CPCA標準《印制電路板工廠防火規(guī)范》介紹

王小娟 蘇新虹 孫 睿 王 鋒

（珠海方正印刷電路板發(fā)展有限公司，廣東 珠海 519175）

1 標準編制意義

近年來，印制電路板（以下簡稱印制板或PCB）工廠頻繁發(fā)生火災事故，不僅給企業(yè)財產和公司運營帶來嚴重影響，同時也給整個印制板行業(yè)帶來不利影響。據(jù)張迪等人[1]統(tǒng)計，自2014年初至2016年6月，共發(fā)生28起火災事故，其中由電氣設備引起的火災15起，易燃品火災6起，用火不慎引起的火災1起，因員工操作不慎引起的火災1起，另有5起火災原因不詳。2016年6月至今，據(jù)不完全統(tǒng)計，印制板相關工廠共發(fā)生火災12起。從火災起因來看，由電氣設備引起的火災4起，由施工或用火作業(yè)引起的火災3起，由廢氣塔引起的火災3起，由烘箱高溫引起的火災1起，另有1起原因不詳。從火災發(fā)生的區(qū)域來看，發(fā)生在電鍍的火災4起，發(fā)生在頂樓廢氣塔的火災3起，發(fā)生在施工地點的火災2起，發(fā)生在阻焊的火災1起，發(fā)生在配電房的火災1起，另有1起火災位置不詳。一般初起火災會引燃附近的可燃固體、易燃化學品或可燃氣體，靠近排風管道的還會沿管道迅速蔓延。

目前，國內對建筑設計防火和化學品貯存及防火、防爆等都有標準及規(guī)范，可理解為通用性的防火規(guī)范，但是沒有針對印制板工廠制訂的防火規(guī)范。鑒于PCB工廠的工藝流程長、?；贩N類及各類電氣設備繁多、人員操作崗位多等特點，一旦發(fā)生火災蔓延速度快、撲救難度大、人員疏散困難等特殊性，需要一份專用的防火規(guī)范以供印制板工廠參考使用，以減少火災事故的發(fā)生。在此背景下，中國電子電路行業(yè)協(xié)會（CPCA）標準化技術委員會立項編制《印制電路板工廠防火規(guī)范》。

2 標準編制歷程

2016年6月，CPCA標準化工作委員會發(fā)起制定團體標準《印制電路板工廠防火規(guī)范》。本標準由珠海方正擔任工作組組長，另共招募其他10家企業(yè)共同編制。在近一年的工作中，工作組對消防標準和市場做了充分的了解和調研，并在2018年1月5日召開了工作組第一次會議。會議明確了標準框架及編制進度，并將工作組分為4個小組同步進行標準制定工作。

于2018年5月完成了分組初稿的提交。根據(jù)各分組提交的初稿，以及進一步的資料收集調研，組長單位重新調整了第一次會議制定的框架稿，在工作組內征集意見，補充形成了工作組初稿。2018年8月，在湖北宜昌召開了框架面審會，會后根據(jù)面審會意見重新調整了框架，并根據(jù)新的框架修改了工作組初稿。又由CPCA標準化工作委員會主審兩次審核和修改，于2019年3月形成了《印制電路板工廠防火規(guī)范》工作組討論稿。

2019年4月，CPCA標準化工作委員會在行業(yè)內發(fā)起了第一次行業(yè)征求意見。2019年5月，根據(jù)第一次行業(yè)征求的意見進行修改并于6月形成行業(yè)征求意見二稿并進行第二次意見征集。2019年7月，根據(jù)第二次行業(yè)征求的意見進行修改并于8月形成行業(yè)征求意見三稿提交CPCA標準化工作委員會。

2019年9月形成送審稿，再次聽取意見。根據(jù)送審稿函審的意見進行修改并于2020年1月形成送審稿二稿，并再次根據(jù)標委會主審意見進行送審二稿的修改形成表決稿。2020年3月在CPCA標準化工作委員會內發(fā)起標準表決，得到贊同通過。2020年5月，根據(jù)表決意見稍作修改后提交了報批稿。

3 標準編制原則及框架說明

本標準在國家標準《建筑設計防火規(guī)范》GB 50016～2014（2018年版）基礎上，結合印制板工廠火災隱患及火災特性，參考電氣、采暖通風與空氣調節(jié)、化學品、粉塵爆炸危險場所、防雷、防腐蝕等標準、消防設施配置標準及其他行業(yè)消防標準進行編制。

本標準初稿根據(jù)印制板工廠各區(qū)域的不同特性，將印制板工廠劃分為非潔凈室、潔凈室、化學品庫和輔助生產設施四個部分。后來，在龔永林主審指導下，由于非潔凈室、潔凈室在防火要求上有很多共性，有些工序既有非潔凈室，又有潔凈室，因此取消“非潔凈室”、“潔凈室”的分章，將其合并為“生產場所”，提取二者的共性之處，以設備設施、物品的區(qū)別成章節(jié)。如有特別之處，需特別規(guī)定的則特別指出說明。

4 印制板工廠防火要點

從歷年來的火災案例及張迪等人[1]統(tǒng)計來看，印制板工廠的火災原因表現(xiàn)出趨于集中的特點，僅電氣設備火災一項就占到半數(shù)以上，且其中60%火災事故由設備用電線路短路打火、功率過載、設備高溫部件老化等問題引發(fā)，30%由加熱干燒引發(fā)；另外，易燃危化品、動火不慎、員工操作不當?shù)染鄷r有引發(fā)事故的例子。

若按工段來分，火災風險主要集中于以下四類工段：第一類：使用大型電氣設備的工序。如電鍍、化學沉銅、表面涂覆；第二類：大型公共基礎設備設施。如空調系統(tǒng)、電力控制系統(tǒng)；第三類：使用大型烘烤類設備及帶有烘干段設備的工序，如阻焊印刷、曝光固化、絲印字符、層壓；第四類：使用易燃易爆及氧化劑類危化品較多的工序。如圖形制作、制網(wǎng)洗網(wǎng)、阻焊。

綜上，本標準生產場所部分的防火要求主要分為如下幾個部分進行規(guī)定：加熱裝置、烘箱/隧道爐、熱油爐間、熱風整平機、粉塵管理、電氣管理、危險化學品管理、排風系統(tǒng)及管道、消防設施配置及安全疏散。

這幾個部分又可從高溫加熱關鍵系統(tǒng)管理、電氣管理、危險化學品管理、粉塵管理四個方面進行，以下分別陳述。

4.1 高溫加熱關鍵系統(tǒng)管理

4.1.1 加熱裝置

在濕制程中，采用電加熱管直接加熱的技術較為常見，此類加熱多用于對化學品等液體的直接加熱，這導致了很多因為加熱管的過載老化及異常干燒帶來的火災隱患[1]。為降低此類風險，在本標準首先提出了在電加熱管安裝時應注意點，如電加熱管應首選安裝在水槽，用于加熱熱水，再通過熱交換器加熱附槽溶液；若確需采用電加熱管直接加熱溶液的方式加熱時，電加熱管應安裝在附槽靠近泵浦將溶液抽回主槽的地方；電加熱管應具有斷路保護，防漏電、防觸電、防干燒等設計；安裝電加熱管的槽體應配套設置溫控器、液位感應器，并報警提示；電加熱管接線端應保持清潔、干燥，若應用于有化學腐蝕和易燃、易爆等液體或氣體的環(huán)境時，應將電加熱管接線部分用絕緣密封裝置嚴加防護。另外，在維護保養(yǎng)方面應定期對顯影槽、退膜槽、微蝕槽、酸洗槽進行維護保養(yǎng)，其中有許多注意事項，并建立巡檢制度和維護保養(yǎng)制度。

4.1.2 烘箱/隧道爐、帶加熱風機等烘烤類設備

烘箱/隧道爐常用于阻焊印刷預烘、阻焊后固化烘烤、字符印刷烘烤、樹脂塞孔固化以及開料、鉆孔、棕化后烘烤等工藝，烘箱的工藝溫度通常從50 ℃～200 ℃不等，烘烤方式有分段逐步積溫烘烤和均溫烘烤兩種，其產生的高溫廢氣由烘箱排風金屬管道接駁入有機廢氣風管中。烘箱除了本體作為一個帶加熱裝置的高溫設備具有自身火災風險外，其在高溫固化過程中會產生極易燃燒的油墨揮發(fā)物，且粘附在排風管道內壁難以清理。因此，烘箱本體所帶排氣支管應單獨設計可拆可裝的管道，且設計為獨立系統(tǒng)，根據(jù)管道內粘附物情況制定清理周期。在本標準中規(guī)定了多項加熱設備的抽風管道設計和使用中多項技術措施。

4.1.3 濕法線烘干段風機

濕法線后端烘干段風機本身帶有電加熱功能，其電加熱溫度為100 ℃～120℃，風機自帶溫度聯(lián)控，當本工段內溫度超過設定工藝溫度5 ℃時，電加熱自動停止，當溫度高出30 ℃時，設備風機亦停止。因此應確保溫控聯(lián)動裝置的有效性。如有條件，可選擇新型烘干設備——熱泵烘干機，利用逆卡諾原理，吸收空氣的熱量，并將其轉移到房內，實現(xiàn)烘干房的溫度提高，配合相應的設備實現(xiàn)物料的烘干。其工作原理可參考張迪等人[1]的介紹。

4.2 電氣管理

PCB企業(yè)的許多生產設備用電負荷大，線路敷設長，潛在危險多，再加上電氣設備和線路有的存在選型不合理、質量差、安裝不當、檢修維護不到位等問題，都會導致接觸不良、過負荷和漏電等故障，從而極易引發(fā)電氣設備溫升異常及嚴重的火災事故。PCB企業(yè)生產車間內溫度高、濕度大、酸堿腐蝕、灰塵多的環(huán)境因素，也會對電氣設備、線路造成腐蝕，導致馬達、電路控制器等設備溫升異常，嚴重時影響其正常運行，甚至引發(fā)火災、爆炸事故[2]。

因此所有電路、配電柜、整流設備的設計均應預留足夠的保險系數(shù)。應根據(jù)車間的大小配置足夠數(shù)量的動力電源控制箱，動力電源控制箱之間應能實現(xiàn)互相聯(lián)鎖，確保在緊急情況下能及時切斷所有電機的電源。濕區(qū)應盡量設置獨立電源電箱室、獨立電箱柜，室內保持通風良好、控制溫濕度?？刂齐娤涔駪O有防觸電、漏電及接地等措施，并應做好密封，其他電氣設備建議安裝有報警功能的漏電保護、短路保護、過載保護裝置。電線保護層應采用阻燃材料并使導體接點部分保持接觸良好，且應符合GB 50303的有關規(guī)定。配電線路的敷設應符合GB 50016-2014（2018年版）10.2.3的有關規(guī)定。在本標準中特別規(guī)定了應制定點檢表，對電氣設備定點定時進行監(jiān)控、檢查，防止災難發(fā)生。

4.3 危險化學品管理

易燃易爆液體化學品屬于第3類危險化學品，PCB企業(yè)中均有使用。常見的如：無水酒精、丙酮、洗網(wǎng)水、油墨稀釋劑等。另外，氧化劑類化學品在受熱或者見光時易發(fā)生分解產生氧氣（助燃），屬于第5類危險化學品范疇，用量巨大，如：高錳酸鉀、雙氧水、過硫酸鈉等。針對以上兩類危險化學品，PCB涉及的行為主要是“儲存、使用”，國務院出臺的《危險化學品安全管理條例》（國務院令第645號）中均有詳細的法律條文規(guī)定[1]。國家標準《常用化學危險品貯存通則》GB 15603-1995中也有常用危險化學品的分類、貯存及養(yǎng)護要求。危險化學品除本身具有易燃易爆等火災風險外，在濕制程中，包含鹽酸、硫酸、雙氧水、過硫酸鈉以及各種添加劑催化劑等在內的化學品具有很強的氧化腐蝕性，會加速電線電纜絕緣皮的老化，從而易引發(fā)短路起火[3]。本標準在附錄A中列出了PCB工廠各工序的危險化學品及分類，供參考。

4.4 粉塵管理

印制板工廠的粉塵主要來源于鉆孔、成型等機加工工序產生的含PP粉、鋁粉、冷沖板粉、酚醛電木板粉等混合型可燃性粉塵。由于鉆孔、成型車間的粉塵都由集塵罩搭配抽風管道集中到集塵間處理，鉆孔、成型車間內的粉塵濃度較低，在做好車間內粉塵濃度管控的前提下，基本不會發(fā)生粉塵爆炸事故。相比而言，集塵間的粉塵爆炸風險略高，但實際發(fā)生的印制板工廠粉塵爆炸事件極為罕見。盡管如此，集塵間還是應該做好粉塵管理。曾取我司的粉塵樣品進行爆炸極限測試，測試結果顯示其爆炸極限為40～50 g/m3，粉塵層最低著火溫度350 ℃。粉塵爆炸控制措施主要有抗爆、泄爆、抑爆和隔爆。高強度設備與低強度設備之間的連接部分應安裝阻爆裝置。除塵器進風管應安裝爆炸隔離閥裝置，避免“二次”爆炸或系統(tǒng)爆炸事故的發(fā)生。除塵系統(tǒng)設施建議采用抑爆裝置進行保護，若采用監(jiān)控式抑爆裝置，應符合GB/T 18154的有關規(guī)定。生產和處理能導致爆炸的粉料時，若無抑爆裝置也無泄壓措施，則所有的工藝設備、裝置的接頭、檢查門、擋板及其之間的連接部分均應封閉嚴密，且應足以承受內部爆炸產生的超壓并與設備、裝置本身具有相同的強度，具有內聯(lián)管道的工藝設備、裝置應能承受至少0.1 MPa的內部超壓。工藝設備的強度不足以承受其實際工況下內部粉塵爆炸產生的超壓時應設置泄爆口。泄爆口的尺寸應符合GB/T 15605的有關規(guī)定。主管道每隔5 m應設置一個檢測口，重點檢查分管是否有堵塞致使粉塵無法有效傳輸?shù)娇偣苤卸l(fā)粉塵爆炸的情況。

4.5 其它

除前文提到的幾點外，PCB工廠的防火還應做好動火作業(yè)管理、靜電管理、防雷措施以及倉庫、生產輔助設施的管控。

5 結論

（1）《印制電路板工廠防火規(guī)范》是第一部專門針對印制電路板工廠的防火領域的標準，在國家標準《建筑設計防火規(guī)范》GB 50016-2014（2018年版）基礎上，結合印制電路板工廠火災隱患及火災特性，參考電氣、采暖通風與空氣調節(jié)、化學品、粉塵爆炸危險場所、防雷、防腐蝕等標準、消防設施配置標準及其他行業(yè)消防標準進行編制。本標準將印制電路板工廠分為生產場所、倉庫和輔助設施3個部分分別進行防火要求的規(guī)定，對印制電路板工廠各工序在防火設計、選材、維護保養(yǎng)、防火分區(qū)、排風系統(tǒng)的設計和管控、消防設施的配置方面起到一定的指導或參考意義。

（2）印制電路板企業(yè)是火災頻發(fā)的高風險行業(yè)，火災損失慘重。且一旦發(fā)生火災，各種影響因素錯綜復雜，給滅火帶來了嚴峻的挑戰(zhàn)。印制電路板工廠降低火災風險須主要做好高溫加熱關鍵系統(tǒng)管理、電氣管理、危險化學品管理、粉塵管理、動火作業(yè)管理、靜電管理、防雷措施以及倉庫、生產輔助設施的管控。