽没有明确开口尺寸，但对布置有绑扎孔的固定甲板和可升降平台都被认为是格栅甲板，足以使油气向下渗透，并有示意图予以明确，如下图5所示，因此对这种类型的甲板450mm以内的区域可以定义为ZONE 2区。
　　DNV规范以及新的DNV-GL规范均没有详细描述，但在审图过程中会明确细节要求，一般会认为布置有绑扎孔的可升降平台450mm以内的区域可以定义为ZONE 2区，但对设置大量绑扎孔的固定甲板则没有统一的标准，需根据提交的甲板开孔布置来定。
　　CCS船级社对设置了绑扎孔的固定甲板和可升降平台均认为是足以使油气向下渗透，因此对这些甲板和平台450mm以内的区域都可定义为ZONE 2区。
　　RINA船级社则认为布置有绑扎孔的可升降平台450mm以内的区域可以定义为ZONE 2区，但对布置有绑扎孔的固定甲板以上450mm以内的区域则需按ZONE 1区划分，原因很简单，因为规范只提到了平台而没有提及甲板。
　　5 闭式滚装处所电气设备选型考虑
　　对于装载《国际危规》中定义的危险品的滚装船，其闭式滚装处所以及邻近区域应按危险品的种类来确定电气设备的防爆型式、防爆等级及温度级别，而本船由于所载运的包装危险品类别无需对电气设备采取安全措施，故只需按RINA规范要求选型即可，如表1所示。
　　对于在危险区域1区内选用的电气设备的防爆要求没有争议，但对于危险区域2区所选用的电气设备，各船级社的看法和要求也有差异。在IACS统一解释中明确外壳防护等级如达到IP55以上，就能有效阻止火花的外泄，因此大部分船级社都认可在危险区域2区内采用防护等级为IP55以上的电气设备，但有些船级社会要求设备厂家提供声明，确保该设备在正常工作时表面温度不超过200 ，且不会产生火花。
　　另外值得注意的是，上述电气设备的选型是基于船舶主电源正常，货物处所通风正常的情况下的，而一旦船舶电源故障造成货物处所通风失去的话，如何保证货物处所的安全，这在SOLAS及各规范规则中都没有明确要求，需在设计阶段与船东和船级社协商沟通后确认。
　　6 结语
　　在7800PCTC船设计过程中，针对闭式滚装处所危险区域划分的几个关键点作了简单的剖析，这几点问题各船级社甚至各审图人员的观点原则都不一致，在同类型船舶的设计过程中会对设计人员带来很大困扰，因此，在设计之初就应该就总体布置、危险品载运类别，通风设计、电气设备选型等问题与船级社进行充分沟通，达成一致，以便后续设计能顺利进行，希望本文能对类似船型的设计提供帮助。
　　参考文献：
　　[1] 国际海事组织. 国际海运危险货物规则（IMDG）2008.
　　[2] 国际海事组织. 国际海上人命安全公约（SOLAS） 2009.
　　[3] RINA船级社. RINA Rules 2015.
　　[4] GL船级社. GL Rules 2011.
　　[5] IEC 60092-506， Electrical installations in ships - Part 506： Special features - Ships carrying specific dangerous goods and materials hazardous only in bulk 2003.
　　[6] IACS UI SC79. Certified Safe Type Electrical Equipment for Ships Carrying Dangerous Goods 2006.