Изгаряне на полимери и материали, намаляващи тяхната запалимост

Класификация на твърди горивни материали (TGM)

В съответствие с ГОСТ 12.1.044 89 "Опасност от пожар и експлозия на вещества и материали" се наричат ​​твърди материали, температурата на топене или разлагане на които превишава 50 ° C, както и вещества, които нямат температура на топене (дърво, тъкани и др.).

TGM може да се класифицира по няколко критерия:

1. химически състав
2. чрез поведение при нагряване.

K въглеводороди   включват естествени, изкуствени и синтетични полимерни материали, които включват въглерод, водород, азот и кислород. Според структурата на въглеводородите? Тези материали са хомогенни.

В отделна подгрупа са включени естествени органични вещества, които се основават на целулоза. Те включват полимерни материали от растителен произход (дърво, памук и др.), Които, за разлика от изкуствени и синтетични полимери, не са хомогенни материали, а смес от естествени полимери. Поведение при пожар на всички растителни материали е сходно и по тази причина те са обединени в една група ?? целулозни материали.

Органични съединения   ?? органични вещества, които включват елементи като сяра, фосфор, силиций, халогениди и метали. При пожар органоорганичните съединения образуват особено токсични вещества и поради тази причина се разделят на специална група.

Неорганични твърди горивни вещества   ?? това са метали и неметали. Почти всички метали при нормални условия се окисляват във въздуха. Но само тези, които могат да се запалят на въздух от открит източник на запалване със средна мощност и които изгарят сами след отстраняването им, се считат за запалими. Алкалните и алкалоземните метали са сред най-горимите.

Неметалите включват фосфор, арсен, силиций, сяра. Механизмът на тяхното запалване в много отношения прилича на характеристиките на изгарянето на метали.

Както може да се види от диаграмата, всички твърди вещества могат да бъдат разделени в два класа според поведението при нагряване: безгазови и газифицирани при нагряване.

По-голямата част от кондензираните вещества принадлежат към втория клас. При нагряване те се газифицират, след което се извършва хомогенно изгаряне на продуктите за газификация. От своя страна, газифициращите ТГМ се разделят на две големи групи според начина, по който те преминават в газообразно състояние. Обикновено се наричат ​​твърди горивни вещества, които преминават в газообразното състояние през течната фаза (стопяване при повишени температурни условия) TGM от първия вид.

Процесът на запалване на TGM от първи вид повтаря процеса на подготовка и запалване на горими течности. Тяхното горене протича в хомогенен режим.

Твърди горивни материали, които преминават в парно-газово състояние, заобикаляйки течната фаза поради сублимация или термично разрушаване на молекули, се наричат TGM втори вид, При изгаряне на вещества от тази група е възможен хомогенен и хетерогенен режим на изгаряне.

Общи закони на запалване и горене TGM

Процесите на образуване и развитие на горенето за твърди горивни материали имат много общо с процесите на изгаряне на газове и течности, които изследвахме по-рано. Все пак, освен общите характеристики, съществуват редица характеристики, дължащи се на състоянието на агрегация и различията в структурата.

Разгледайте механизма на запалване на TGM. Когато TGM влезе в контакт с топлина от високи температури, се извършва обмен на топлина и се случват следните процеси с материала:

1. Нагряване на повърхностния слой до температура на фазовия преход (топене или термично разлагане). Ако този материал е от растителен произход, тогава първата влага започва да се изпарява.
2. По-нататъшното нагряване води до начало на фазов преход. Ако е TGM от 1-ви вид, тогава се извършва топене и прехвърляне на материала в течната фаза, след което стопилката се загрява до температурата на кипене или разлагане. Ако този материал е 2-ри вид ?? незабавно започва процеса на сублимация или разлагане с освобождаването на летливи продукти.
3. Образуване на запалителна паро-въздушна смес и нейното предварително загряване.
4. Самозапалване на паро-въздушната смес, последвано от горене.

Така, ако при горенето на течност топлинният поток, идващ на повърхността се консумира само за нагряване и изпаряване на течната фаза, тогава за твърди вещества, освен това, са необходими разходи за топене и разлагане.

На всеки етап протичат специфични физикохимични процеси, които определят състоянието на системата. Следните зони съответстват на тези етапи:

където t 0, t празник, t h, t планини ?? началната температура, съответно температурата на пиролизата, температурата на запалване, температурата на горене.

1. зона на изходния материал;
2. зона на подгряване на материала до температурата на физикохимичните трансформации;
3. това е фазов преход, в който материалът се разтопява или разлага;
4. зоната на образуване на горивната смес и нейното нагряване до температурата на запалване;
5. зоната на фронта на пламъка, където се отделя по-голямата част от топлинната енергия и се наблюдава максималната температура;
6. зоната на продуктите от горенето, където продуктите от реакцията се смесват със студен въздух.

По този начин процесът на изгаряне на повечето ТГМ започва с хомогенен режим. Горенето се характеризира с висока скорост на разпространение, мощни конвективни потоци и радиация.

Времето на запалване TGM зависи от скоростта на образуване над повърхността на материала на летливите компоненти в концентрация по-голяма от по-ниската CPRP. Процесът на образуване на летливи компоненти идва с енергийни разходи и за материали с различен състав започва при различни температури и протича с различна интензивност. Нарича се способността на материала да устои на топлината, без да променя химическата структура термична устойчивост на материала.

Пламъкът се разпространява върху повърхността на TGM

След запалване на TGM фронтът на пламъка се движи по повърхността. Разпространението на горенето се дължи на прехвърлянето на топлина от зоната на горене към все още неизгорелите зони на материала. Преносът на топлина се дължи на радиация, конвекция и топлинна проводимост. В зависимост от условията на горене, съотношението на количествата топлина, доставяни от тези видове топлопренасяне, може да бъде различно. Следователно скоростта на разпространение на пламъка по повърхността на TGM зависи от условията на горене.

Най-голямо влияние върху скоростта на разпространение на пламъка по повърхността на TGM оказва следното фактори:

1. естеството на материала, неговите физични и химични свойства (скоростта на образуване на летливи продукти);
2. влага на материала;
3. ориентация на пробата в пространството;
4. скорост и посока на въздушния поток;
5. началната температура на материала;
6. геометрични размери на пробата (дебелина, дисперсия).

Изгаряне на целулозни материали

целулоза   ?? Той е полизахарид с високо молекулно тегло, съставен от молекули глюкоза.

Помислете за поведението при загряване на дървесината като най-обикновен горивен материал.

Изгарянето на дървесината се различава значително от изгарянето на течности и газове и може да протича едновременно в няколко режима - хомогенни и хетерогенни. Следователно, при горенето на дървесина могат да се разграничат две фази: 1) хомогенно (т.е. огнено) изгаряне на газообразни продукти на разлагане и 2) хетерогенно изгаряне на получения твърд въглероден остатък.

Етапът на огнено изгаряне отнема по-кратък период от време, но отделя около 55–60% от цялата енергия. Скоростта на хетерогенно горене се определя от скоростта, с която въздухът достига повърхността.

тлеещ

тлеещ   ?? безпламъчно изгаряне на влакнести и порести материали, които при нагряване образуват твърд въглероден остатък. Това е специален режим на горене, когато горимите газове, образувани в резултат на пиролиза, не изгарят, а само хетерогенно изгаряне на въглеродния остатък (повърхностно окисление). Разпадът се дължи на кислорода, съдържащ се в порите на материала.

Материали, които могат да тлеят, включват широк спектър от материали от растителен произход (хартия, целулозни тъкани, стърготини), латекс, някои видове пластмаси (полиуретанова пяна, филми от пяна). Материали, които могат да се стопят или разлагат, за да произвеждат малко въглероден остатък, не могат да тлеят.

Изгарящ прах

прах   ?? колоидна система, състояща се от твърда диспергирана фаза и газообразна дисперсна среда, т.е. е твърдо диспергирано (фино смляно) в газообразна среда.

Диспергираната фаза може да се състои от частици с еднакъв размер ( монодисперсна система) или частици с различен размер ( полидисперсна система). Всички промишлени полидисперсни прахове.

В зависимост от средния размер на частиците, прахът може да остане в суспензия за дълго време или веднага да се утаи след кратък преход към суспензия.

Разпръснатата система, която е прах във въздуха, се нарича чрез аерозол, Нареденият прах се нарича аерогел.

Дори в установеното състояние, всяка отделна частица от натрошеното вещество е обградена от всички страни от газова (въздушна) обвивка.

По своите свойства аерозолите заемат междинно положение между аерогела и хомогенната газово-въздушна смес. Както и аерогелите са хетерогенни диспергирани системи със същата твърда фаза и тяхното поведение се определя от физикохимичните свойства на тази твърда фаза. При въздушно-газовите смеси аерозолите са сходни по това, че изгарянето на повечето от тях се извършва при експлозия и се характеризират с много параметри, характерни за газовите смеси.

От свойствата на праха, които определят опасността от пожар, най-важни са: дисперсия, химическа активност, адсорбционен капацитет, тенденция към електрификация.

Характеристики на горене аерогел

Основните параметри, характеризиращи пожарната опасност от аерогел, са температурата на запалване и авто-запалването.

Като цяло изгарянето на прах в установеното състояние в много отношения напомня за изгарянето на твърди горивни материали, от които се получава този прах. Отличителна черта на аерогела е неговата способност за преместване в спряно състояние, При нагряване, всички подготвителни процеси, характерни за твърди горивни материали, текат, но техният дебит е по-висок, което се обяснява с развитата повърхност, повишената химическа активност, намалената топлопроводимост на материала в резултат на смилане, повишена адсорбционна способност на прах. Това води до по-кратък период на индукция на запалване, по-висока степен на разпространение на горенето, както и повишена склонност към спонтанно запалване в сравнение с изходния материал, от който е получен прах.

Процесите на окисляване протичат едновременно на повърхността на праховия слой и в неговата дълбочина. В този случай реакцията включва кислород, адсорбиран върху повърхността на материала. В резултат на това скоростта на окисление под слой от запалим прах е с порядък по-ниска, отколкото на повърхността изгарянето в дълбочината на праховите отлагания може да премине в тлеещ режим, Тлъстият прах е голяма опасност, тъй като 1) освободените горивни продукти на разлагане могат да се натрупват в затворени обеми, а изгарянето от дифузия може да се превърне в кинетичен; 2) дори и при слабо треперене (турбуленция), тлеещата маса може да се самозапали поради рязкото навлизане на кислород и да предизвика експлозия на вихровия прах.

Особености на аерозолното изгаряне

Аерозолите са запалими и горят като газово-въздушни смеси. Затова тяхната пожарна опасност се характеризира със същите параметри като газово-въздушни смеси: KPP, минимална енергия на запалване, максимално налягане на експлозията.

Склонността на аерозолите към коагулация   (адхезия) и отлагането ги отличава значително от газо-въздушните смеси. Това свойство причинява по-висока енергия на запалване   (два порядъка по-високи), отколкото за газови смеси.

Ако разпространението на пламъка в газови смеси се дължи на нагряване на студената смес, дължащо се на топлопроводимост, тогава разпространението на пламъка в прахообразните въздушни смеси се дължи на нагряване на студената смес чрез излъчванеизлъчвани от предната част на пламъка.

Възпаление и размножаване на пламък в аерозол се появява само ако концентрацията е в границите на границите на концентрация на запалване.

Нарича се най-ниската концентрация на прах във въздуха, при която сместа може да се запали от източника на запалване с последващото разпространение на горенето до целия обем на сместа. по-ниска концентрационна граница на разпространение на пламъка.

Горната концентрационна граница на разпространение на пламък за прах също съществува и може да се определи в лабораторни условия, но не се използва на практика.Това се дължи на факта, че постоянното наличие на концентрации на аерозоли над горната граница, при изключване на запалването, е невъзможно и винаги ще има такъв момент когато, в резултат на валежите, концентрацията на прах ще бъде в експлозивен диапазон.

В аерозолното състояние, прахът може да се запали и да гори в кинетичен режим, т.е. поради експлозия, следователно, NKPRP се приема като основен параметър на пожарната опасност. В установеното състояние, прахът може да се възпламени спонтанно и да се възпламени спонтанно, поради което температурата на самозапалване T St се използва за оценка на пожароопасните свойства на аерогел.

Всички горими прахове могат да бъдат разделени на две групи и четири класа:

Първа група ?? експлозивен прах.   Прах, способен на кинетично горене и имащ по-ниска концентрационна граница на разпространение на пламъка до 65 грама на кубичен метър, включително.

1 клас ?? най-експлозивния прах с NKPRP 15 g / m и по-ниско;

2 клас ?? експлозивен прах с NKPRP от 15 до 65 g / m;

Втората група ?? запалим прах

3 клас ?? най-запалим прах с T St не по-висока от 250 ° C;

4 клас ?? запалим прах с температура над 250 ° C.

Праховите системи на NKPRP зависят от редица фактори, основните от които са:

1. мощност от;
2. прахова влажност;
3. съдържание на пепел в материала;
4. съдържанието на летливи компоненти;
5. съдържание на незапалим газ;
6. разпръскване на прах.

Научната теория на горенето за първи път е разработена от М.В. Ломоносов през 1756 г. Понастоящем общоприетите теории за изгаряне са теорията на пероксидната оксидация на академик А.Н. Бах, разработен от него през 1897 г., и верижната теория на академик Н. Н. Семенова, развита през 1927 година

Според пероксидната теория на окислението, пероксидът на това вещество се образува в резултат на взаимодействието на окисляващото вещество с кислорода. В реакцията влизат възбудените кислородни молекули, чиято енергия е по-висока от средната енергия на молекулите на веществото. Тази енергия

AN Бах нарича енергията на активирането. Под действието на тази енергия, кислородните молекули преминават в активно състояние, което се счита за счупване на една от двете връзки в кислородната молекула.

Молекулите могат да бъдат активирани от различни видове енергия. По този начин активирането на хлорната молекула става под действието на светлинната енергия, а кислородната молекула - под действието на топлинната енергия. Групата -О-О-, в която атомите са свързани по-слабо, отколкото в свободната молекула, комбинирайки се с окисляващото вещество, образува пероксид - силен окислител.

Верижната теория на окислението развива и допълва пероксида и позволява да се обясни кинетичната страна на явлението и причините за ускоряването на процеса, както и начините за активиране на реагиращите вещества.

Известно е например, че смес от водород и хлор, приготвени на тъмно, експлодира на светлината. Първичната реакция на веригата

е разлагането на хлорната молекула на атоми чрез поглъщане на квантова светлина. Хлорният атом реагира с водородна молекула, за да образува водороден атом и HCl молекула. Водородният атом, образуван по време на реакцията, реагира с хлорната молекула, регенерирайки хлорния атом.

Следователно, образуването на единичен хлорен атом предизвиква верига от реакции, които спират, когато в резултат на рекомбинация или реакция с примес, активният център се елиминира - водороден или хлорен атом.

Горенето е химична окислителна реакция, придружена от отделяне на големи количества топлина и обикновено луминесценция.

Пожар - неконтролирано изгаряне, което се случва извън специален фокус и причинява материални щети.

Обикновено горенето се извършва във въздуха и кислородът действа като окислител. Въпреки това, съществуват редица вещества, които могат да изгорят, съчетани с други оксиданти. Например, ацетиленът изгаря в хлор, магнезий в въглероден диоксид, фосфорът се запалва, реагира с хлор и бром и др. Ацетиленът, хлоридният азот и редица други газове могат да експлодират по време на компресия, което води до разлагане на веществото с отделянето на светлина и топлина. По този начин, процесът на горене може да настъпи не само по време на химическата реакция на съединението, но също така и по време на реакцията на разлагане.

Химическите горивни процеси обикновено са съпроводени от физични процеси на преход на горивно вещество в течно и газообразно състояние. Например, восък, парафин и някои други вещества под действието на топлина първо се превръщат в течност, а след това в пара, която изгаря с пламък извън горивото. Самите запалими и запалими течности не горят, но изгарят парите, които се образуват на повърхността под въздействието на топлината.

За изгаряне на запалимо вещество във въздуха е необходимо да има кислород (най-малко 14-15% от обема на въздуха) или друг окислител и температурата, при която може да изгори. Горенето може да настъпи не само поради кислорода на въздуха, но и поради кислорода, съдържащ се в състава на другия

вещества и лесно се освобождават от тях (пероксиди, хлорати, нитрати и др.).

Процесът на горене протича по-интензивно, колкото по-голяма е специфичната област на контакт на горимото вещество с окислителя (хартията намалява по-интензивно, отколкото хартиените снопове) и колкото по-висока е концентрацията на окислителя, температурата и налягането. Ако отстраните поне една от причините за горенето, процесът спира.

При пожари температурата достига до 1000-1300С, а в някои случаи например при изгаряне на магнезиеви сплави - 3000С.

Експлозия, детонация, светкавица, пожар, самозапалване, запалване, самозапалване са всички видове горене.

Експлозията   - изключително бърза химична трансформация, придружена от отделяне на енергия и образуване на сгъстени газове, способни да извършват механична работа. Тази работа се извършва в резултат на появата на ударна вълна - внезапна промяна в налягането, разпространяващо се в среда със свръхзвукова скорост.

Разпространението на експлозия, дължащо се на преминаване на ударна вълна през вещество и протичащо към дадено вещество при определени условия с постоянна свръхзвукова скорост (от порядъка на хиляди метри в секунда), се нарича детонация.

Експлозивни смеси от горими газове и пари (при определена концентрация във въздуха) - бензин, толуен, етилов алкохол, ацетон, етилацетат и др. - могат да се произвеждат в производствени цехове на задълбочен и флексографски печат, бояджийски отдели, производствени отдели на фотополимерни форми и зареждане. батерии. Това може да се случи при липса на ефективна вентилационна система, нарушаване на технологията, несъответствие на електрическите инсталации с изискванията на ЕМИ и др. Експлозивните смеси с въздух се образуват също от суспендиран прах от нишесте, хартия, алуминий, магнезий, колофон, шеллак и др. Най-опасен е прахът, с който се образуват експлозивни смеси

въздух при концентрации до 15 (алуминий, колофон, шеллак и др.).

флаш   - бързо изгаряне на горивната смес, което не е съпроводено с образуване на сгъстени газове. В този случай не се отделя достатъчно топлина, за да се образува нова концентрация на парите на горивната смес и изгарянето спира.

запалване- появата на горене под действието на източника на запалване.

Спонтанно запалване   - явлението на рязко увеличаване на скоростта на екзотермичните реакции, водещо до появата на изгарящо вещество (материал, смес) в отсъствието на източник на запалване. Спонтанното горене може да бъде термично, микробиологично и химично.

Термичното самозапалване възниква, когато външното нагряване на вещество (материал, смес) превиши температурата на запалване, т.е. най-ниската температура, при която възниква неговото самонагряване. Например, дъб, бор, смърч и продукти, произведени от нея при температура на околната среда над 100 ° C започват да се самонагрят - неговите нестабилни съединения се разлагат. При 230-270 ° С разлагането се ускорява и започва окисляването. Процесът на разлагане на дървесината е екзотермичен, и ако отделената топлина по време на окислението превишава преноса на топлина към околната среда, натрупването на топлина води до спонтанно запалване.

За да се предотврати спонтанно топлинно горене, е необходимо да се защитят горимите вещества и материали от действието на външни източници на топлина.

Микробиологичното самозапалване възниква в резултат на самонагряване, което възниква под влиянието на жизнената активност на микроорганизмите в масата на дадено вещество (материал, смес). За микробиологично самозапалване се търсят вещества от растителен произход (най-вече не сушени) - сено, слама, дървени стърготини, листа, мокър насипен торф и др.

Химичното самозапалване възниква в резултат на химическо взаимодействие на веществата. Например, някои кафяви и черни въглища, натрупани в купчини, могат, поради окисление и адсорбция, да се затоплят и ако има недостатъчен топлообмен към околната среда, той може да се запали спонтанно. Ако овлажните влакнести или натрошени материали (например памучна вата, парцали, дърво или дори метални стърготини) с растителни масла или животински мазнини, те се разпределят в тънък слой върху голямата повърхност на тези материали, след което интензивно се окисляват и полимеризират, което е съпроводено със значително генериране на топлина. Масленият влакнест материал, сгънат в купчина, има нисък топлообмен към околната среда. Следователно натрупаната топлина спомага за ускоряване на процеса на окисление и полимеризация, както и за по-нататъшно повишаване на температурата. Веднага щом температурата на смазания материал достигне температурата на запалване на маслото, тя ще се самозапали.

Минералните масла (рафинирани петролни продукти) не са склонни към спонтанно запалване.

възпаление   - Това е огън, придружен от появата на пламък.

Самозапалване   - спонтанно запалване, придружено от появата на пламък.

В практиката на промишлени предприятия са известни случаи на спонтанно изгаряне на маслообразни почистващи материали и гащеризони на купчина; ледерин, чийто най-горен слой съдържа ленено масло.

Някои химикали могат да се запалят спонтанно или да предизвикат възпламеняване на други вещества във въздуха, когато са изложени на вода и когато са смесени помежду си.

В резултат на окислителната реакция, особено в присъствието на влага, някои метални прахове (алуминий и цинк) се запалват

следователно те трябва да се съхраняват в херметически затворени контейнери.

Калциевите и алкалнометалните карбиди, хидридите на алкалните и алкалоземните метали и др. Са вещества, които предизвикват изгаряне под въздействието на водата върху тях, като при взаимодействие с водата обикновено отделят запалими газове, които при нагряване от реакцията се самозапалват.

Хлор и други халогениди, азотна киселина, хромен анхидрид, белина, натриев пероксид и калий и др. Могат да бъдат вещества, които се възпламеняват спонтанно, когато се смесват помежду си. Някои от тези оксиданти могат да предизвикат спонтанно запалване, когато се смесват с или в контакт с органични вещества , Други се възпламеняват спонтанно, когато са изложени на смес от окисляващ агент със запалимо вещество, сярна или азотна киселина при удар или топлина.

Веществата, самовъзпламеняващи се във въздуха, включват фосфор, цинк и алуминиев прах, сулфиди, карбиди на алкални метали и др.

Склонност към самозапалване на вещества и материали при разработване на мерки за предотвратяване на пожари по време на тяхното съхранение, транспортиране, сушене, извършване на технологични операции и др.

Списъкът с показатели, необходими за оценка на опасността от пожар и експлозия и опасността от пожар на вещества и материали, в зависимост от тяхното агрегирано състояние, е даден в таблица. 1 от приложението към Федералния закон "Технически правилник за изискванията за пожарна безопасност". Федерален закон на Руската федерация 123 ".

Основните показатели при оценката на опасността от пожар при течности са: група запалимост; точка на възпламеняване; точка на възпламеняване и граници на концентрация на запалване. Основните показатели при оценката на опасността от пожар на твърди вещества и материали са групата на запалимост; температура на запалване, температура на самозапалване, склонност към спонтанно запалване.

Група запалимост. Веществата и материалите се разделят на запалимост на три групи: негорими, т.е. неспособни да горят във въздуха от обикновен състав; бавно изгаряне, което може да се запали и изгори в присъствието на източник на запалване, но не може да се изгори, когато се отстрани; запалими, запалващи се от източника на запалване и продължаващи да горят, когато се отстраняват. Запалимите материали се разделят на свой ред на запалими, т.е. тези, които се запалват от източник на запалване на незначителна енергия (мач, искра и т.н.) без предварително загряване и са трудни за възпламеняване, които се запалват само от относително мощен източник на запалване.

Температурата на възпламеняване е най-ниската (при условията на специални изпитвания) температура на горивно вещество, при което над повърхността му се образуват пари и газове, способни да мигат във въздуха от източника на запалване, но скоростта на тяхното образуване все още е недостатъчна за последващо изгаряне.

Терминът "точка на възпламеняване" обикновено се отнася до запалими течности, но някои твърди вещества (камфор, нафталин, фосфор и т.н.), които се изпаряват при нормална температура, също се характеризират с точка на възпламеняване. Колкото по-ниска е точката на възпламеняване на запалимата течност, толкова по-опасно е при пожар.

Според правилото на Орманди и Гравен, точката на възпламеняване е

t in = t kip. Kh K

където е точката на кипене, градушка. К; K е коефициент, равен на 0.736.

Според опасността от пожар, в зависимост от точката на възпламеняване, запалимите течности се разделят на два класа:

Степен 1 ​​- запалими течности (запалими течности) - бензин, толуен, бензол, ацетон, метилови и етилови алкохоли, етер, керосин, терпентин и др.

2-ри клас - запалими течности (GJ) - минерални масла, мазути, формалин и др .;

Температурата на запалване е температурата на запалимо вещество, при което тя изпуска горими пари и газове с такава скорост, че след запалване от източник на запалване, се получава постоянно изгаряне.

Температурата на самозапалване е най-ниската температура на вещество (материал, смес), при което скоростта на екзотермичните реакции рязко се увеличава, което води до изгаряне с образуването на пламък.

Температурата на самозапалване не е постоянна дори за едно и също вещество. Тя зависи от концентрацията на кислород във въздуха, налягането, условията за пренос на топлина към околната среда и др. Например температурата на самозапалване на горими газове и пари варира от 300-700С, дърво, торф, хартия, картон - 250-400С, целулоид - 140-180С, винилна пластмаса - 580С, гума - 400С.

Границите на концентрация на запалване са минималните и максималните концентрации на зоната на запалване, т.е. зони на концентрация на запалимо вещество, в рамките на което неговите смеси с даден окислител (обикновено въздух) могат да се запалят от източника на запалване с последващото разпространение на горенето през сместа, произволно далече от източника на запалване. Например, за ацетон, по-ниската граница на концентрация на запалване (експлозия) е 2,6%, а горната граница е 12,2% (обем), за бензин А-76, съответно 0,76% и 5,03%, за етилов алкохол - 3, 3% и 18.4%, природен газ 5% и 16% и т.н.

Колкото по-голяма е по-ниската граница на концентрация на запалване и колкото по-голяма е разликата между долната и горната граница на запалване, толкова по-голяма е опасността от експлозия на горими газове, пари и прах. По този начин опасността от експлозия е пряко пропорционална на размера на зоната на запалване.

Пожарите се класифицират според вида на горимия материал и се разделят на следните класове.

Пожари от твърди горивни вещества и материали (А).

Пожари от запалими течности или топими твърди вещества и. \\ T

материали (Б).

Пожари от газове (С).

Пожари на метали (D).

Пожари от запалими вещества и материали на електрически инсталации, които са под напрежение (Е).

Пожари на ядрени материали, радиоактивни отпадъци и радиоактивни вещества (F).

Съществен фактор, възпрепятстващ въвеждането на различни полимерни материали, е опасността от пожар, дължащ се на горимост и съпътстващи процеси.

запалимост- Това е горещо вещество, което се инициира от източника на запалване и продължава след отстраняването му. За оценка на опасността от пожар на веществото определят температурата на запалване, Сред термопластичните материали най-високите стойности за CPVC са 482 ° C, а също и за полипропилен 325 ° C.

Индекс на кислородапоказващ процента кислород, необходим за поддържане на изгарящо вещество. Съдържанието на кислород в атмосферата е 21%, а кислородният индекс CPVC 60 - т.е. изгарянето на този материал може да настъпи с допълнително подаване на 39% кислород. Следователно, този материал се нарича "самозагасващ". Това отличава този материал благоприятно от други термопласти, като полипропилен и полиетилен, чийто кислороден индекс е 17 и следователно неговото изгаряне продължава след запалване.В такива случаи, образуването на горещи капки, които служат като допълнителен източник на запалване, е голяма опасност. В случая на CPVC, материалът не се топи и не се образуват горещи капки.

токсичност, Токсичността на веществата, образувани по време на горенето, е нежелан фактор за безопасността на човека. Тя е по-малка, толкова по-малък е процентът на дима и основните продукти на горенето - CO и CO2.
  Свързани горивни процеси:
   - емисиите на дим по време на горене и излагане на пламък, \\ t
   - токсичност на продуктите на горенето и пиролизата - разлагане на веществото под действието на високи температури, \\ t
   - огнеустойчивост на материал или продукт - способността да се поддържат физически и механични характеристики (якост, коравина) и функционални свойства при излагане на пламък.
  Следователно намаляването на запалимостта на полимерните материали е задача за оптимизиране на комплексните характеристики на създадения материал.
Естеството на повечето полимерни материали е такова, че те не могат да бъдат напълно огнеупорни. Единственото нещо, което може да се направи, е да се намали способността им да горят и поддържат горенето. За тази цел се използват добавки, които възпрепятстват запалването и намаляват скоростта на разпространение на пламъка. забавители на горенето.

Фиг. № 1. Схема на горивния процес

Изгарянето на полимери е много сложен физико-химичен процес (Схема 1), който включва химични реакции по време на разграждането на полимера, както и химични реакции за превръщане и окисление на газообразни продукти, с интензивно пренасяне на топлина и маса. В резултат на химични реакции се образуват два вида горивни продукти - горими и негорими газове и пепел (съдържащи въглерод или минерали). Таблица 1 показва температурата на запалване на полимерите и техните продукти на разлагане в процеса на горене.

Таблица номер 1 .

При изгарянето на органични полимерни материали окислителят е въздушен кислород, а водородните и въглерод-съдържащите газообразни продукти на разрушаване на полимера са запалими. При нагряване макромолекулите лесно се разлагат на нискомолекулни наситени и ненаситени въглеводороди, които претърпяват екзотермични окислителни реакции, т.е. реакцията се придружава от отделянето на топлина.
  При изгаряне на полимери се наблюдават и критични явления, характерни за горивните процеси като цяло. Намаляването на температурата на пламъка по една или друга причина води до скокообразен преход от един окислителен режим - горене - към друг, до много бавно окисление. Тези режими се различават по скорост с много порядъци. Затова можем да говорим за съществуването на критични условия, които определят границите на възможното изгаряне на този материал. Трябва да се отбележи, че тези условия зависят от геометрията на пробите и пламъка, температурата на полимера и газообразната среда и не са абсолютни характеристики на този материал.
Един от най-характерните примери за практическото използване на критични явления при изгарянето на полимери е експериментален метод за оценка на тяхната запалимост, предложен първо от британския учен Мартин.

Пробата се подпалва отгоре със специална газова горелка, след което горелката се отстранява и пробата продължава да гори самостоятелно, горяща почти до края или бързо се разпада. Такива експерименти се извършват с различен състав на газовата атмосфера, т.е. различно съотношение на кислород и азот. Критичната концентрация на кислород в сместа (в об.%), Над която е възможно независимото изгаряне, а не по-малко, се нарича кислороден индекс (CI) и характеризира запалимостта на този материал. Физическата същност на метода е, че с намаляването на концентрацията на кислород, консумацията на топлина за нагряване на инертния газ, азота се увеличава, температурата на пламъка намалява, което определя критичните условия на горене. Понастоящем този метод се използва широко в целия свят.

Таблица № 2 .

Класификация на степента на запалимост на материалите по метода на Мартин

В момента процесът на преход на ЕИО към единен стандарт за материали за строителство, приет през 2001 г., наближава завършване. В този стандарт възпламеняемостта се определя от буквите на азбуката: A ( незапалим), E ( краткосрочна пожароустойчивост) и F ( негорими материали).

Огнезащитните вещества се разделят на 3 големи групи.:

Допълнения от първи тип   Използва се главно за реактопласт (епоксидна, ненаситена полиестерна и други подобни смоли). Дибромонеопентил гликол (DBNPG) се използва главно за полиестерни смоли, а органичните фосфорни съединения са признати за най-добрата система за епоксидна смола. Тези съединения са вградени в химическата мрежа от термореактивни пластмаси и не нарушават физическите и механичните свойства на продуктите.
Допълнения от втори тип   изгарянето на полимера се спира на ранен етап, т.е. на етапа на неговото термично разлагане, придружено от освобождаване на горими газообразни продукти.
Процесът на набъбване се състои от комбинация от образуване на кокс и разпенване на повърхността на горящия полимер. Полученият вспенен клетъчен слой от кокс, чиято плътност намалява с повишаването на температурата, предпазва горящия материал от ефектите на топлинен поток или пламък.
Тип 3 добавки   използва се за термопласти, термореактиви и еластомери.
  Има няколко вида такива добавки, от които три са най-чести:
   халоген;
   фосфор;
   метални хидроксиди.

Ефективността на халогенсъдържащите забавители на пламъка се увеличава в серията F-Cl-Br-I. Най-често съединенията, съдържащи хлор и бром, се използват като забавители на горенето, тъй като осигуряват най-добро съотношение цена / качество.

Бром, съдържащ забавители на пламъка, са много по-ефективни от тези, съдържащи хлор, тъй като техните продукти на горене са по-малко летливи. В допълнение, хлорсъдържащите забавители на пламъка отделят хлор в широк температурен диапазон, поради което съдържанието му в газовата фаза е ниско, а бромосъдържащите забавители на пламъка се разлагат в тесен температурен диапазон, като по този начин се осигурява оптималната концентрация на бром в газовата фаза. Огнезащитните вещества с бромови съединения лесно се рециклират поради високото ниво на устойчивост на топлина.

Хлорсъдържащи забавители на пламъка: съдържат голямо количество хлор и действат в газовата фаза. Най-често се използва в комбинация с антимонови оксиди като синергист. Те са сравнително евтини, не се разлагат под действието на светлината, но за постигане на желания клас на пожарна безопасност се изисква голям процент от входа в полимера. Те са по-малко термоустойчиви в сравнение с бром-съдържащи забавители на огъня, но са склонни да причиняват силна корозия на оборудването.

Фосфорсъдържащи забавители на пламъка, Фосфорсъдържащите съединения могат да бъдат органични и неорганични. Те са активни в газ или кондензирана фаза, а понякога и в двете.
  Номенклатурата на фосфорсъдържащите съединения е доста широка и за начало можете да ги разделите на 2 групи - халогенсъдържащи и халогенни.
  Предимството на съединенията, съдържащи халоген и фосфор, е, че първо, чрез разцепване на халогенните радикали по време на разлагането, радикалите се дезактивират чрез обичайния безхалогенен механизъм на радикалите H * и OH * и, второ, те допринасят за образуването на карбонизирани структури ( сажди, пепел).

Синергични смеси, Повечето от забавителите на пламъка, съдържащи халоген, се използват под формата на синергични смеси с антимонови оксиди. Самият антимон не забавя горенето, тъй като се топи при температури над температурите на запалване на повечето пластмаси. Въпреки това, смесени с халогенсъдържащи съединения, антимоновият оксид образува халогениди и хидроксихалогениди на антимона, които са в газообразно състояние при температура на запалване и разреждат горими газове. В допълнение, халогенидите и хидроксихалогенидите действат като OH * радикални очистители, подобни на действието на НС1 и НВг. Антимоновите оксиди често се използват за повишаване на огнеустойчивостта на PVC, поради синергичния ефект с хлора, съдържащ се в изходния полимер. Не се препоръчва използването на антимонови оксиди в прозрачни и прозрачни продукти. В този случай и за производството на продукти с подобрени електрически изолационни свойства, железен оксид може да се използва като синергист. Цялостни проучвания показват, че антимоновият оксид не е канцерогенно съединение.

Критерии за избор на халогенсъдържащ забавител на горенето.

При избора на огнеупорен материал, основните фактори са: вид полимер, изисквания за запалимост и поведението му по време на обработката на полимера - неговата топлоустойчивост, точка на топене и качество на дисперсията в полимера.
  Ефективност на забавителите на горенето не зависи   за степента на тяхната дисперсия или разтворимост в полимера, тъй като повечето от реакциите, свързани с инхибирането на горенето, настъпват в газовата фаза. Тя се определя от скоростта на дифузия на халогенните радикали и скоростта на тяхното взаимодействие със свободните радикали.

Необходимо е обаче да се вземе под внимание ефектът на забавителя на горенето върху физико-механичните, електрическите и други свойства, определени от крайната употреба на продукта. Въвеждането на забавители на горенето обикновено води до известно намаляване на физико-механичните, диелектричните и други експлоатационни и технологични свойства на материалите.

Тук важен фактор за равномерна дисперсия е. Освен това се препоръчва да се избере забавител на горенето, така че халогенните радикали да се образуват при същата температура като горимите продукти на пиролизата на полимера. По този начин миещите агенти на свободните радикали ще бъдат в газовата фаза едновременно с горивото, което ще осигури максимална ефективност на огнезащитното действие. Скоростта на образуване на халогенните радикали трябва да бъде такава, че улавянето на активни радикали да може да настъпи през цялото време, докато повърхностната температура остане над температурата на запалване на летливите вещества.

Други забавители на горенето .

Метални хидроксиди .

Алуминиеви и магнезиеви хидроксиди заемат първо място сред огнезащитните средства по отношение на употребата (повече от 40% от общия обем на забавителите на горенето). Това се дължи на ниската им цена в сравнение с халогенните или фосфорните системи.

Механизмът на действие. Металните хидроксиди под въздействието на високи температури се разлагат с изпускането на вода. Реакцията на разлагане е ендотермична (придружена от топлинна абсорбция), което води до охлаждане на субстрата до температури под точката на възпламеняване. Образуването на вода допринася за разреждането на запалимите газове, отделяни по време на разлагането, намалява ефекта на кислорода и намалява скоростта на горене. Ефективността на хидроксидите е право пропорционална на съдържанието им в полимера.

Магнезиев хидроксид (MH)   - е бял прах с размер на частиците от 0,5 до 5 микрона. За постигане на подходящ огнеустойчив ефект се въвежда в количество 50-70% от теглото на полимера. Магнезиевият хидроксид е по-скъп от алуминиевия хидроксид, така че обемът на употреба е много по-малък. Но има едно безспорно предимство - има по-висока топлоустойчивост (до 3000 0 С), поради което може да се използва при обработката на термопластични конструкции. Използва се предимно в полипропилен, ABS пластмаса и полифенилиден оксид. Не се препоръчва употребата на този антипирен в термопластични полиестери (PET, PBT), тъй като ускорява разграждането на такива полимери. На снимките е показана микрофотография на частица магнезиев хидроксид и полимерен пенококс с магнезиев хидроксид.

Алуминиев хидроксид (ATH) - използва се в еластомери, термопластика и термопластика. Разлага се при температури от 190 - 2300С в зависимост от размера на частиците (0,25-3 микрона). Една от основните области на приложение е повишаване на огнеустойчивостта на стирен-бутадиенов латекс, използван при производството на килими. Също така широко се използва за производството на негорими еластомери за кабелна изолация, транспортни ленти, покривни материали и маркучи. Може да се използва за подобряване на огнеустойчивостта на ненаситените полиестери. Този антипирен се използва широко в полиолефини, PVC, термопластични еластомери.   Най-висока ефективност се наблюдава при използване на алуминиев хидроксид в кислород-съдържащи полимери - PET, PBT, PA.

Меламин и неговите производни   - малък, но сравнително бързо развиващ се пазарен сегмент.

Той включва меламин, негови хомолози и соли с органични и неорганични киселини (борна, цианурова и фосфорна). Основният производител на добавки от този вид е DSM. При използване на меламин, съдържащ забавители на пламъка, се появява ендотермично разлагане с разреждане на газовете, абсорбция на активни радикали с образуването на въглеродни структури. Освен това, съдържащите меламин съединения са евтини, нетоксични и не причиняват корозия на оборудването.
  Понастоящем този клас забавители на огнеупорите се използва главно в пенообразни и термопластични полиуретани, полиамиди. Разработват се също забавители на пламъка, съдържащи меламин за полиолефини и термопластични полиестери.

нанокомпозитиимат много предимства пред традиционните забавители на горенето. Като пълнители се използват малки количества модифицирани слоести силикати. По този начин техните механични свойства са същите като тези на незапълнените полимери. Обработката на нанокомпозитите е много проста, докато нанокомпозитите не съдържат халогени и се считат за екологична алтернатива.
Механизмът на потискане на пламъка чрез въвеждане на силикатни нанокомпозити се основава на образуването на въглероден слой и неговата структура. Въглеродният слой изолира основния полимер от източника на топлина и така образува бариера, която намалява отделянето на летливи продукти по време на горивния процес. Въпреки, че потискането на пламъка е сравнително нова област на приложение за нанокомпозитите, те са много важни като пълнители за създаване на относително огнеустойчиви полимери с подобрени свойства. Комбинации от органичен двуалуминиев триоксид с други огнезащитни пълнители, като алуминиев хидроксид, също показват обещаващи свойства.

Обикновено се използва в комбинация с фосфорсъдържащи съединения, антимонови оксиди или метални хидроксиди, които създават субстрат за слой от експандиран графит. Недостатъкът на графита е черен цвят и електропроводимост, което ограничава неговата употреба.

Тенденции на пазара на огнезащитни продукти.

Глобалният пазар на забавители на горенето се оценява на около 30% от общото потребление на добавки в полимерите (с изключение на пигменти и багрила). Структурата на пазара за огнеустойчивост е както следва:

Индикатори за пожароопасни вещества.Някои индикатори са необходими за пълна оценка на опасността от пожар на твърди вещества и материали, както и на течности и газове.

Температура на запалванесе нарича най-ниската температура на запалимо вещество, при което излъчва горими пари или газове с такава скорост, че след запалване от външен източник на запалване веществото изгаря постоянно. Температурата на възпламеняване е индикатор за опасност от пожар само от запалими вещества и материали, тъй като характеризира тяхната способност да гори самостоятелно.

Температура на самозапалване   нарича се най-ниската температура на веществото (или неговата смес с въздуха), при което има рязко увеличаване на скоростта на екзотермичните реакции, което води до появата на огнено изгаряне.

Температурата на запалване на газове и пари се взема предвид в следните случаи:

класификацията на газове и пари на запалими течности от взривни групи за избор на тип електрическо оборудване (по отношение на стандартната температура на самозапалване);

изборът на температурни условия за безопасно използване на веществото при нагряване до високи температури (в този случай се използва минималната температура на самозапалване)

изчисляване на максимално допустимата температура на отопление за неизолирани повърхности на технологично, електрическо и друго оборудване;

да проучи причината за пожара, ако е необходимо да се определи дали дадено вещество може да се запали от нагрята повърхност.

Склонност към спонтанно запалванехарактеризира способността на редица вещества и материали да се запалят спонтанно при нагряване до относително ниски температури или контакт с други вещества, както и при излагане на топлина, генерирана от микроорганизми в процеса на тяхната жизнена дейност. В съответствие с това се различават термичните, химичните и микробиологичните спонтанни изгаряния.

Склонност към спонтанно топлинно горене   характеризиращи се с температури на самонагряване и тлеене, както и зависимостта на температурата на средата, в която се наблюдава спонтанно запалване, от размера и формата на пробата. Склонността към спонтанно запалване при разработване на противопожарни мерки.

Температура на самонагряване   е най-ниската температура, при която практически се различават процеси на екзотермично окисление и разлагане в вещество или материал, което може да доведе до спонтанно запалване.

Нагряването до температурата на самонагряване, най-ниската температура на веществото, може потенциално да представлява опасност от пожар. Температурата на самонагряване се взема предвид при определяне на условията за безопасно дълготрайно (или постоянно) нагряване на веществото.

Безопасна температура на загряване   това вещество или материал (независимо от размера на пробата) трябва да се счита за температура, която не надвишава 90% от стойността на температурата на самонагряване.

Температура на тлеененарича се критична температура на твърдо вещество, при която скоростта на самонагряващия се процес нараства драстично, което води до появата на тлеещ огън. Температурата на тлеене се взема предвид при проучване на причините за пожари, определяне на безопасни условия за нагряване на твърди материали и др.

Разгледайте характеристиките на окислителния процес на самовъзпламеняващи се вещества от растителен произход, изкопаеми въглища, масла и мазнини, химикали и смеси.

Сред самовъзпламеняващите се вещества от растителен произход са включени   брашно, рибно брашно, сено, маслени кексове и др. Мокрите растителни продукти, които продължават дейността на микроорганизмите, са особено чувствителни към спонтанно запалване.
Наличието на влага в растителните продукти при определени температури се съпътства от размножаване на микроорганизми, интензифициране на тяхната жизнена активност, което води до повишаване на температурата. Растителните храни са бедни проводници на топлина, така че те допълнително увеличават температурата.
При условия, благоприятни за натрупване на топлина: значителна маса от растителен продукт, например сено или маслена кейк в трюма, температурата може да достигне 70 ° C.

При тази температура микроорганизмите умират и тяхното разлагане се придружава от по-нататъшно повишаване на температурата с образуването на порести въглища, които могат да абсорбират пари и газове в голям обем.
Този процес е съпроводен и с отделяне на топлина и постепенно повишаване на температурата до 100-130 ° C, при което настъпва разлагане на нови съединения с образуването на порести въглища. При температура от 200 ° С, целулозата, която е част от растителните продукти, се разлага и се образува нов вид въглища, които могат интензивно да се окисляват. Процесът на окисление на въглищата води до по-нататъшно повишаване на температурата, до възникване на горене.

Въглища, получени чрез термично разлагане на целулозни материали, като например въглен, също могат да се възпламенят спонтанно.   И това става веднага след неговото производство. С течение на времето неговата способност да абсорбира пари и газове намалява, в резултат на което дървеният въглен, който е във въздуха дълго време, губи своята склонност към самовъзпламеняване.

Някои видове изкопаеми въглища могат да окисляват при ниски температури и да абсорбират кислород от въздуха и други газове или пари. Но основната причина за спонтанно запалване е окисляването на въглищата. Поглъщането на изпарения и газове от въглища също е съпроводено с повишаване на температурата.
Младите въглища, съдържащи влага, имат най-висок абсорбционен капацитет. Така че, прясно добива лигнит съдържа 10 - 20% хигроскопична влага, а постно - около 1%, така че последният е по-устойчив на спонтанно запалване. Увеличаването на влагата води до повишаване на температурата на въглищата до 60-75 ° C, а по-нататъшното отделяне на топлина се дължи на окисляването на органичната материя.

Развитието на процеса на спонтанно запалване на изкопаеми въглища   зависи от степента на раздробяване: колкото по-фини са въглищата, толкова по-голяма е повърхностната абсорбция и окисляване, колкото по-голяма е тяхната скорост на потока, толкова повече топлина се освобождава.

Често причината за пожара е спонтанно запалване на мазнини и масла от минерален, растителен или животински произход.с които са импрегнирани влакнести материали и тъкани.

Минералните масла (двигател, дизел, трансформатор) са смес от наситени въглеводороди и не могат да се запалят в чист вид. Спонтанното им изгаряне е възможно в присъствието на примеси от растителни масла. Растителни масла (коноп, ленено семе, слънчоглед, памучно семе) и масла от животински произход (масло) са смес от глицериди на мастни киселини.

Много химикали и техните смеси могат да се самонагрят, когато са в контакт с въздух или влага. Тези процеси често завършват със спонтанно запалване.

По способността им да се самовъзпламеняват, химикалите се разделят на три групи:

1-ва група.

Вещества, които се възпламеняват спонтанно при контакт с въздуха(активен въглен, бял фосфор, растителни масла и мазнини, серни метали, алуминиев прах, карбид на алкални метали, желязо на прах, цинк и др.).
Окислението на някои вещества от тази група, причинено от взаимодействието им с водна пара на въздуха, е съпроводено с отделяне на голямо количество топлина и протича толкова бързо, че скоро се превръща в горене или експлозия. За други вещества процесите на самонагряване продължават дълго време (например, процесът на самозапалване на бял фосфор завършва с изгаряне след няколко секунди, а процесът на самозапалване на прясно приготвен активен въглен продължава няколко дни).

2-ра група.

Вещества, които причиняват изгаряне при взаимодействието на ха с вода(алкални метали и техните карбиди, калциев оксид (негасена вар), натриев пероксид, фосфорен калций, фосфорен натрий и др.).
Взаимодействието на алкални метали с вода или влага на въздух е съпроводено с освобождаване на водород, който се запалва поради топлината на реакцията. Малко количество вода, попадаща върху негасена вар, предизвиква самонагряване, което води до силно затопляне (преди луминесценция), така че горимите материали в близост могат да се запалят.

Трета група.

Вещества, които се възпламеняват спонтанно, когато се смесват един с друг.   Така, въздействието на азотната киселина върху дърво, хартия, тъкани, терпентин и етерични масла причинява възпаление на последната; Хромният анхидрид запалва алкохоли, естери и органични киселини; ацетилен, водород, метан и етилен се запалват спонтанно в хлорна атмосфера на дневна светлина; натрошеното желязо (стърготини) се запалва спонтанно в атмосфера на хлор; алкални метални карбиди се възпламеняват под хлор и въглероден диоксид.

Точка на възпламеняване Това се нарича най-ниската температура на запалимо вещество, при което при условия на специални изпитвания над повърхността му се образуват пари или газове, които могат да мигат във въздуха от външен източник на запалване.

Точката на възпламеняване е параметър, който приблизително показва температурните условия, при които запалимото вещество става запалимо. Пламната температура на запалимите течности в тази класификация се определя само в затворен тигел.

Област на запалванегазове (пари) във въздуха е областта на концентрация на даден газ във въздуха при атмосферно налягане, вътре в която смеси от газ с въздух могат да се запалят от външен източник на запалване и след това да разпространят пламъка през сместа.

Граничните концентрации на областта на запалване се наричат ​​съответно долните и горните граници на запалимост   газове (пари) във въздуха. Стойностите на границите на запалване се използват при изчисляване на допустимите концентрации на газове в оборудването на взривоопасни процеси, вентилационните системи, както и при определяне на максимално допустимата взривна концентрация на пари и газове при работа с огън, искрово средство.

Концентрацията на газ или пари във въздуха вътре в технологичната единица, която не превишава 50% от долната граница на запалване, може да се приеме за концентрация на взривобезопасност. Защита от експлозия   околната среда в оборудването при нормални условия на процеса не дава основание да се счита, че това оборудване не е експлозивно.

За стойността на максимално допустимата концентрация на взривобезопасност (PDVK) на пари и газове при работа с огън, инструмент за искри трябва да се вземе концентрация, която не надвишава 5% от долната граница на запалване на парата или газа във въздуха в отсъствието на кондензираната фаза в съответния апарат.

Температурни граници на запалване на парите във въздухатова са температурните граници на вещество, при което наситените пари образуват концентрации, равни на съответно долната или горната граница на концентрация на запалване.

Температурните граници на запалване се вземат предвид при изчисляване на безопасни температурни условия в затворени технологични обеми с течности (горивни товарни цистерни и др.), Работещи при атмосферно налягане.

Температурата и максималното налягане на експлозията следва да се считат за безопасни по отношение на възможността за образуване на експлозивни смеси от пара и въздух.

Максимално налягане на експлозията - Това е най-голямото налягане, което възниква по време на експлозия. Той се взема предвид при изчисляване на експлозивната устойчивост на оборудването с горими газове, течности и прахообразни вещества, както и предпазни клапани и експлозивни мембрани, обвивки от взривозащитено електрическо оборудване.

Индекс на запалимост   (фактор К) ~безразмерно количество, което изразява съотношението между количеството топлина, излъчвано от пробата по време на изпитването, до количеството топлина, излъчвано от източника на запалване,

където р - топлина, отделена от пробата в горивния процес, ккал;

q и - термичен импулс, т.е. топлина, подавана към пробата от постоянен източник

запалване, ккал.

Според резултатите от теста, степента на възпламеняване се оценява както следва.

Огнеупорни материали- материали, които при нагряване до 750 ° С не изгарят и не отделят запалими газове във въздуха в количество, което е достатъчно, за да ги запали от повишения пламък. Тъй като коефициентът се определя от метода на калориметрия K< 0.1, такива материали не могат да гори на въздух.

Незапалими материали- материали, чиято температура на запалване е по-ниска от 750 ° C, а материалът изгаря, тлее или се овъглява само под въздействието на възпламенения пламък и спира изгарянето или тлеенето след отстраняването му (0.1)< K< 0,5).

Огнеупорни материали   (или самозагасяващи се) - материали, чиято температура на запалване е по-ниска от 750 ° C, а материалът гори, тлее или овъглява под въздействието на повишен пламък. След отстраняването му материалът продължава да гори с поглъщан пламък, който не се разпространява през пробата (0.5< K< 2,1). Такие материалы не способны возгораться в воздушной среде даже при длительном воздействии источника зажигания незначительной энергии (пламени спички 750 - 800°С, тления папиросы 700 - 750°С и т.д.).

Възпламеними материали - материали, чиято температура на запалване е по-ниска от 750 ° C, и материалът, запален от донесения пламък, продължава да гори или тлее след отстраняването му (K> 2,1).

Скорост на изгаряне   Скоростта на изгаряне на твърдото вещество зависи от неговата форма. Настърганите твърди частици под формата на стърготини или чипове ще изгорят по-бързо от монолитни. В натрошен горивен материал, голяма изгаряща повърхност е изложена на топлина, поради което топлината се абсорбира много по-бързо, изпаряването става много по-активно, с отделянето на по-голямо количество пари. Изгарянето протича много интензивно, в резултат на което горимото вещество се изразходва бързо. От друга страна, монолитно горимо вещество ще гори по-дълго от смачкано.

Облаците прах са съставени от много малки частици. Когато облак от запалим прах (например зърно) се смесва добре с въздуха и се запалва, изгарянето става много бързо и често е съпроводено с експлозия. Такива експлозии са наблюдавани по време на товаренето и разтоварването на зърно и други натрошени горими вещества.

Има две скорости на горене: маса и линейна.

Масова скорост на горене   се нарича маса (t, kg) на изгореното вещество за единица време (min, h).

Линейна скорост на горене на твърди горивни веществанаречена скорост на разпространение на огъня (m / min) и скоростта на растеж на зоната на огъня (m 2 / min). Скоростта на горене на твърдите вещества зависи от степента на смилане, влажността, обемната плътност, достъпа до въздуха и редица други фактори.

Изследването на случаи на пожар на кораби дава възможност да се приеме следната средна линейна скорост на изгаряне (m / min) на различни обекти:

Управленски длъжности ................................................ 0.5

Настаняване ................................................ .................... 1.0-1.2

Помещения за комунални услуги, складови помещения за горивни материали ..... 0.6-1.0

Товарно пространство ..................................... ........... ............. 0,5-0,7

Автомобилни фериботни палуби ............... 1 5

Машинно отделение с двигател с вътрешно горене при изгаряне на дизелово гориво под печките .... 10

Механизми за подкрепа на браншове ......... 1,2

Стаи за електрооборудване ............................................ 0.8

Котелни отделения при изгаряне на гориво под печката ........... 8.0

Приблизително през първите 2-3 минути на пожар, зоната на фокусиране бързо нараства (на пътнически кораби до 20 m 2 / min). Този път обикновено е необходимо да се събере алармата за екипажа на кораба и следователно все още няма активно гасене на пожар. В следващите 10 минути, когато се използват стационарни средства за гасене на вода и пяна, растежът на зоната на пожарния център се забавя.

Линейната скорост на разпространение на огъня определя площта на огъня, а степента на изгаряне на всичко, което може да изгори в тази област, е продължителността на пожара.

Линейна скорост на изгаряне на течностхарактеризиращи се с височината на слоя (mm, cm), изгорени на единица време (min, h). Скоростта на разпространение на пламъка по време на запалване на горими газове е от 0.35 до 1.0 m / s.

Процент на изгарянехарактеризиращи се с количеството изгаряне на гориво за единица време за единица площ на изгаряне. Той определя интензивността на изгаряне на материали по време на пожар. Трябва да го знаете, за да изчислите продължителността на пожара във всякакви течности. Степента на изгаряне на течността, разлята върху повърхността на морската вода, е приблизително същата като при изгаряне от отворените повърхности на контейнерите.

Температура. Най-важният параметър на корабния огън, който до голяма степен определя не само инженерни и превантивни мерки, но и тактически действия на аварийните страни и групи кораби, е температурата. От особено значение е температурата по време на вътрешни пожари на кораби.

Интензитетът на пренос на топлина от пожарната зона към околната среда, скоростта на газовия поток, както и възможността от експлозии, които представляват изключителна опасност при гасене на пожар, зависи от температурата на пожара.

Температурното поле на пожара е много разнородно.Колкото по-близо до пожарната зона, температурата обикновено е по-висока. В горната част на помещението въздухът обикновено е по-топъл от този на палубите. Като се има предвид поведението на корабните конструкции и материали и от гледна точка на огъня-тактика, най-удобно е да се вземе средната температура на димните газове, които запълват пожарната зона за температурата на пожара. Важни са и температурите на повърхностите на корабните конструкции, които обхващат пожарната зона: температурата на повърхността пред огъня и температурата на повърхността, противоположна на огъня.

Приблизително температурата в някои точки на пожарната зона може да се определи индиректно - чрез топене на неизгорелите материали, които са в пожарната зона, или чрез оцветяване на загрети тела (Таблица 4.1).

Таблица 4.1

Зависимост на цвета на топлината от температурата

При изгаряне на твърди материалитемпературата на пожара зависи главно от вида на материалите, големината на пожарното натоварване, условията на въздушния поток и отстраняването на продуктите от горенето, както и от продължителността на горенето.

Зависимостта на температурата на огъня от продължителността на горенето за всички твърди вещества има приблизително същия характер.   Първоначално температурата рязко се повишава до максимум, а когато материалът изгаря, постепенно намалява. С увеличаване на пожарното натоварване се увеличава общата продължителност на горенето, максималната температура на пожара се увеличава, температурата намалява по-бавно, но характерът на зависимостта остава непроменен.

В условията на ограничен обмен на газ, например при затворени отвори в жилищна зона, повишаването на температурата е много по-бавно. Максималната температура достига 800-900 ° С.

Температурните условия в помещенията при изгаряне на течности имат свои характеристики.   Тъй като течности обикновено се намират във всички съдове (в палети, резервоари и др.), Тяхното изгаряне често има местен характер. При тези условия, ако съотношението на зоната на изгаряне към зоната на палубата е близо до единството, температурата на огъня е приблизително 1100 ° C. Ако зоната на изгаряне е само малка част от палубата, температурата е много по-ниска.

Температурата на огъня при горене на течности и твърди материали   зависи от това какви горивни материали преобладават: ако течностите съставляват само малка част от пожарното натоварване, то температурният режим се различава малко от този на твърдите материали.

В случай на вътрешни пожари в зоната на агресивна топлина, могат да възникнат внезапни конвективни потоци от горещи газове, които възникват при промяна на условията на обмен на газ, причинени от отварянето на вратите и други отвори.

Зоната на топлинна атака е част от димната зона., това може да бъде опасно за температурата на човека. Човек може да бъде в много кратко време в сух въздух с температура от 80 до 100 ° С. Дългият престой при температура от 50 - 60 ° C причинява най-тежките последствия от прегряване. Влажният въздух при температура от 50 - 60 ° C за много хора става непоносим за няколко минути.

При оценка на опасността от пожари на газове   определя зоната на запалване във въздуха, максималното налягане на експлозията, температурата на самозапалване, категорията на експлозивната смес, минималната енергия на запалване, минималното съдържание на експлозивен кислород, номиналната скорост на горене.

При оценка на опасността от пожар на течностиопределят групата на запалимост, температурата на възпламеняване, температурата на запалване, границите на температурата на запалване, скоростта на изгаряне. За запалими течности се определят допълнително зоната на запалване във въздуха, максималното налягане на експлозията, категорията на взривната смес, минималната енергия на запалване, минималното съдържание на експлозивен кислород и нормалната скорост на горене.

При оценка на опасността от пожар всички твърди вещества и материали определят групата на запалимост, температурата на запалване. За твърди вещества с точка на топене под 300 ° С те допълнително определят: температура на възпламеняване, температурни граници на запалване на парите във въздуха.
  За порьозни, влакнести и насипни материали, ако е необходимо, те допълнително определят температурата на самонагряване, температурата на тлеене по време на спонтанно запалване, температурните условия на топлинно самозапалване.
  За вещества, прахообразни или способни да образуват прах, долната граница на запалване на въздушно-космическото окачване, максималното налягане на експлозията на космическото пространство, минималната енергия на запалване на космическото пространство, минималното съдържание на експлозивен кислород се определят допълнително.

Когато се оценява опасността от пожар на веществото   необходимо е да се изследват неговите свойства, да се идентифицира възможността за тяхната промяна във времето и когато се използват при определени условия. По-специално, важно е да се вземе предвид, когато веществото контактува с други активни вещества при продължително нагряване, облъчване и други външни влияния, в резултат на което физико-химичните му свойства могат да се променят.

При изпитване на корабостроенето и други твърди материали за запалимост първоначално се открива група горивни материали метод на пожарна тръба.

Материал, считан за запалим.ако при изпитване по метода на пожарната тръба времето за самозапалване или тлеене надвишава 1 минута, а загубата на тегло на пробата е 20%. Възпламенителните материали включват също материали, които самостоятелно изгарят с пламък по цялата повърхност на пробата, независимо от загубата на тегло и времето на изгарянето му. Такива материали не се подлагат на допълнителни изпитвания.

Материали със загуба на тегло по-малко от 20%, както и материали, които губят тегло 20% или повече, но изгарят или тлее само за по-малко от 1 минута за окончателна оценка на степента на запалимост, се подлагат на допълнителни изпитвания върху метод на калориметрия.