Пожаровзрывоопасные свойства веществ и материалов

Пожарная и взрывная опасность веществ и материалов — близкие характеристики, для рассмотрения которых используются в основном одни и те же показатели. Различие между характеристиками заключается в скорости распространения пламени, которая для взрывных процессов существенно выше, чем при пожаре. Способностью к взрывному горению обладают смеси с воздухом горючих газов и паров горючих жидкостей, а также взвеси в воздухе (аэрозоли) горючих пылей и капель горючих жидкостей. Знание скорости распространения пламени необходимо для оценки возможной взрывной нагрузки на здания и сооружения в том случае, когда внутри или снаружи здания может образоваться взрывоопасная газо-паро-пыле-воздушная среда, а также для расчета и проектирования предохранительных конструкций, предназначенных для сброса избыточного давления, развиваемого при взрывном сгорании, и предохранения зданий от разрушения. Необходимо подчеркнуть, что фактическая (реальная) скорость распространения пламени не является постоянной и зависит от многих факторов. Важно то, что сгорание взрывоопасной смеси может протекать с ускорением. А чем выше скорость распространения пламени, тем более опасно взрывное горение.

Многочисленными исследованиями было показано, что вероятность детонационного сгорания реально создаваемых взрывоопасных средств весьма мала, а возможность взрывного горения, сопровождающегося ударной волной, представляющую собой распространяющуюся волну скачка уплотнения газа, создается при эффективной видимой скорости пламени, равной примерно 0,2 М (М - число Маха, определяемое отношением фактической скорости перемещения газа к скорости звука в данной среде). Для углеводородновоздушных смесей это соответствует видимой скорости пламени около 60 м/с.

Пожаро- и взрывоопасность веществ и материалов определяется показателями, характеризующими предельные условия возникновения горения и максимальную опасность создаваемую при возникшем горении. При этом необходимо помнить, что собственно сгорание веществ и материалов, как правило, происходит в газовой фазе. Поэтому характер показателей и их количество зависят от агрегатного состояния горючих материалов. В простейшем случае, когда горючим веществом является газ, основными показателями являются: концентрационные пределы распространения пламени (КПР), называемые также пределами воспламенения и взрываемости. Предел, определяемый минимальным содержанием горючего компонента в бедной смеси, называется нижним концентрационным пределом распространения пламени (НКПР), а предел, лимитируемый содержанием окислителя в богатой смеси и характеризуемый максимально возможным содержанием горючего компонента, при котором еще возможно распространение пламени, называется верхним концентрационным пределом распространения пламени (ВКПР). Для наглядности КПР показаны схематически (см. рис. 4.1).

Область воспламенения

100% горючего

0% горючего

100% воздуха

НКПР

ВКПР

0% воздуха

Стехиометрическое соотношениегорючего и воздуха

Рис. 4.1. Схема концентрации пределов распространения пламени

Горение возможно в области составов между НКПР и ВКПР, называемой областью воспламенения. Вне этой области горение в режиме распространения пламени невозможно.

При оценке пожароопасности жидкостей перечисленные выше показатели дополняются следующими: температура вспышки (Т_всп), °С; температура воспламенения (Т_в), °С; температурные пределы воспламенения (ТП: нижний — НТП, верхний — ВТП), °С.

В зависимости от температуры вспышки жидкости подразделяются на легковоспламеняющиеся (ЛВЖ) и горючие (ГЖ). К ЛВЖ относятся жидкости с Т_всп£ 61°С и к ГЖ - с Т_всп> 61°С.

Пожарная опасность твердых веществ и материалов характеризуется их склонностью к возгоранию и самовозгоранию. К возгоранию относятся случаи возникновения горения при воздействии внешних источников зажигания с температурой выше температуры самовозгорания (Т_св). К самовозгоранию относятся случаи горения, возникающие при температуре окружающей среды или при умеренном нагреве ниже Т_св.

В зависимости от первоначального импульса, вызывающего самонагревание, и значения температуры самонагревания (Тсн) самовозгорание подразделяется на микробиологические, химическое и тепловое.

К материалам, склонным к микробиологическому самовозгоранию, относятся такие как сено, торф, слегка увлажненные древесные опилки и др., являющиеся питательной средой для микроорганизмов. К химическим относятся случаи самовозгорания, обусловленные экзотермическим взаимодействием веществ. Например, самовозгорание при проливе крепкой азотной кислоты на бумагу или на древесину. Наиболее типичным и распространенным примером является самовозгорание промасленной ветоши, имеющей большую поверхность. К этому же классу относятся пирофорные вещества, загорающиеся при контакте вещества с воздухом. К таковым относятся, например, сульфид железа, тетрагидрид кремния и др. Порядок совместного хранения веществ и материалов регламентируется ГОСТ 12.1.004-91 ССБТ.

Типичным примером теплового самовозгорания являются неоднократные случаи пожаров от самовозгорания тепловой изоляции, выполненной из минераловатных плит, опилок и т.п., особенно при попадании на них влаги.

Мелкоизмельченные твердые и жидкие горючие материалы, будучи взвешены в воздухе, могут образовывать взрывоопасные аэрозоли.

Отличительной особенностью горения пылевоздушных смесей в реальных условиях является то, что первоначально возникший объем аэрозоля при быстром сгорании может вызвать взмучивание (переход во взвешенное состояние) отложившейся пыли и последующее ее выгорание. Именно этим объясняется тот факт, что такие взрывы, как правило, развивают, в конечном счете, большое давление и сопровождаются сильными разрушениями.

Одной из важнейших пожарных характеристик веществ и материалов является их горючесть, под которой понимается способность веществ и материалов распространять по себе горение. Горючесть — это весьма сложное понятие, определяемое совокупностью ряда явлений и факторов. Она зависит от термодинамических и теплофизических свойств, как исходных материалов, так и продуктов их превращения при горении, расположения материалов в пространстве и их размеров и т.д. и т.п. Показатели, характеризующие горючесть веществ и материалов, зависят от агрегатного их состояния. В частности, горючесть газов и паров характеризуется наличием у них КПР (концентрационный предел распространения пламени), горючесть жидкостей — температурой воспламенения Т_в.

Межгосударственным стандартам "Материалы строительные. Методы испытаний на горючесть" (ГОСТ 30244-94) строительные материалы, в зависимости от значения параметров горючести, подразделены на негорючие (НГ) и горючие (Г).

Строительные материалы относятся к негорючим при следующих значениях параметров горючести:

- прирост температуры в печи не более 50°С;

- потеря массы образца не более 50%;

- продолжительность устойчивого пламенного горения не более 10 с.

Строительные материалы, не удовлетворяющие хотя бы одному из указанных значений параметров, относятся к горючим.

Горючие строительные материалы в зависимости от значений параметров горючести подразделяют на четыре группы горючести:

- Г1 (слабогорючие);

- Г2 (умеренногорючие);

- Г3 (нормальногорючие);

- Г4 (сильногорючие).

Горючие строительные материалы по воспламеняемости подразделяются на три группы:

- В1 (трудновоспламеняемые);

- В2 (умеренновоспламеняемые);

- В3 (легковоспламеняемые).

Группы строительных материалов по воспламеняемости устанавливают по ГОСТ 30402-96.

Горючие строительные материалы по распространению пламени по поверхности подразделяются на четыре группы:

- РП1 (нераспространяющие);

- РП2 (слабораспространяющие);

- РП3 (умереннораспространяющие);

- РП4 (сильнораспрастроняющие).

Группы строительных материалов по распространению пламени устанавливают для поверхностных слоев кровли и полов, в том числе ковровых покрытий, по ГОСТ 30444 (ГОСТ Р 51302-97).

Для других строительных материалов группа распространения пламени по поверхности не определяется и не нормируется.

Горючие строительные материалы по дымообразующей способности подразделяются на три группы:

- Д1 (с малой дымообразующей способностью);

- Д2 (с умеренной дымообразующей способностью);

- Д3 (с высокой дымообразующей способностью).

Группы строительных материалов по дымообразующей способности устанавливают по п.2.14.2 и 4.18 ГОСТ 12.1.044.

Горючие строительные материалы по токсичности продуктов горения подразделяются на четыре группы:

- Т1 (малоопасные);

- Т2 (умеренноопасные);

- Т3 (высокоопасные);

- Т4 (чрезвычайно опасные).

Группы строительных материалов по токсичности продуктов горения устанавливают по п.2.16.2 и 4.20 ГОСТ 12.1.044.

Дата добавления: 2014-10-31