Spaljivanje polimera i materijali koji smanjuju njihovu zapaljivost

Klasifikacija čvrstih zapaljivih materijala (TGM)

U skladu s GOST 12.1.044 ?? 89 "Opasnost od požara i eksplozije tvari i materijala" nazivaju se kruti materijali, čija temperatura taljenja ili raspadanja prelazi 50 ° C, kao i tvari koje nemaju temperaturu taljenja (drvo, tkanine, itd.).

TGM se može klasificirati prema nekoliko kriterija:

1. kemijski sastav
2. ponašanjem pri zagrijavanju.

K ugljikovodici  uključuju prirodne, umjetne i sintetske polimerne materijale, koji uključuju ugljik, vodik, dušik i kisik. Prema strukturi ugljikovodika? Ovi materijali su homogeni.

U zasebnu podgrupu spadaju prirodne organske tvari, koje se temelje na celulozi. To su polimerni materijali biljnog podrijetla (drvo, pamuk, itd.), Koji, za razliku od umjetnih i sintetičkih polimera, nisu homogeni materijali, već mješavina prirodnih polimera. Ponašanje u uvjetima požara svih biljnih materijala je slično i zbog toga se ujedinjuju u jednu skupinu? celulozni materijali.

Organski elementi spojeva  ?? organske tvari, koje uključuju elemente kao što su sumpor, fosfor, silicij, halogenidi i metali. U uvjetima požara, organo-organski spojevi tvore posebno toksične tvari i zbog toga se razlikuju u posebnu skupinu.

Anorganske čvrste zapaljive tvari  ?? to su metali i nemetali. Gotovo svi metali pod normalnim uvjetima se oksidiraju u zraku. Ali samo oni koji mogu zapaliti na zraku iz otvorenog izvora paljenja prosječne snage i koji sami izgaraju nakon što su uklonjeni, smatraju se zapaljivim. Alkalni i zemnoalkalijski metali su među najgorivijima.

Nemetali uključuju fosfor, arsen, silicij, sumpor. Mehanizam njihovog paljenja na mnogo načina podsjeća na karakteristike sagorijevanja metala.

Kao što se može vidjeti iz dijagrama, sve se krute tvari mogu podijeliti u dvije klase prema ponašanju pri zagrijavanju: bez plina i plinifikacije pri zagrijavanju.

Velika većina kondenziranih tvari pripada drugom razredu. Kada se zagriju, one se pliniziraju, nakon čega dolazi do homogenog izgaranja proizvoda za rasplinjavanje. S druge strane, TGM-ovi koji se uplinjavaju podijeljeni su u dvije velike skupine prema načinu na koji prelaze u stanje para-plin. Često se nazivaju čvrste zapaljive tvari koje kroz tekuću fazu prolaze u plinovito stanje (taljenje u uvjetima povišene temperature) TGM prve vrste.

Proces paljenja TGM-a prve vrste ponavlja postupak pripreme i paljenja zapaljivih tekućina. Njihovo gorenje se odvija u homogenom načinu.

Nazivaju se čvrsti zapaljivi materijali koji prolaze u parno-plinsko stanje, zaobilazeći tekuću fazu zbog sublimacije ili termalnog razaranja molekula. Druga vrsta TGM, Prilikom sagorijevanja tvari iz ove skupine moguće je i homogeno i heterogeno izgaranje.

Opći zakoni paljenja i izgaranja TGM

Procesi stvaranja i razvoja izgaranja krutih zapaljivih materijala imaju mnogo zajedničkog s procesima sagorijevanja plinova i tekućina koje smo ranije istraživali. Međutim, osim općih značajki, postoje brojne značajke zbog agregatnog stanja i razlika u strukturi.

Razmotrite mehanizam paljenja TGM-a. Kada TGM dođe u kontakt s toplinom zbog visokih temperatura, dolazi do izmjene topline, a slijede se procesi s materijalom:

1. Zagrijavanje površinskog sloja na temperaturu faznog prijelaza (taljenje ili termička razgradnja). Ako je ovaj materijal biljnog podrijetla, tada najprije počinje isparavati vlaga.
2. Daljnje zagrijavanje dovodi do početka faznog prijelaza. Ako se radi o TGM prve vrste, tada dolazi do taljenja i prijenosa materijala u tekuću fazu, zatim se talina zagrijava do temperature vrenja ili temperature raspadanja. Ako je ovaj materijal druga vrsta? odmah započinje proces sublimacije ili razgradnje uz oslobađanje hlapljivih proizvoda.
3. Formiranje zapaljive smjese para-zrak i njegovo predgrijavanje.
4. Samozapaljenje smjese para-zrak nakon čega slijedi izgaranje.

Dakle, ako se tijekom izgaranja tekućine, toplinski tok koji dolazi na površinu troši samo za zagrijavanje i isparavanje tekuće faze, tada za krute tvari, osim toga, potrebni su troškovi za taljenje i razgradnju.

U svakoj fazi odvijaju se specifični fizičko-kemijski procesi koji određuju stanje sustava. Sljedeće zone odgovaraju ovim fazama:

gdje t 0, t feast, t h, t mountain? početnu temperaturu, temperaturu pirolize, temperaturu paljenja, temperaturu izgaranja.

1. zona izvornog materijala;
2. zona predgrijavanja materijala na temperaturu fizikalno-kemijskih transformacija;
3. to je fazni prijelaz u kojem se materijal tali ili raspadne;
4. zona stvaranja gorive smjese i njeno zagrijavanje do temperature paljenja;
5. zona fronte plamena, gdje se oslobađa najveći dio toplinske energije i opaža se maksimalna temperatura;
6. u području produkata izgaranja, gdje se reakcijski proizvodi miješaju s hladnim zrakom.

Dakle, proces sagorijevanja većine TGM-ova počinje s homogenim režimom. Izgaranje karakterizira visoka brzina širenja, snažne konvektivne struje i zračenje.

Vrijeme TGM paljenja ovisi o brzini formiranja iznad površine materijala hlapljivih komponenti u koncentraciji većoj od niže CPRP. Proces stvaranja hlapljivih komponenti dolazi s troškovima energije, a za materijale različitog sastava počinje na različitim temperaturama i nastavlja se različitim intenzitetom. Sposobnost materijala da se odupre toplini bez promjene kemijske strukture naziva se toplinski otpor materijala.

Plamen se širi preko TGM površine

Nakon paljenja TGM-a, prednji se plamen pomiče po površini. Širenje izgaranja nastaje zbog prijenosa topline iz zone sagorijevanja na još uvijek ne-gorenja područja materijala. Prijenos topline je posljedica zračenja, konvekcije i toplinske vodljivosti. Ovisno o uvjetima izgaranja, omjer količina topline dobivene ovim vrstama prijenosa topline može biti različit. Zbog toga brzina širenja plamena preko površine TGM-a ovisi o uvjetima sagorijevanja.

Najveći utjecaj na brzinu širenja plamena na površini TGM-a imaju sljedeći čimbenici:

1. priroda materijala, njegova fizikalna i kemijska svojstva (brzina stvaranja hlapljivih proizvoda);
2. materijalna vlaga;
3. orijentacija uzorka u prostoru;
4. brzina i smjer strujanja zraka;
5. početnu temperaturu materijala;
6. geometrijske dimenzije uzorka (debljina, disperzija).

Spaljivanje celuloznih materijala

celuloza  ?? To je polisaharid visoke molekulske mase sastavljen od molekula glukoze.

Razmotrite ponašanje pri zagrijavanju drva kao najčešćeg zapaljivog materijala.

Spaljivanje drva značajno se razlikuje od paljenja tekućina i plinova, a može se odvijati istovremeno u nekoliko načina - homogenih i heterogenih. Stoga se tijekom izgaranja drva mogu razlikovati dvije faze: 1) homogeno (tj. Vatreno) izgaranje plinovitih produkata raspadanja i 2) heterogeno izgaranje rezultirajućeg čvrstog ugljičnog ostatka.

Stadij vatrenog pečenja traje kraće vrijeme, ali oslobađa oko 55–60% sve energije. Brzina heterogenog izgaranja određena je brzinom kojom zrak dopire do površine.

tinjajući

tinjajući  ?? bezplameno sagorijevanje vlaknastih i poroznih materijala koji pri zagrijavanju tvore čvrsti ostatak ugljika. Radi se o posebnom načinu izgaranja, kada gorivi plinovi nastali kao rezultat pirolize ne izgaraju, već nastaje samo heterogeno izgaranje ugljičnog ostatka (površinska oksidacija). Raspad nastaje zbog kisika koji se nalazi u porama materijala.

Materijali koji mogu tinjati uključuju širok raspon materijala biljnog podrijetla (papir, celulozne tkanine, piljevinu), lateks gumu, neke vrste plastike (poliuretanske pjene, pjenaste folije). Materijali koji se mogu rastopiti ili razgraditi da bi proizveli malo ostataka ugljika nisu sposobni tinjati.

Spaljivanje prašine

prašina  ?? koloidni sustav koji se sastoji od krute dispergirane faze i plinovitog disperzijskog medija, tj. je kruta dispergirana (fino mljevena) u plinovitom mediju.

Dispergirana faza može se sastojati od čestica iste veličine ( monodisperzni sustav) ili čestice različite veličine ( polidisperzni sustav). Sva industrijska prašina polidispergira.

Ovisno o prosječnoj veličini čestica, prašina može ostati u suspenziji dugo vremena ili se odmah smiriti nakon kratkog prijelaza u suspenziju.

Raspršeni sustav, koji je prašina suspendirana u zraku, zove se aerosolom, Naseljena prašina se zove aerogelu.

Čak iu ustaljenom stanju, svaka pojedinačna čestica zdrobljene supstance je sa svih strana okružena omotačem plina (zraka).

Po svojim svojstvima aerosoli zauzimaju međupoložaj između zračnog gela i homogene smjese plin-zrak. Kao i aerogeli su heterogeni disperzni sustavi s istom čvrstom fazom, a njihovo ponašanje određeno je fizikalno-kemijskim svojstvima te čvrste faze. Kod zračno-plinskih smjesa, aerosoli su slični po tome što se izgaranje većine njih događa eksplozijom, a karakteriziraju ih brojni parametri tipični za plinske mješavine.

Od svojstava prašine koja određuje njihovu opasnost od požara, najvažnija su: disperzija, kemijska aktivnost, kapacitet adsorpcije, sklonost elektrifikaciji.

Značajke spaljivanja zračnog gela

Glavni parametri koji karakteriziraju opasnost od požara zračnog gela su temperatura paljenja i samopaljenje.

Općenito, spaljivanje prašine u ustaljenom stanju na mnogo načina podsjeća na spaljivanje čvrstog zapaljivog materijala iz kojeg se dobiva ova prašina. Posebna značajka zračnog gela je njegova sposobnost kretanja u suspendirano stanje, Kod zagrijavanja struje svi pripremni procesi karakteristični za krute zapaljive materijale, ali je njihov protok veći, što se objašnjava razvijenom površinom, povećanom kemijskom aktivnošću, smanjenom toplinskom vodljivošću materijala uslijed brušenja, povećanim kapacitetom adsorpcije prašine. To uzrokuje kraće razdoblje indukcije paljenja, veću brzinu širenja sagorijevanja, kao i povećanu sklonost spontanom izgaranju u usporedbi s polaznim materijalom od kojeg je dobivena prašina.

Procesi oksidacije odvijaju se istovremeno na površini sloja prašine iu njegovoj dubini. U ovom slučaju, reakcija uključuje kisik adsorbiran na površini materijala. Brzina oksidacije ispod sloja zapaljive prašine je za red veličine niža nego na površini paljenje u dubini naslaga prašine može ići u tinjajući način, Tinjajuća prašina je velika opasnost, jer 1) oslobođeni zapaljivi produkti raspadanja mogu se akumulirati u zatvorenim volumenima, a izgaranje iz difuzije može postati kinetičko; 2) čak i kod slabog potresanja (turbulencije), tinjajuća masa može se samozapaljiti uslijed oštrog dotoka kisika i izazvati eksploziju vrtložne prašine.

Osobitosti paljenja aerosola

Aerosoli su zapaljivi i izgaraju kao mješavine plin-zrak. Stoga opasnost od požara karakteriziraju isti parametri kao i mješavine plin-zrak: KPP, minimalna energija paljenja, maksimalni tlak eksplozije.

Sklonost aerosola prema koagulaciji  (adhezija) i taloženje ih značajno razlikuje od smjese plin-zrak. Ovo svojstvo uzrokuje veća energija paljenja  (dva reda veličine više) nego za plinske smjese.

Ako je širenje plamena u plinskim smjesama uzrokovano zagrijavanjem hladne smjese zbog toplinske vodljivosti, tada se širenje plamena u prašnim smjesama zraka javlja zbog zagrijavanje hladne smjese zračenjemkoje emitira prednji dio plamena.

Upala i širenje plamena u aerosolu javlja se samo ako je koncentracija u rasponu granica koncentracije zapaljenja.

Najniža koncentracija prašine u zraku na kojoj se smjesa može zapaliti iz izvora paljenja s naknadnim širenjem izgaranja na cijeli volumen smjese naziva se niža granica koncentracije širenja plamena.

Gornja koncentracijska granica širenja plamena za prašinu također postoji i može se odrediti u laboratorijskim uvjetima, ali se ne koristi u praksi, jer je konstantno postojanje koncentracija aerosola iznad gornje granice, kada je isključeno paljenje, nemoguće i uvijek će biti takav kada će zbog oborina koncentracija prašine biti u eksplozivnom području.

U stanju aerosola, prašina se može zapaliti i zapaliti u kinetičkom modu, tj. zbog eksplozije, stoga se NKPRP uzima kao glavni parametar opasnosti od požara. U ustaljenom stanju, prašina se može spontano upaliti i spontano zapaliti, stoga se temperatura samozapaljenja T St koristi za procjenu svojstava opasnosti od požara zračnog gela.

Sva zapaljiva prašina može se podijeliti u dvije skupine i četiri klase:

Prva skupina? eksplozivna prašina.  Prašina koja je sposobna za kinetičko sagorijevanje i koja ima nižu koncentracijsku granicu širenja plamena do uključivo 65 grama po kubičnom metru.

1 klasa ?? najviše eksplozivne prašine s NKPRP 15 g / m i niže;

2 klase? eksplozivna prašina s NKPRP od 15 do 65 g / m;

Druga skupina? zapaljiva prašina

3 klase? najviše zapaljiva prašina s T St ne viša od 250 ° C;

4 klase? zapaljiva prašina s temperaturom iznad 250 ° C.

Prašni sustavi NKPRP ovise o nizu čimbenika, od kojih su glavni:

1. snaga od;
2. prašina;
3. sadržaj pepela u materijalu;
4. sadržaj hlapivih komponenti;
5. sadržaj nezapaljivog plina;
6. raspršivanje prašine.

Znanstvenu teoriju sagorijevanja prvi je razvio M.V. Lomonosov u 1756. Trenutno, opće prihvaćene teorije izgaranja su teorija peroksidne oksidacije akademika A.N. Bacha, kojeg je razvio 1897. godine, te lančane teorije akademika N.N. Semenova, razvijena 1927

Prema peroksidnoj teoriji oksidacije, peroksid ove tvari nastaje kao posljedica interakcije oksidirajuće tvari s kisikom. U reakciju ulaze pobuđene molekule kisika, čija je energija veća od prosječne energije molekula tvari. Ta energija

Bach je nazvao energiju aktivacije. Pod djelovanjem te energije, molekule kisika ulaze u aktivno stanje, koje se smatra razbijanjem jedne od dviju veza u molekuli kisika.

Molekule mogu aktivirati različite vrste energije. Dakle, aktivacija molekule klora odvija se pod djelovanjem svjetlosne energije, a molekula kisika - pod djelovanjem toplinske energije. Skupina -O-O-, u kojoj su atomi vezani slabije nego u slobodnoj molekuli, u kombinaciji s tvari koja oksidira, tvori peroksid - jak oksidacijski agens.

Lančana teorija oksidacije razvija i nadopunjuje peroksid i omogućuje objašnjenje kinetičke strane fenomena i uzroka ubrzanja procesa, te načine aktivacije reagirajućih tvari.

Poznato je, na primjer, da mješavina vodika i klora, kuhana u mraku, eksplodira na svjetlu. Primarna reakcija lanca

je razgradnja molekule klora u atome apsorpcijom kvanta svjetlosti. Atom klora reagira s molekulom vodika da bi se stvorio atom vodika i molekula HCl. Atom vodika nastao tijekom reakcije reagira s molekulom klora, regenerirajući atom klora.

Prema tome, stvaranje jednog klorovog atoma uzrokuje lanac reakcija koje se zaustavljaju kada se kao rezultat rekombinacije ili reakcije s nečistoćom eliminira aktivno središte - atom vodika ili klora.

Izgaranje je kemijska reakcija oksidacije, praćena oslobađanjem velikih količina topline i obično luminescencije.

Vatra - nekontrolirano paljenje, koje se događa izvan posebnog fokusa i uzrokuje materijalnu štetu.

Obično se gorenje događa u zraku, a kisik djeluje kao sredstvo za oksidaciju. Međutim, postoje brojne tvari koje mogu izgorjeti, u kombinaciji s drugim oksidansima. Na primjer, acetilen gori u klor, magnezij u ugljičnom dioksidu, fosfor se pali, reagira s klorom i bromom, itd. Acetilen, kloridni dušik i brojni drugi plinovi mogu eksplodirati tijekom kompresije, što rezultira razgradnjom tvari s oslobađanjem svjetlosti i topline. Tako se proces sagorijevanja može dogoditi ne samo tijekom kemijske reakcije spoja, već i tijekom reakcije razgradnje.

Procesi kemijskog izgaranja obično su popraćeni fizičkim procesima prijelaza zapaljive tvari u tekuće i plinovito stanje. Na primjer, vosak, parafin i neke druge tvari pod djelovanjem topline najprije se pretvaraju u tekućinu, a zatim u paru, koja gori s plamenom izvan zapaljive tvari. Zapaljive i zapaljive tekućine ne izgaraju, ali njihove pare koje nastaju na površini pod utjecajem topline gori.

Da bi se zapalila zapaljiva tvar u zraku, potrebno je imati kisik (najmanje 14–15% po volumenu zraka) ili neki drugi oksidacijski agens i temperaturu na kojoj može izgorjeti. Izgaranje može nastati ne samo zbog zraka kisika, nego i zbog kisika koji se nalazi u sastavu drugih

tvari koje se lako oslobađaju (peroksidi, klorati, nitrati, itd.).

Proces sagorijevanja se odvija intenzivnije, što je veća specifična površina kontakta gorive tvari s oksidatorom (papir rezanja intenzivnije gori od snopova papira) i što je veća koncentracija oksidatora, temperatura i tlak. Ako uklonite barem jedan od uzroka izgaranja, proces se zaustavlja.

Tijekom požara temperatura doseže 1000-1300 ° C, au nekim slučajevima, na primjer, pri sagorijevanju magnezijskih legura, - 3000 ° C.

Eksplozija, detonacija, bljeskalica, požar, spontano izgaranje, paljenje, samozapaljenje su sve vrste izgaranja.

Eksplozija  - iznimno brza kemijska preobrazba, praćena otpuštanjem energije i stvaranjem komprimiranih plinova koji mogu obavljati mehanički rad. Ovaj se rad obavlja kao posljedica pojave udarnog vala - iznenadne promjene tlaka koji se širi u mediju s nadzvučnom brzinom.

Širenje eksplozije, zbog prolaska udarnog vala kroz tvar i protjecanja u određenu tvar pod danim uvjetima s konstantnom nadzvučnom brzinom (reda tisuća metara u sekundi), naziva se detonacija.

Eksplozivne smjese zapaljivih plinova i para (pri određenoj koncentraciji u zraku) - benzin, toluen, etilni alkohol, aceton, etil acetat itd. - mogu se proizvesti u proizvodnim pogonima dubinskog i fleksografskog tiska, odjelima boja, proizvodnim odjelima fotopolimernih oblika i punjenju. baterije. To se može dogoditi u nedostatku djelotvornog sustava ventilacije, kršenja tehnologije, nedosljednosti električnih instalacija sa zahtjevima EMP-a itd. Eksplozivne smjese s zrakom formiraju i suspendirani prah škroba, papira, aluminija, magnezija, kolofonija, šelaka itd. Najopasnija je prašina s kojom se stvaraju eksplozivne smjese

zraka u koncentracijama do 15 (aluminij, kolofonij, šelak, itd.).

bljeskalica  - brzo sagorijevanje zapaljive smjese, ne prati stvaranje komprimiranih plinova. U tom slučaju se ne oslobađa dovoljno topline za stvaranje nove koncentracije para iz zapaljive smjese, a spaljivanje se zaustavlja.

paljenje- pojavu izgaranja pod djelovanjem izvora paljenja.

Spontano izgaranje  - fenomen naglog povećanja brzine egzotermnih reakcija, što dovodi do pojave spaljivanja tvari (materijala, mješavine) u odsutnosti izvora paljenja. Spontano izgaranje može biti toplinska, mikrobiološka i kemijska.

Toplinsko spontano izgaranje nastaje kada vanjsko zagrijavanje tvari (materijala, mješavine) prelazi temperaturu paljenja, tj. najnižu temperaturu na kojoj dolazi do samozagrijavanja. Na primjer, drvo hrasta, bora, smreke i proizvodi od njega na temperaturi okoline iznad 100 ° C počinju samozagrijavati - nestabilni spojevi se raspadaju. Pri 230-270 ° C razgradnja se ubrzava i počinje oksidacija. Proces razgradnje drva je egzotermičan, a ako toplina koja se oslobađa tijekom oksidacije prelazi prijenos topline u okoliš, nakupljanje topline dovodi do spontanog izgaranja.

Kako bi se spriječilo toplinsko spontano izgaranje, potrebno je zaštititi zapaljive tvari i materijale od djelovanja vanjskih izvora topline.

Mikrobiološko spontano sagorijevanje nastaje kao posljedica samozagrijavanja, koje se događa pod utjecajem vitalne aktivnosti mikroorganizama u masi tvari (materijala, smjese). Za mikrobiološko spontano izgaranje nastaju tvari biljnog podrijetla (uglavnom ne sušene) - sijeno, slama, piljevina, lišće, vlažni treset, itd.

Kemijsko spontano izgaranje nastaje kao posljedica kemijske interakcije tvari. Primjerice, neki smeđi i crni ugljen, nagomilani u pilote, mogu se zbog oksidacije i adsorpcije, samozagrijavanja i, ako nema dovoljno topline u okolini, spontano zapaliti. Ako navlažite vlaknaste ili drobljene materijale (npr. Vate, krpe, drvo ili čak metalnu piljevinu) biljnim uljima ili životinjskim mastima, oni se raspodjeljuju u tankom sloju preko velike površine tih materijala, a zatim intenzivno oksidiraju i polimeriziraju, što je praćeno značajnom proizvodnjom topline. Nauljeni vlaknasti materijal, sklopljen u hrpu, ima mali prijenos topline u okolinu. Stoga akumulirana toplina pomaže ubrzati proces oksidacije i polimerizacije, kao i daljnje povećanje temperature. Čim temperatura nauljenog materijala dosegne temperaturu paljenja ulja, ona će se samozapaljiti.

Mineralna ulja (naftni derivati) nisu skloni spontanom izgaranju.

upala  - Ovo je vatra, popraćena pojavom plamena.

Samopaljenje  - spontano izgaranje, popraćeno pojavom plamena.

U praksi industrijskih poduzeća poznati su slučajevi spontanog sagorijevanja nauljenih sredstava za čišćenje i kombinezona naslaganih u hrpu; Lederin, čiji gornji sloj sadrži laneno ulje.

Neke kemikalije mogu se spontano zapaliti ili uzrokovati zapaljenje drugih tvari u zraku, kada su izložene vodi i kada se međusobno miješaju.

Kao rezultat reakcije oksidacije, osobito u prisutnosti vlage, neki metalni prah (aluminij i cink) se zapali

stoga ih treba čuvati u hermetički zatvorenim spremnicima.

Karbidi kalcija i alkalijskih metala, hidridi alkalijskih i zemnoalkalnih metala, itd., Tvari su koje uzrokuju izgaranje pod djelovanjem vode na njih, a pri međudjelovanju s vodom obično ispuštaju zapaljive plinove, koji se, kada se zagrijavaju reakcijom, samozapalje.

Klor i drugi halogenidi, dušična kiselina, krom anhidrid, izbjeljivač, natrijev peroksid i kalij itd. Mogu biti spontano upaljeni kada se međusobno miješaju.Neki od tih oksidacijskih sredstava, kada se pomiješaju s organskim tvarima pri normalnoj temperaturi, mogu uzrokovati njihovo spontano izgaranje , Drugi se spontano zapale kada su izloženi smjesi oksidirajućeg sredstva s zapaljivom tvari, sumpornom ili dušičnom kiselinom, pri udaru ili toplini.

Tvari samozapaljive u zraku uključuju prašinu fosfora, cinka i aluminija, sulfide, karbide alkalijskih metala itd.

Sklonost samozapaljivosti tvari i materijala pri izradi mjera za sprječavanje požara tijekom skladištenja, transporta, sušenja, obavljanja tehnoloških operacija itd.

Popis pokazatelja potrebnih za procjenu opasnosti od požara i eksplozije i opasnosti od požara tvari i materijala, ovisno o njihovom agregacijskom stanju, dan je u tablici. 1 dodatka Federalnog zakona "Tehnički propis o zahtjevima za zaštitu od požara. Savezni zakon Ruske Federacije 123 ".

Glavni pokazatelji u procjeni opasnosti od požara tekućina su: grupa zapaljivosti; plamište; točku paljenja i granice koncentracije paljenja. Glavni pokazatelji u procjeni opasnosti od požara krutih tvari i materijala je skupina zapaljivosti; temperatura paljenja, temperatura samozapaljenja, sklonost spontanom izgaranju.

Grupa zapaljivosti. Tvari i materijali podijeljeni su zapaljivošću u tri skupine: zapaljivo, tj. nesposoban za spaljivanje u zraku uobičajenog sastava; usporeno spaljivanje, koje se može zapaliti i zapaliti u prisutnosti izvora paljenja, ali se ne mogu sami spaliti kada se izvadi; zapaljivo, pali se iz izvora paljenja i nastavlja gorjeti kada se ukloni. Zapaljivi materijali se dalje dijele na zapaljive, tj. one koje se zapale iz izvora paljenja manje energije (šibica, iskra, itd.) bez prethodnog zagrijavanja i teško ih je zapaliti, a koje se zapale samo iz relativno moćnog izvora paljenja.

Plamište je najniža (u uvjetima posebnih ispitivanja) temperatura zapaljive tvari, pri kojoj se iznad njegove površine stvaraju pare i plinovi, sposobni bljeskati u zraku iz izvora paljenja, ali je brzina njihova stvaranja još uvijek nedovoljna za naknadno gorenje.

Pojam "plamište" obično se odnosi na zapaljive tekućine, ali neke krutine (kamfor, naftalen, fosfor itd.) Koje isparavaju na normalnoj temperaturi također su karakterizirane točkom paljenja. Što je niža točka zapaljenja zapaljive tekućine, to je opasnija od požara.

Prema pravilu Ormandyja i Gravena, plamište je

t in = t kip. Kh K

gdje je točka vrenja, tuča. K; K je koeficijent jednak 0.736.

Prema opasnosti od požara, ovisno o točki plamena, zapaljive tekućine podijeljene su u dvije klase:

Grade 1 - zapaljive tekućine (zapaljive tekućine) - benzin, toluen, benzen, aceton, metil i etil alkoholi, eter, kerozin, terpentin itd.;

2. klasa - zapaljive tekućine (GJ) - mineralna ulja, loživa ulja, formalin itd.;

Temperatura paljenja je temperatura zapaljive tvari pri kojoj emitira zapaljive pare i plinove takvom brzinom da se nakon paljenja iz izvora zapaljenja dogodi postojano paljenje.

Temperatura samozapaljenja je najniža temperatura tvari (materijala, smjese), pri čemu se brzina egzotermnih reakcija naglo povećava, što dovodi do sagorijevanja nastajanja plamena.

Temperatura samozapaljenja nije konstantna čak ni za istu tvar. To ovisi o koncentraciji kisika u zraku, tlaku, uvjetima prijenosa topline u okolinu itd. Primjerice, temperatura samozapaljenja zapaljivih plinova i para kreće se od 300-700S, drva, treseta, papira, kartona - 250-400S, celuloida - 140-180S, vinil plastike - 580S, gume - 400S.

Granice koncentracije paljenja su minimalne i maksimalne koncentracije regije paljenja, tj. područja koncentracije zapaljive tvari, unutar kojih se njezine smjese s ovim oksidirajućim sredstvom (obično zrak) mogu zapaliti iz izvora paljenja s naknadnim širenjem izgaranja kroz smjesu što je moguće dalje od izvora paljenja. Na primjer, za aceton, donja granica koncentracije paljenja (eksplozija) je 2,6%, a gornja je 12,2% (volumen), za benzin A-76, 0,76% i 5,03%, za etil alkohol - 3, 3% i 18,4%, prirodni plin 5% i 16%, itd.

Što je niža granica koncentracije paljenja i širi razmak između donje i gornje granice paljenja, veća je opasnost od eksplozije zapaljivih plinova, para i prašine. Stoga je opasnost od eksplozije izravno proporcionalna veličini područja paljenja.

Požari su klasificirani prema vrsti zapaljivog materijala i podijeljeni su u sljedeće klase.

Požari čvrstih zapaljivih tvari i materijala (A).

Požari zapaljivih tekućina ili topljivih krutina i

materijala (B).

Požari plinova (C).

Požari metala (D).

Požari zapaljivih tvari i materijala električnih instalacija pod naponom (E).

Požari nuklearnih materijala, radioaktivnog otpada i radioaktivnih tvari (F).

Značajan faktor koji ometa uvođenje različitih polimernih materijala je njihova opasnost od požara uslijed gorivosti i pratećih procesa.

zapaljivost- Ovo je zapaljiva tvar koja se pokreće iz izvora paljenja i nastavlja se nakon njezina uklanjanja. Za procjenu opasnosti od požara neke tvari odrediti temperaturu paljenja, Među termoplastima, najveće stope za CPVC su 482 ° C, a također i za polipropilen 325 ° C.

Indeks kisikakoji pokazuju postotak kisika potrebnog za održavanje spaljivanja tvari. Sadržaj kisika u atmosferi iznosi 21%, a indeks kisika CPVC 60 - tj. Spaljivanje ovog materijala može se dogoditi uz dodatnu opskrbu 39% kisika. Stoga se ovaj materijal naziva "samo-gašenjem". Time se ovaj materijal razlikuje od drugih termoplasta, kao što su polipropilen i polietilen, čiji je indeks kisika 17, pa se njegovo izgaranje nastavlja nakon paljenja.U takvim slučajevima stvaranje opasnih kapi, koje služe kao dodatni izvor paljenja, velika je opasnost. U slučaju CPVC, materijal se ne topi i vruće kapljice se ne stvaraju.

toksičnost, Toksičnost tvari nastalih tijekom izgaranja nepoželjan je čimbenik za sigurnost ljudi. Manji je, što je manji postotak dima i glavni proizvodi izgaranja - CO i CO2.
  Povezani procesi izgaranja:
   - emisija dima tijekom izgaranja i izlaganja plamenu,
   - toksičnost produkata izgaranja i pirolize - razgradnja tvari pod djelovanjem visokih temperatura,
   - otpornost na požar materijala ili proizvoda - sposobnost održavanja fizičkih i mehaničkih svojstava (čvrstoće, krutosti) i funkcionalnih svojstava pri izlaganju plamenu.
  Stoga je smanjenje zapaljivosti polimernih materijala zadatak optimizacije složenih karakteristika materijala koji se stvara.
Priroda većine polimernih materijala je takva da ne može biti potpuno vatrootporna. Jedina stvar koja se može učiniti je smanjiti njihovu sposobnost da izgaraju i održavaju gorenje. U tu svrhu koriste se aditivi koji ometaju paljenje i smanjuju brzinu širenja plamena - usporivači plamena.

Sl. № 1. Shema procesa izgaranja

Izgaranje polimera je vrlo složen fizikalno-kemijski proces (shema 1), koji uključuje kemijske reakcije tijekom degradacije polimera, kao i kemijske reakcije za pretvorbu i oksidaciju plinovitih produkata, uz intenzivno oslobađanje topline i prijenos mase. Kao posljedica kemijskih reakcija nastaju dvije vrste produkta izgaranja - zapaljivi i negorivi plinovi i pepeo (koji sadržava ugljik ili mineral). Tablica 1 prikazuje temperaturu paljenja polimera i njihovih produkata raspadanja u procesu izgaranja.

Tablica broj 1 .

Tijekom izgaranja organskih polimernih materijala, oksidacijsko sredstvo je kisik u zraku, a vodik i ugljik-koji sadržavaju plinovite produkte uništenja polimera su zapaljivi. Kada se zagrijavaju, makromolekule se lako razgrađuju u zasićene i nezasićene ugljikovodike niske molekularne mase, koji prolaze egzotermne oksidacijske reakcije, tj. Reakciju prati otpuštanje topline.
  Prilikom sagorijevanja polimera uočeni su i kritični fenomeni koji su karakteristični za procese izgaranja općenito. Smanjenje temperature plamena iz jednog ili drugog razloga dovodi do skokovnog prijelaza iz jednog načina oksidacije - izgaranja - u drugi, do vrlo sporog oksidiranja. Ovi modovi se razlikuju po brzini za mnogo redova veličine. Stoga možemo govoriti o postojanju kritičnih uvjeta koji definiraju granice mogućeg sagorijevanja ovog materijala. Treba napomenuti da ovi uvjeti ovise o geometriji uzoraka i plamenu, temperaturi polimera i plinovitog medija, i nisu apsolutne karakteristike ovog materijala.
Jedan od najkarakterističnijih primjera praktične uporabe kritičnih fenomena u izgaranju polimera je eksperimentalna metoda za procjenu njihove zapaljivosti, koju je prvi predložio britanski znanstvenik Martin.

Uzorak se odozgo pali posebnim plinskim plamenikom, nakon čega se plamenik uklanja, a uzorak nastavlja samostalno gori, gori gotovo do kraja ili se brzo raspada. Takvi se pokusi izvode s različitim sastavom plinske atmosfere, odnosno različitim omjerom kisika i dušika. Kritična koncentracija kisika u smjesi (u vol.%), Iznad koje je moguće samostalno izgaranje, a ne niže, naziva se indeks kisika (CI) i karakterizira zapaljivost ovog materijala. Fizička bit metode je da se s smanjenjem koncentracije kisika povećava potrošnja topline za zagrijavanje inertnog plina, dušika, a temperatura plamena se smanjuje, što određuje kritične uvjete izgaranja. Trenutno se ova metoda naširoko koristi širom svijeta.

Tablica br .

Klasifikacija stupnja zapaljivosti materijala prema metodi Martina

U ovom trenutku, proces tranzicije EEZ-a na jedinstveni standard materijala za gradnju, usvojen 2001. godine, bliži se kraju. U ovom standardu zapaljivost se određuje slovima abecede: A ( nezapaljiv), E ( kratkoročna otpornost na požar) i F ( negorivi materijali).

Usporivači gorenja podijeljeni su u 3 velike skupine.:

Doplate prvog tipa   koja se koristi uglavnom za reaktoplast (epoksi, nezasićeni poliester i slične smole). Dibromoneopentil glikol (DBNPG) se uglavnom koristi za poliesterske smole, a organski fosforni spojevi su prepoznati kao najbolji sustav za epoksidnu smolu. Ovi spojevi su ugrađeni u kemijsku mrežu termoreaktivnih plastike i ne narušavaju fizička i mehanička svojstva proizvoda.
Doplate drugog tipa   spaljivanje polimera se zaustavlja u ranoj fazi, tj. u fazi njegove termičke razgradnje, praćeno oslobađanjem zapaljivih plinovitih produkata.
Proces upijanja se sastoji od kombinacije stvaranja koksa i pjenjenja površine gorećeg polimera. Nastali pjenasti sloj koksa, čija se gustoća smanjuje s porastom temperature, štiti spaljivi materijal od učinaka toplinskog toka ili plamena.
Dodaci tipa 3   upotrebljava se za termoplastike, termoplastove i elastomere.
  Postoji nekoliko vrsta takvih aditiva, od kojih su tri najčešća:
   halogen;
   fosfora;
   metalni hidroksidi.

U serijama F-Cl-Br-I povećava se djelotvornost usporivača gorenja koji sadrže halogen. Najčešće se spojevi koji sadržavaju klor i brom koriste kao usporivači gorenja jer osiguravaju najbolji omjer cijene i kvalitete.

Brom koji sadrži usporivač plamenasu mnogo učinkovitiji od onih koji sadrže klor, budući da su njihovi proizvodi izgaranja manje hlapljivi. Osim toga, usporivači gorenja koji sadrže klor ispuštaju klor u širokom temperaturnom rasponu, pa je njegov sadržaj u plinskoj fazi nizak, a usporivači broma koji sadrže brom raspadaju se u uskom temperaturnom rasponu, čime se osigurava optimalna koncentracija broma u plinskoj fazi. Usporivači gorenja s spojevima broma lako se recikliraju zbog visoke otpornosti na toplinu.

Usporivači gorenja koji sadrže klor: sadrži veliku količinu klora i djeluje u plinskoj fazi. Najčešće se koristi u kombinaciji s antimonskim oksidima kao sinergist. Oni su relativno jeftini, ne razgrađuju pod djelovanjem svjetla, ali za postizanje željene klase požarne sigurnosti zahtijeva veliki postotak unosa u polimer. Oni su manje termostabilni u usporedbi s usporivačima požara koji sadrže brom, ali imaju tendenciju da uzrokuju tešku koroziju opreme.

Usporivači plamena koji sadrže fosfor, Spojevi koji sadrže fosfor mogu biti organski i anorganski. Oni su aktivni u plinskoj ili kondenziranoj fazi, a ponekad u oba.
  Nomenklatura spojeva koji sadrže fosfor prilično je široka, a za početak ih možete podijeliti u 2 skupine - bez halogena i halogena.
  Prednost spojeva koji sadrže halogen i fosfor je u tome što, najprije, cijepanjem halogenih radikala tijekom razgradnje, radikali se deaktiviraju uobičajenim mehanizmom bez halogena radikala H * i OH *, i drugo, oni potiču stvaranje karboniziranih struktura ( čađa, pepeo).

Sinergijske mješavine, Većina usporivača gorenja koji sadrže halogen koriste se u obliku sinergističkih smjesa s oksidima antimona. Sam antimonski oksid ne odgađa pečenje, jer se topi na temperaturama iznad temperature paljenja većine plastike. Međutim, pomiješani s spojevima koji sadrže halogen, antimon oksid tvori halogenide i hidroksilne halogenide antimona, koji su u plinovitom stanju pri temperaturi paljenja i razrjeđuju zapaljive plinove. Osim toga, halidi i hidroksi halidi djeluju kao hvatači OH * radikala slično djelovanju HCl i HBr. Antimonovi oksidi se često koriste za povećanje otpornosti PVC-a na požar, zbog sinergističkog učinka s klorom sadržanim u polaznom polimeru. Ne preporučuje se upotreba antimonskih oksida u prozirnim i prozirnim proizvodima. U ovom slučaju, i za proizvodnju proizvoda s poboljšanim električnim izolacijskim svojstvima, željezni oksid se može koristiti kao sinergist. Sveobuhvatne studije su pokazale da oksim antimona nije karcinogeni spoj.

Kriteriji za odabir sredstva za usporavanje gorenja koji sadrži halogen.

Prilikom odabira usporivača gorenja glavni su čimbenici: vrsta polimera, zahtjevi za zapaljivost i njegovo ponašanje tijekom obrade polimera - njegova otpornost na toplinu, točka taljenja i kvaliteta disperzije u polimeru.
  Učinkovitost usporivača gorenja ne ovisi  na stupanj njihove disperzije ili topljivosti u polimeru, budući da se većina reakcija povezanih s inhibicijom izgaranja javlja u plinskoj fazi. Određuje se brzinom difuzije halogenih radikala i brzinom njihove interakcije sa slobodnim radikalima.

Međutim, potrebno je uzeti u obzir učinak usporivača gorenja na fizičko-mehanička, električna i druga svojstva određena krajnjom uporabom proizvoda. Uvođenje inhibitora plamena obično dovodi do određenog smanjenja fizikalno-mehaničkih, dielektričnih i drugih radnih i tehnoloških svojstava materijala.

Tu je važan faktor jednolične disperzije. Osim toga, preporuča se odabrati sredstvo za usporavanje plamena tako da se halogen radikali formiraju na istoj temperaturi kao i zapaljivi produkti pirolize polimera. Tako će sakupljači slobodnih radikala biti u plinskoj fazi istovremeno s gorivom, što će osigurati maksimalnu učinkovitost djelovanja usporivača gorenja. Brzina stvaranja halogenih radikala bi trebala biti takva da se tijekom cijelog vremena može dogoditi hvatanje aktivnih radikala, dok temperatura površine ostaje iznad temperature paljenja hlapljivih tvari.

Ostali usporivači plamena .

Metalni hidroksidi .

Aluminij i magnezij hidroksidi zauzimaju prvo mjesto među sredstvima za usporavanje gorenja u pogledu upotrebe (više od 40% ukupnog volumena usporivača gorenja). To je zbog niske cijene u usporedbi s halogenim ili fosfornim sustavima.

Mehanizam djelovanja. Metalni hidroksidi pod utjecajem visokih temperatura razgrađuju se oslobađanjem vode. Reakcija raspadanja je endotermna (popraćena apsorpcijom topline), što dovodi do hlađenja supstrata na temperaturu ispod točke paljenja. Nastajanje vode doprinosi razrjeđivanju zapaljivih plinova koji se oslobađaju tijekom raspadanja, slabi učinak kisika i smanjuje brzinu izgaranja. Učinkovitost hidroksida je izravno proporcionalna njihovom sadržaju u polimeru.

Magnezijev hidroksid (MH)   - bijeli prah veličine čestica od 0,5 do 5 mikrona. Da bi se postigao odgovarajući efekt usporavanja plamena uvodi se u količini od 50-70% težine polimera. Magnezijev hidroksid je skuplji od aluminijevog hidroksida, tako da je volumen upotrebe mnogo manji. Ali ima jednu neupitnu prednost - ima veću otpornost na toplinu (do 3000 0 S), pa se može koristiti u obradi strukturnih termoplasta. Uglavnom se koristi u polipropilenu, ABS plastici i polifeniliden oksidu. Ne preporučuje se upotreba ovog sredstva za zaštitu od požara u termoplastičnim poliesterima (PET, PBT), jer ubrzava razgradnju takvih polimera. Slike prikazuju mikrograf čestice magnezijevog hidroksida i polimerske pjene koksa s magnezijevim hidroksidom.

Aluminijev hidroksid (ATH) - koristi se u elastomerima, termoplastici i termoplastici. Raspada se pri temperaturama od 190 - 2300S ovisno o veličini čestica (0,25-3 mikrona). Jedno od glavnih područja primjene je povećanje vatrootpornosti stiren-butadien lateksa koji se koristi u proizvodnji tepiha. Također se naširoko koristi za proizvodnju negorivih elastomera za izolaciju kabela, transportne trake, krovne materijale i crijeva. Može se koristiti za poboljšanje vatrootpornosti nezasićenih poliestera. Ovaj otporan na vatru se široko koristi u poliolefinima, PVC-u, termoplastičnim elastomerima.   Najveća učinkovitost je uočena kada se koristi aluminijev hidroksid u polimerima koji sadrže kisik - PET, PBT, PA.

Melamin i njegovi derivati   - mali, ali prilično brzo rastući tržišni segment.

Uključuje melamin, njegove homologe i soli s organskim i anorganskim kiselinama (borna, cijanurna i fosforna). Glavni proizvođač aditiva ovog tipa je DSM. Kada se koriste inhibitori plamena koji sadrže melamin, dolazi do endotermne razgradnje razrjeđenja plinova, apsorpcije aktivnih radikala s formiranjem ugljičnih struktura. Štoviše, spojevi koji sadrže melamin su jeftini, netoksični i ne uzrokuju koroziju opreme.
  Trenutno se ova klasa inhibitora požara uglavnom koristi u pjenastim i termoplastičnim poliuretanima, poliamidima. Također se razvijaju usporivači plamena koji sadrže melamin za poliolefine i termoplastične poliestere.

Nanokompozitiimaju mnoge prednosti u odnosu na tradicionalne usporivače plamena. Kao punila koriste se male količine modificiranih slojevitih silikata. Prema tome, njihova mehanička svojstva su ista kao i ona kod nepunjenih polimera. Obrada nanokompozita je vrlo jednostavna, dok nanokompoziti ne sadrže halogene i smatraju se alternativom koja je ekološki prihvatljiva.
Mehanizam potiskivanja plamena uvođenjem silikatnih nanokompozita temelji se na formiranju sloja ugljika i njegove strukture. Sloj koji sadrži ugljik izolira osnovni polimer od izvora topline i na taj način stvara barijeru koja smanjuje ispuštanje hlapljivih produkata tijekom procesa izgaranja. Iako je suzbijanje plamena relativno novo područje primjene za nanokompozite, oni su vrlo važni kao punila za stvaranje polimera relativno plamena s poboljšanim svojstvima. Kombinacije organskog aluminijevog oksida s drugim punilima koji usporavaju gorenje, kao što je aluminijev hidroksid, također pokazuju obećavajuća svojstva.

Obično se koristi u kombinaciji sa spojevima koji sadrže fosfor, oksidima antimona ili metalnim hidroksidima, koji stvaraju supstrat za sloj ekspandiranog grafita. Nedostatak grafita je crna boja i električna provodljivost, što ograničava njezinu uporabu.

Trendovi na tržištu usporivača gorenja.

Globalno tržište za usporivače gorenja procjenjuje se na oko 30% ukupne potrošnje aditiva u polimerima (osim pigmenata i boja). Struktura tržišta za zaštitu od požara je sljedeća:

Pokazatelji tvari za opasnost od požara.Za cjelovitu procjenu opasnosti od požara krutih tvari i materijala, kao i tekućina i plinova, potrebni su određeni pokazatelji.

Temperatura paljenjanaziva se najniža temperatura zapaljive tvari, pri čemu emitira zapaljive pare ili plinove takvom brzinom da nakon paljenja iz vanjskog izvora paljenja, tvar neprestano gori. Temperatura paljenja je pokazatelj opasnosti od požara samo za zapaljive tvari i materijale, jer karakterizira njihovu sposobnost samostalnog sagorijevanja.

Temperatura samozapaljenja  naziva se najniža temperatura tvari (ili njezina mješavina s zrakom), pri čemu dolazi do naglog povećanja brzine egzotermnih reakcija, što dovodi do pojave žarišta.

Temperatura paljenja plinova i para uzima se u obzir u sljedećim slučajevima:

razvrstavanje plinova i para zapaljivih tekućina iz eksplozivnih skupina za odabir vrste električne opreme (s obzirom na standardnu ​​temperaturu samozapaljenja);

izbor temperaturnih uvjeta za sigurnu uporabu tvari pri zagrijavanju na visoke temperature (u ovom slučaju koristi se minimalna temperatura samozapaljenja);

izračunavanje maksimalne dopuštene temperature grijanja za neizolirane površine procesne, električne i druge opreme;

istražiti uzrok požara, ako je potrebno utvrditi može li se tvar zapaliti s grijane površine.

Sklonost spontanom izgaranjukarakterizira sposobnost broja tvari i materijala da se spontano zapale kada se zagriju na relativno niske temperature ili kontakt s drugim tvarima, kao i kada su izloženi toplini koju stvaraju mikroorganizmi u procesu njihove vitalne aktivnosti. U skladu s tim razlikuju se toplinsko, kemijsko i mikrobiološko spontano izgaranje.

Sklonost toplinskom spontanom izgaranju  karakterizirane temperaturama samozagrijavanja i tinjanja, kao i ovisnosti temperature medija u kojem se opaža spontano izgaranje, od veličine i oblika uzorka. Sklonost spontanom izgaranju u obzir pri izradi mjera zaštite od požara.

Temperatura samozagrijavanja  je najniža temperatura na kojoj se praktično razlikuju egzotermne oksidacije i procesi razgradnje u tvari ili materijalu, što može dovesti do spontanog izgaranja.

Grijanje na temperaturu samo-zagrijavanja, najnižu temperaturu tvari, potencijalno može predstavljati opasnost od požara. Temperatura samozagrijavanja uzima se u obzir pri određivanju uvjeta za sigurno dugotrajno (ili konstantno) zagrijavanje tvari.

Sigurna temperatura grijanja  tu tvar ili materijal (bez obzira na veličinu uzorka) treba smatrati temperaturom koja ne prelazi 90% vrijednosti temperature samozagrijavanja.

Temperatura tinjanaziva se kritična temperatura krutine pri kojoj se brzina procesa samo-zagrijavanja dramatično povećava, što dovodi do pojave tinjajućeg ognjišta. Temperatura tinja se uzima u obzir pri istraživanju uzroka požara, određivanju sigurnih uvjeta za zagrijavanje krutih materijala, itd.

Razmotriti značajke procesa oksidacije samozapaljivih tvari biljnog podrijetla, fosilnog ugljena, ulja i masnoća, kemikalija i smjesa.

Među samozapaljive tvari biljnog podrijetla spadaju  obrok, riblje brašno, sijeno, uljne kolače itd. Mokri biljni proizvodi, koji nastavljaju djelovanje mikroorganizama, posebno su osjetljivi na spontano izgaranje.
Prisustvo vlage u biljnim proizvodima na određenim temperaturama prati umnožavanje mikroorganizama, intenziviranje njihove vitalne aktivnosti koja uzrokuje povećanje temperature. Biljna hrana je siromašni provodnici topline, tako da dodatno povećavaju temperaturu.
Pod povoljnim uvjetima za akumulaciju topline: značajna masa biljnog proizvoda, na primjer sijeno ili uljana pogača u skladištu, temperatura može doseći 70 ° C.

Na toj temperaturi mikroorganizmi umiru, a njihovo raspadanje prati daljnje povećanje temperature s formiranjem poroznog ugljena, koji je sposoban apsorbirati pare i plinove u velikom volumenu.
Taj proces prati i oslobađanje topline i postupno povećanje temperature na 100-130 ° C, pri čemu dolazi do razgradnje novih spojeva s formiranjem poroznog ugljena. Na temperaturi od 200 ° C, celuloza, koja je dio biljnih proizvoda, razgrađuje se i stvara novi tip ugljena koji se može intenzivno oksidirati. Proces oksidacije ugljena dovodi do daljnjeg porasta temperature, sve do pojave izgaranja.

Ugljen proizveden toplinskom razgradnjom celuloznih materijala, kao što je drveni ugljen, također se može spontano zapaliti.  A to se događa odmah nakon proizvodnje. S vremenom se smanjuje njegova sposobnost apsorpcije para i plinova, zbog čega ugljen, koji je dugo u zraku, gubi tendenciju samozapaljenja.

Neke vrste fosilnog ugljena mogu oksidirati na niskim temperaturama i apsorbirati kisik iz zraka i drugih plinova ili para. Ali glavni uzrok spontanog izgaranja je oksidacija ugljena. Apsorpcija pare i plinova ugljenom prati i povećanje temperature.
Mladi ugljen koji sadrži vlagu ima najveći kapacitet apsorpcije. Dakle, svježe iskopani lignit sadrži 10 - 20% higroskopne vlage, a mršav - oko 1%, tako da je potonji otporniji na spontano izgaranje. Povećanje vlage uzrokuje povećanje temperature ugljena na 60–75 ° C, a daljnja toplina se oslobađa uslijed oksidacije organske tvari.

Razvoj procesa spontanog izgaranja fosilnog ugljena  ovisi o stupnju njegovog drobljenja: što je ugljen sitniji, što je veća površinska apsorpcija i oksidacija, to je veća brzina protoka, više topline se oslobađa.

Često je uzrok požara spontano izgaranje masti i ulja mineralnog, biljnog ili životinjskog podrijetla.s kojima su vlaknasti materijali i tkanine impregnirani.

Mineralna ulja (motor, dizel, transformator) su mješavina zasićenih ugljikovodika i ne mogu se zapaliti u čistom obliku. Njihovo spontano izgaranje je moguće u prisustvu nečistoća biljnih ulja. Biljna ulja (konoplja, laneno sjeme, suncokret, pamučno sjeme) i ulja životinjskog podrijetla (maslac) mješavina su glicerida masnih kiselina.

Mnoge kemikalije i njihove smjese mogu se samozagrijati kada su u kontaktu s zrakom ili vlagom. Ovi procesi često završavaju spontanim izgaranjem.

Svojom sposobnošću samozapaljenja kemikalije se dijele u tri skupine:

1. skupina.

Tvari koje se spontano upale u dodiru s zrakom(aktivni ugljen, bijeli fosfor, biljna ulja i masti, sumporni metali, aluminijski prah, karbid alkalijskih metala, željezo u prahu, cink itd.).
Oksidacija određenih supstanci iz ove skupine, uzrokovana njihovom interakcijom s vodenom parom zraka, popraćena je oslobađanjem velike količine topline i odvija se tako brzo da se ubrzo pretvori u izgaranje ili eksploziju. Za druge tvari procesi samozagrijavanja se nastavljaju dugo vremena (na primjer, proces samozapaljenja bijelog fosfora završava gorenjem nakon nekoliko sekundi, a proces samozapaljenja svježe pripremljenog aktivnog ugljena traje nekoliko dana).

2. skupina.

Tvari koje uzrokuju izgaranje u interakciji ha s vodom(alkalni metali i njihovi karbidi, kalcijev oksid (živo vapno), natrijev peroksid, fosforni kalcij, fosforni natrij itd.).
Interakcija alkalnih metala s vodom ili vlagom zraka prati oslobađanje vodika, koji se zapali zbog topline reakcije. Mala količina vode koja pada na živo vapno uzrokuje samozagrijavanje, što rezultira snažnim zagrijavanjem (prije luminiscencije), tako da se zapaljivi materijali u blizini mogu zapaliti.

3. grupa.

Tvari koje se spontano upale kada se međusobno miješaju.  Tako učinak dušične kiseline na drvo, papir, tkanine, terpentin i eterična ulja uzrokuje upalu potonjeg; Anhidrid kromnih spojeva zapaljuje alkohole, estere i organske kiseline; acetilen, vodik, metan i etilen spontano se zapale u atmosferi klora na dnevnom svjetlu; drobljeno željezo (piljevina) spontano se pali u atmosferi klora; karbidi alkalnih metala zapaliti pod klorom i ugljičnim dioksidom.

Plamište To se naziva najnižom temperaturom zapaljive tvari pri kojoj se, pod uvjetima posebnih ispitivanja, iznad njegove površine stvaraju pare ili plinovi koji mogu bljeskati u zraku iz vanjskog izvora paljenja.

Plamište je parametar koji grubo označava temperaturne uvjete pod kojima zapaljiva tvar postaje zapaljiva. Plamište zapaljivih tekućina u ovoj klasifikaciji određeno je samo u zatvorenom loncu.

Područje paljenjaplinovi (pare) u zraku je područje koncentracije danog plina u zraku pri atmosferskom tlaku, unutar kojeg se smjese plina s zrakom mogu zapaliti iz vanjskog izvora paljenja i zatim širiti plamen kroz smjesu.

Granične koncentracije područja paljenja nazivaju se respektivno donje i gornje granice zapaljivosti  plinova (para) u zraku. Vrijednosti granica paljenja koriste se pri izračunavanju dopuštenih koncentracija plinova unutar eksplozivne procesne opreme, ventilacijskih sustava, kao i pri određivanju maksimalne dopuštene eksplozivne koncentracije para i plinova pri radu s vatrom, instrumentom za iskrenje.

Koncentracija plina ili pare u zraku unutar procesne jedinice, koja ne prelazi 50% donje granice paljenja, može se uzeti kao koncentracija otporna na eksploziju. Zaštita od eksplozije  okolina unutar opreme pod normalnim procesnim uvjetima ne daje osnovu za razmatranje ove opreme kao neeksplozivne.

Za vrijednost maksimalno dopuštene koncentracije otporne na eksploziju (PDVK) para i plinova pri radu s vatrom, alat za iskrenje treba uzeti koncentraciju koja ne prelazi 5% donje granice paljenja pare ili plina u zraku u odsutnosti kondenzirane faze u dotičnom uređaju.

Temperaturne granice paljenja para u zrakuto su granice temperature tvari u kojoj zasićene pare tvore koncentracije jednake donjoj ili gornjoj granici koncentracije paljenja.

Temperaturne granice paljenja uzimaju se u obzir pri izračunavanju sigurnih temperaturnih uvjeta u zatvorenim procesnim količinama tekućinama (spremnicima za gorivo, itd.) Koje rade pod atmosferskim tlakom.

Temperaturu i maksimalni tlak eksplozije treba smatrati sigurnim u odnosu na mogućnost stvaranja eksplozivnih smjesa para-zrak.

Maksimalni tlak eksplozije - To je najveći pritisak koji se javlja tijekom eksplozije. To se uzima u obzir pri izračunavanju otpornosti opreme na eksploziju gorivim plinom, tekućinama i praškastim tvarima, kao i na sigurnosnim ventilima i eksplozivnim membranama, školjkama elektroopreme otporne na eksploziju.

Indeks zapaljivosti  (faktor K)bezdimenzionalnu količinu koja izražava omjer količine topline koju emitira uzorak tijekom ispitivanja i količine topline koju emitira izvor paljenja,

gdje q - toplina koju oslobađa uzorak u procesu izgaranja, kcal;

q i - toplinski impuls, tj. toplinu isporučenu uzorku iz stalnog izvora

paljenje, kcal.

Prema rezultatima ispitivanja, stupanj zapaljivosti se procjenjuje na sljedeći način.

Vatrootporni materijali- materijali koji pri zagrijavanju na 750 ° C ne izgaraju i ne ispuštaju zapaljive plinove u zraku u količini dovoljnoj da ih zapali od podignutog plamena. Budući da je koeficijent određen metodom kalorimetrije K< 0.1, takvi materijali ne mogu gorjeti u zraku.

Negorivi materijali- materijali čija je temperatura paljenja niža od 750 ° C, a materijal gori, tinja ili je izgorio samo pod utjecajem plamena koji izlazi i prestaje gorenje ili tinja nakon uklanjanja (0.1)< K< 0,5).

Vatrootporni materijali  (ili samougasujuće) - materijali čija je temperatura paljenja niža od 750 ° C, a materijal gori, tinja ili se pali pod utjecajem podignutog plamena. Nakon uklanjanja, materijal nastavlja gorjeti s prigušenim plamenom koji se ne širi kroz uzorak (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.).

Gorivi materijali - materijala čija je temperatura paljenja ispod 750 ° C, a materijal, zapaljen iz plamena, nastavlja gorjeti ili tinja nakon njegovog uklanjanja (K> 2,1).

Brzina paljenja  Brzina paljenja krute tvari ovisi o njegovoj formi. Isjeckane krutine u obliku piljevine ili čipsa gore će brže od monolitnih. U zgnječenom zapaljivom materijalu velika površina gori je izložena toplini, pa se toplina apsorbira mnogo brže, isparavanje se odvija mnogo aktivnije, s oslobađanjem veće količine para. Izgaranje se odvija vrlo intenzivno, zbog čega se zapaljiva tvar brzo troši. S druge strane, monolitna zapaljiva tvar će gorjeti duže nego drobljena.

Oblaci prašine sačinjeni su od vrlo malih čestica. Kada se oblak zapaljive prašine (npr. Zrna) dobro miješa s zrakom i zapali, gorenje se događa vrlo brzo i često ga prati eksplozija. Takve eksplozije zabilježene su tijekom utovara i istovara žita i drugih drobljenih zapaljivih tvari.

Postoje dvije brzine gorenja: masa i linearna.

Brzina gorenja mase  naziva se masa (t, kg) spaljene tvari po jedinici vremena (min, h).

Linearna brzina gorenja krutih zapaljivih tvarinazivamo brzinu širenja požara (m / min) i brzinu rasta područja požara (m 2 / min). Brzina paljenja krutih tvari ovisi o stupnju usitnjavanja, vlažnosti, nasipnoj gustoći, pristupu zraku i nizu drugih čimbenika.

Proučavanje slučajeva požara na brodovima omogućuje prihvaćanje sljedeće prosječne linearne brzine izgaranja (m / min) različitih objekata:

Poslovi upravljanja ................................................ ..................... 0.5

Smještaj ................................................ .................... 1.0-1.2

Komunalije, skladišta za zapaljive materijale ..... 0.6-1.0

Teretni prostor ..................................... ........... .............. 0,5-0,7

Trajektne palube za automobile .......................... 1 5

Strojarnica s motorom s unutarnjim izgaranjem pri sagorjevanju dizelskog goriva ispod peći .... 10

Mehanizmi potpore granama ......... 1,2

Sobe za električnu opremu ............................................ 0.8

Kotlovski odjeljci pri spaljivanju loživog ulja ispod peći ........... 8.0

Približno tijekom prvih 2-3 minuta požara, područje njegovog fokusa brzo se povećava (na putničkim brodovima na 20 m 2 / min). Ovaj put obično je potrebno prikupiti alarm za posadu broda i stoga još nema aktivnog gašenja požara. U sljedećih 10 minuta, kada se koriste stacionarna sredstva za gašenje vode i pjene, rast površine vatrogasnog centra se usporava.

Linearna brzina širenja požara određuje područje požara, a stupanj sagorijevanja svega što može izgorjeti na tom području je trajanje požara.

Brzina paljenja linearne tekućinekarakteristične po visini sloja (mm, cm), izgorio u jedinici vremena (min, h). Brzina širenja plamena tijekom paljenja zapaljivih plinova je od 0,35 do 1,0 m / s.

Stopa izgaranjakarakterizirani količinom sagorijevanja goriva po jedinici vremena po jedinici površine izgaranja. Određuje intenzitet sagorijevanja materijala tijekom požara. Morate to znati kako biste izračunali trajanje požara u bilo kojoj tekućini. Brzina izgaranja tekućine koja se prolije na površini morske vode je otprilike ista kao i kada izgori s otvorenih površina spremnika.

Temperatura. Najvažniji parametar brodskog požara, koji u velikoj mjeri određuje ne samo inženjerske i preventivne mjere, već i taktičke akcije hitnih službi i skupina plovila je temperatura. Posebno je važna temperatura tijekom unutarnjih požara broda.

Intenzitet prijenosa topline iz zone požara u okolinu, brzina protoka plina, kao i mogućnost eksplozija koje predstavljaju ekstremnu opasnost pri gašenju požara ovisi o temperaturi požara.

Temperaturno polje vatre je vrlo heterogeno.Što je bliže požarnoj zoni, temperatura je obično viša. Na vrhu sobe zrak je obično topliji od zraka na palubi. Uzimajući u obzir ponašanje brodskih konstrukcija i materijala i sa vatreno-taktičke točke gledišta, najpogodnije je uzeti prosječnu temperaturu dimnih plinova koji ispunjavaju požarnu zonu za temperaturu požara. Važne su i temperature na površinama brodskih konstrukcija koje okružuju požarnu zonu: temperatura na površini koja je okrenuta prema vatri i temperatura na površini suprotnoj od požara.

Približno se temperatura u nekim točkama požarne zone može odrediti indirektno - topljenjem neizgorenih materijala koji su se nalazili u zoni požara, ili bojom zagrijanih tijela (Tablica 4.1).

Tablica 4.1

Ovisnost boje topline o temperaturi

Prilikom paljenja čvrstih materijalatemperatura požara uglavnom ovisi o vrsti materijala, veličini požarnog opterećenja, uvjetima protoka zraka i uklanjanju produkata izgaranja, kao i trajanju izgaranja.

Ovisnost temperature požara o trajanju izgaranja za sve krutine ima približno isti karakter.  U početku, temperatura naglo raste do maksimuma, a kako materijal izgori, postupno se smanjuje. Kako se požarno opterećenje povećava, povećava se ukupno trajanje paljenja, povećava se maksimalna temperatura požara, temperatura se sporije smanjuje, ali lik ovisnosti ostaje nepromijenjen.

U uvjetima ograničene izmjene plina, na primjer, kod zatvorenih otvora u stambenom području, porast temperature je znatno sporiji. Maksimalna temperatura doseže 800-900 ° C.

Temperaturni uvjeti u prostorijama pri sagorijevanju tekućina imaju svoje karakteristike.  Budući da se tekućine obično nalaze u bilo kojim posudama (u paletama, spremnicima itd.), Njihovo izgaranje često ima lokalni karakter. Pod tim uvjetima, ako je udio područja gorenja u području palube blizu jedinici, temperatura požara iznosi približno 1100 ° C. Ako je područje gorenja samo mali dio površine palube, temperatura je znatno niža.

Temperatura vatre pri spaljivanju tekućina i krutih materijala  ovisi o tome koji gorivi materijali prevladavaju: ako tekućine čine samo mali dio požarnog opterećenja, onda se temperaturni režim malo razlikuje od čvrstog materijala.

U slučaju unutarnjih požara u zoni agresivne topline mogu nastati nagli konvektivni tokovi vrućih plinova koji se javljaju kada se izmjenjuju uvjeti izmjene plina, uzrokovani otvaranjem vrata i drugih otvora.

Zona toplinskog napada je dio dimnog područja., to može biti opasno za temperaturu osobe. Osoba može biti u vrlo kratkom vremenu na suhom zraku, s temperaturom od 80 - 100 ° C. Dugotrajno zadržavanje na temperaturi od 50 - 60 ° C uzrokuje najozbiljnije posljedice pregrijavanja. Vlažan zrak na temperaturi od 50 - 60 ° C za mnoge ljude postaje nepodnošljiv za nekoliko minuta.

Prilikom procjene opasnosti od požara plinova  odrediti područje zapaljenja u zraku, maksimalni tlak eksplozije, temperaturu samozapaljenja, kategoriju eksplozivne smjese, minimalnu energiju paljenja, minimalni sadržaj eksplozivnog kisika, nominalnu brzinu izgaranja.

Prilikom procjene opasnosti od požara tekućinaodrediti skupinu zapaljivosti, plamište, temperaturu paljenja, granice temperature paljenja, brzinu izgaranja. Za zapaljive tekućine, dodatno se određuju područje zapaljenja u zraku, maksimalni tlak eksplozije, kategorija eksplozivne smjese, minimalna energija paljenja, minimalni eksplozivni sadržaj kisika i normalna brzina gorenja.

Prilikom procjene opasnosti od požara sve krute tvari i materijali određuju skupinu zapaljivosti, temperaturu paljenja. Za krute tvari s točkom tališta ispod 300 ° C dodatno određuju: točku paljenja, temperaturne granice zapaljenja pare u zraku.
  Kod poroznih, vlaknastih i rasutih materijala, ako je potrebno, dodatno određuju temperaturu samozagrijavanja, temperaturu tinja tijekom spontanog izgaranja, temperaturne uvjete toplinskog samozapaljenja.
  Za tvari u prahu ili one koje mogu stvarati prašinu, donja granica paljenja zrakoplovne suspenzije, maksimalni tlak eksplozije u svemiru, minimalna energija paljenja u svemiru, minimalni sadržaj eksplozivnog kisika dodatno se određuje.

Prilikom procjene opasnosti od požara neke tvari  potrebno je proučiti njegova svojstva, identificirati mogućnost njihove promjene tijekom vremena i kada se koriste u određenim uvjetima. Posebno je važno uzeti u obzir kada se tvar dodiruje s drugim aktivnim tvarima tijekom duljeg zagrijavanja, zračenja i drugih vanjskih utjecaja, zbog čega se njegove fizičko-kemijske značajke mogu mijenjati.

Prilikom ispitivanja brodogradnje i drugih krutih materijala za zapaljivost, početno se otkriva skupina zapaljivih materijala metoda vatrenih cijevi.

Materijal koji se smatra zapaljivim.ako, kod ispitivanja metodom vatrenih cijevi, vrijeme za samozapaljenje ili tinjanje prelazi 1 min, a gubitak težine uzorka je 20%. Gorivi materijali također uključuju materijale koji samostalno gori plamenom preko cijele površine uzorka, bez obzira na gubitak težine i vrijeme njegovog sagorijevanja. Takvi materijali nisu podvrgnuti daljnjim ispitivanjima.

Materijali koji imaju gubitak težine manji od 20%, kao i materijali koji gube 20% ili više težine, ali sami izgaraju ili tinjaju manje od 1 minute za konačnu procjenu stupnja zapaljivosti podvrgnuti su dodatnim testovima na kalorimetrijska metoda. \\ t