CPCA标准《印制电路板工厂防火规范》介绍

王小娟 苏新虹 孙 睿 王 锋

（珠海方正印刷电路板发展有限公司，广东 珠海 519175）

1 标准编制意义

近年来，印制电路板（以下简称印制板或PCB）工厂频繁发生火灾事故，不仅给企业财产和公司运营带来严重影响，同时也给整个印制板行业带来不利影响。据张迪等人[1]统计，自2014年初至2016年6月，共发生28起火灾事故，其中由电气设备引起的火灾15起，易燃品火灾6起，用火不慎引起的火灾1起，因员工操作不慎引起的火灾1起，另有5起火灾原因不详。2016年6月至今，据不完全统计，印制板相关工厂共发生火灾12起。从火灾起因来看，由电气设备引起的火灾4起，由施工或用火作业引起的火灾3起，由废气塔引起的火灾3起，由烘箱高温引起的火灾1起，另有1起原因不详。从火灾发生的区域来看，发生在电镀的火灾4起，发生在顶楼废气塔的火灾3起，发生在施工地点的火灾2起，发生在阻焊的火灾1起，发生在配电房的火灾1起，另有1起火灾位置不详。一般初起火灾会引燃附近的可燃固体、易燃化学品或可燃气体，靠近排风管道的还会沿管道迅速蔓延。

目前，国内对建筑设计防火和化学品贮存及防火、防爆等都有标准及规范，可理解为通用性的防火规范，但是没有针对印制板工厂制订的防火规范。鉴于PCB工厂的工艺流程长、危化品种类及各类电气设备繁多、人员操作岗位多等特点，一旦发生火灾蔓延速度快、扑救难度大、人员疏散困难等特殊性，需要一份专用的防火规范以供印制板工厂参考使用，以减少火灾事故的发生。在此背景下，中国电子电路行业协会（CPCA）标准化技术委员会立项编制《印制电路板工厂防火规范》。

2 标准编制历程

2016年6月，CPCA标准化工作委员会发起制定团体标准《印制电路板工厂防火规范》。本标准由珠海方正担任工作组组长，另共招募其他10家企业共同编制。在近一年的工作中，工作组对消防标准和市场做了充分的了解和调研，并在2018年1月5日召开了工作组第一次会议。会议明确了标准框架及编制进度，并将工作组分为4个小组同步进行标准制定工作。

于2018年5月完成了分组初稿的提交。根据各分组提交的初稿，以及进一步的资料收集调研，组长单位重新调整了第一次会议制定的框架稿，在工作组内征集意见，补充形成了工作组初稿。2018年8月，在湖北宜昌召开了框架面审会，会后根据面审会意见重新调整了框架，并根据新的框架修改了工作组初稿。又由CPCA标准化工作委员会主审两次审核和修改，于2019年3月形成了《印制电路板工厂防火规范》工作组讨论稿。

2019年4月，CPCA标准化工作委员会在行业内发起了第一次行业征求意见。2019年5月，根据第一次行业征求的意见进行修改并于6月形成行业征求意见二稿并进行第二次意见征集。2019年7月，根据第二次行业征求的意见进行修改并于8月形成行业征求意见三稿提交CPCA标准化工作委员会。

2019年9月形成送审稿，再次听取意见。根据送审稿函审的意见进行修改并于2020年1月形成送审稿二稿，并再次根据标委会主审意见进行送审二稿的修改形成表决稿。2020年3月在CPCA标准化工作委员会内发起标准表决，得到赞同通过。2020年5月，根据表决意见稍作修改后提交了报批稿。

3 标准编制原则及框架说明

本标准在国家标准《建筑设计防火规范》GB 50016～2014（2018年版）基础上，结合印制板工厂火灾隐患及火灾特性，参考电气、采暖通风与空气调节、化学品、粉尘爆炸危险场所、防雷、防腐蚀等标准、消防设施配置标准及其他行业消防标准进行编制。

本标准初稿根据印制板工厂各区域的不同特性，将印制板工厂划分为非洁净室、洁净室、化学品库和辅助生产设施四个部分。后来，在龚永林主审指导下，由于非洁净室、洁净室在防火要求上有很多共性，有些工序既有非洁净室，又有洁净室，因此取消“非洁净室”、“洁净室”的分章，将其合并为“生产场所”，提取二者的共性之处，以设备设施、物品的区别成章节。如有特别之处，需特别规定的则特别指出说明。

4 印制板工厂防火要点

从历年来的火灾案例及张迪等人[1]统计来看，印制板工厂的火灾原因表现出趋于集中的特点，仅电气设备火灾一项就占到半数以上，且其中60%火灾事故由设备用电线路短路打火、功率过载、设备高温部件老化等问题引发，30%由加热干烧引发；另外，易燃危化品、动火不慎、员工操作不当等均亦时有引发事故的例子。

若按工段来分，火灾风险主要集中于以下四类工段：第一类：使用大型电气设备的工序。如电镀、化学沉铜、表面涂覆；第二类：大型公共基础设备设施。如空调系统、电力控制系统；第三类：使用大型烘烤类设备及带有烘干段设备的工序，如阻焊印刷、曝光固化、丝印字符、层压；第四类：使用易燃易爆及氧化剂类危化品较多的工序。如图形制作、制网洗网、阻焊。

综上，本标准生产场所部分的防火要求主要分为如下几个部分进行规定：加热装置、烘箱/隧道炉、热油炉间、热风整平机、粉尘管理、电气管理、危险化学品管理、排风系统及管道、消防设施配置及安全疏散。

这几个部分又可从高温加热关键系统管理、电气管理、危险化学品管理、粉尘管理四个方面进行，以下分别陈述。

4.1 高温加热关键系统管理

4.1.1 加热装置

在湿制程中，采用电加热管直接加热的技术较为常见，此类加热多用于对化学品等液体的直接加热，这导致了很多因为加热管的过载老化及异常干烧带来的火灾隐患[1]。为降低此类风险，在本标准首先提出了在电加热管安装时应注意点，如电加热管应首选安装在水槽，用于加热热水，再通过热交换器加热附槽溶液；若确需采用电加热管直接加热溶液的方式加热时，电加热管应安装在附槽靠近泵浦将溶液抽回主槽的地方；电加热管应具有断路保护，防漏电、防触电、防干烧等设计；安装电加热管的槽体应配套设置温控器、液位感应器，并报警提示；电加热管接线端应保持清洁、干燥，若应用于有化学腐蚀和易燃、易爆等液体或气体的环境时，应将电加热管接线部分用绝缘密封装置严加防护。另外，在维护保养方面应定期对显影槽、退膜槽、微蚀槽、酸洗槽进行维护保养，其中有许多注意事项，并建立巡检制度和维护保养制度。

4.1.2 烘箱/隧道炉、带加热风机等烘烤类设备

烘箱/隧道炉常用于阻焊印刷预烘、阻焊后固化烘烤、字符印刷烘烤、树脂塞孔固化以及开料、钻孔、棕化后烘烤等工艺，烘箱的工艺温度通常从50 ℃～200 ℃不等，烘烤方式有分段逐步积温烘烤和均温烘烤两种，其产生的高温废气由烘箱排风金属管道接驳入有机废气风管中。烘箱除了本体作为一个带加热装置的高温设备具有自身火灾风险外，其在高温固化过程中会产生极易燃烧的油墨挥发物，且粘附在排风管道内壁难以清理。因此，烘箱本体所带排气支管应单独设计可拆可装的管道，且设计为独立系统，根据管道内粘附物情况制定清理周期。在本标准中规定了多项加热设备的抽风管道设计和使用中多项技术措施。

4.1.3 湿法线烘干段风机

湿法线后端烘干段风机本身带有电加热功能，其电加热温度为100 ℃～120℃，风机自带温度联控，当本工段内温度超过设定工艺温度5 ℃时，电加热自动停止，当温度高出30 ℃时，设备风机亦停止。因此应确保温控联动装置的有效性。如有条件，可选择新型烘干设备——热泵烘干机，利用逆卡诺原理，吸收空气的热量，并将其转移到房内，实现烘干房的温度提高，配合相应的设备实现物料的烘干。其工作原理可参考张迪等人[1]的介绍。

4.2 电气管理

PCB企业的许多生产设备用电负荷大，线路敷设长，潜在危险多，再加上电气设备和线路有的存在选型不合理、质量差、安装不当、检修维护不到位等问题，都会导致接触不良、过负荷和漏电等故障，从而极易引发电气设备温升异常及严重的火灾事故。PCB企业生产车间内温度高、湿度大、酸碱腐蚀、灰尘多的环境因素，也会对电气设备、线路造成腐蚀，导致马达、电路控制器等设备温升异常，严重时影响其正常运行，甚至引发火灾、爆炸事故[2]。

因此所有电路、配电柜、整流设备的设计均应预留足够的保险系数。应根据车间的大小配置足够数量的动力电源控制箱，动力电源控制箱之间应能实现互相联锁，确保在紧急情况下能及时切断所有电机的电源。湿区应尽量设置独立电源电箱室、独立电箱柜，室内保持通风良好、控制温湿度。控制电箱柜应设有防触电、漏电及接地等措施，并应做好密封，其他电气设备建议安装有报警功能的漏电保护、短路保护、过载保护装置。电线保护层应采用阻燃材料并使导体接点部分保持接触良好，且应符合GB 50303的有关规定。配电线路的敷设应符合GB 50016-2014（2018年版）10.2.3的有关规定。在本标准中特别规定了应制定点检表，对电气设备定点定时进行监控、检查，防止灾难发生。

4.3 危险化学品管理

易燃易爆液体化学品属于第3类危险化学品，PCB企业中均有使用。常见的如：无水酒精、丙酮、洗网水、油墨稀释剂等。另外，氧化剂类化学品在受热或者见光时易发生分解产生氧气（助燃），属于第5类危险化学品范畴，用量巨大，如：高锰酸钾、双氧水、过硫酸钠等。针对以上两类危险化学品，PCB涉及的行为主要是“储存、使用”，国务院出台的《危险化学品安全管理条例》（国务院令第645号）中均有详细的法律条文规定[1]。国家标准《常用化学危险品贮存通则》GB 15603-1995中也有常用危险化学品的分类、贮存及养护要求。危险化学品除本身具有易燃易爆等火灾风险外，在湿制程中，包含盐酸、硫酸、双氧水、过硫酸钠以及各种添加剂催化剂等在内的化学品具有很强的氧化腐蚀性，会加速电线电缆绝缘皮的老化，从而易引发短路起火[3]。本标准在附录A中列出了PCB工厂各工序的危险化学品及分类，供参考。

4.4 粉尘管理

印制板工厂的粉尘主要来源于钻孔、成型等机加工工序产生的含PP粉、铝粉、冷冲板粉、酚醛电木板粉等混合型可燃性粉尘。由于钻孔、成型车间的粉尘都由集尘罩搭配抽风管道集中到集尘间处理，钻孔、成型车间内的粉尘浓度较低，在做好车间内粉尘浓度管控的前提下，基本不会发生粉尘爆炸事故。相比而言，集尘间的粉尘爆炸风险略高，但实际发生的印制板工厂粉尘爆炸事件极为罕见。尽管如此，集尘间还是应该做好粉尘管理。曾取我司的粉尘样品进行爆炸极限测试，测试结果显示其爆炸极限为40～50 g/m3，粉尘层最低着火温度350 ℃。粉尘爆炸控制措施主要有抗爆、泄爆、抑爆和隔爆。高强度设备与低强度设备之间的连接部分应安装阻爆装置。除尘器进风管应安装爆炸隔离阀装置，避免“二次”爆炸或系统爆炸事故的发生。除尘系统设施建议采用抑爆装置进行保护，若采用监控式抑爆装置，应符合GB/T 18154的有关规定。生产和处理能导致爆炸的粉料时，若无抑爆装置也无泄压措施，则所有的工艺设备、装置的接头、检查门、挡板及其之间的连接部分均应封闭严密，且应足以承受内部爆炸产生的超压并与设备、装置本身具有相同的强度，具有内联管道的工艺设备、装置应能承受至少0.1 MPa的内部超压。工艺设备的强度不足以承受其实际工况下内部粉尘爆炸产生的超压时应设置泄爆口。泄爆口的尺寸应符合GB/T 15605的有关规定。主管道每隔5 m应设置一个检测口，重点检查分管是否有堵塞致使粉尘无法有效传输到总管中而引发粉尘爆炸的情况。

4.5 其它

除前文提到的几点外，PCB工厂的防火还应做好动火作业管理、静电管理、防雷措施以及仓库、生产辅助设施的管控。

5 结论

（1）《印制电路板工厂防火规范》是第一部专门针对印制电路板工厂的防火领域的标准，在国家标准《建筑设计防火规范》GB 50016-2014（2018年版）基础上，结合印制电路板工厂火灾隐患及火灾特性，参考电气、采暖通风与空气调节、化学品、粉尘爆炸危险场所、防雷、防腐蚀等标准、消防设施配置标准及其他行业消防标准进行编制。本标准将印制电路板工厂分为生产场所、仓库和辅助设施3个部分分别进行防火要求的规定，对印制电路板工厂各工序在防火设计、选材、维护保养、防火分区、排风系统的设计和管控、消防设施的配置方面起到一定的指导或参考意义。

（2）印制电路板企业是火灾频发的高风险行业，火灾损失惨重。且一旦发生火灾，各种影响因素错综复杂，给灭火带来了严峻的挑战。印制电路板工厂降低火灾风险须主要做好高温加热关键系统管理、电气管理、危险化学品管理、粉尘管理、动火作业管理、静电管理、防雷措施以及仓库、生产辅助设施的管控。