Polimer égés és az éghetőségüket csökkentő anyagok

A szilárd éghető anyagok osztályozása (TGM)

A GOST 12.1.044 ?? 89 szerint "Az anyagok és anyagok tűz- és robbanásveszélye" szilárd anyagokat hívnak, amelyek olvadási vagy bomlási hőmérséklete meghaladja az 50 ° C-ot, valamint olyan anyagok, amelyek nem olvadáspontúak (fa, szövetek stb.).

A TGM több kritérium szerint osztályozható:

1. kémiai összetétel
2. a viselkedés során, amikor fűtött.

K szénhidrogének  a természetes, mesterséges és szintetikus polimer anyagok közé tartoznak a szén, a hidrogén, a nitrogén és az oxigén. A szénhidrogének szerkezete szerint? Ezek az anyagok homogének.

Egy külön alcsoportba tartoznak a természetes szerves anyagok, amelyek cellulóz alapúak. Ezek közé tartoznak a növényi eredetű polimer anyagok (fa, pamut stb.), Amelyek a mesterséges és szintetikus polimerektől eltérően nem homogén anyagok, hanem természetes polimerek keveréke. Minden növényi anyag viselkedése tűz esetén hasonló, ezért egy csoportban egyesülnek? cellulóz anyagok.

Szerves elem vegyületek  ?? szerves anyagok, amelyek közé tartoznak a kén, foszfor, szilícium, halogenidek és fémek. Tűz esetén a szerves szerves vegyületek különösen mérgező anyagokat képeznek, és ezért különleges csoportba sorolhatók.

Szervetlen szilárd éghető anyagok  ?? ezek fémek és nemfémek. Szinte minden fém normál körülmények között oxidálódik a levegőben. Azonban csak azok, amelyek a levegőben nyílt gyújtóforrásból gyulladnak ki, és amelyek az eltávolítás után önmagukban égnek, éghetőnek tekinthetők. Az alkáli- és alkáliföldfémek a legforgalmasabbak.

A nemfémek közé tartozik a foszfor, arzén, szilícium, kén. A gyújtás mechanizmusa sok tekintetben hasonlít a fémek égésének jellemzőire.

Amint az a rajzon látható, minden szilárd anyagot kétféle osztályba lehet sorolni a melegítés során bekövetkező viselkedés szerint: gázmentes és fűtött gáz.

A kondenzált anyagok túlnyomó többsége a második osztályba tartozik. Fűtés közben gázosodnak, majd homogenizálódnak a gázosító termékek. Ezzel szemben a gáztalanító TGM-eket két nagy csoportra osztják, a gőz-gáz állapotba való átjutás módja szerint. Általában nevezik a szilárd folyékony anyagokat, amelyek a folyadékfázison keresztül jutnak át a gázállapotba (magas hőmérsékleten olvad) Az első fajta TGM.

Az 1. típusú TGM gyújtásának folyamata megismétli az éghető folyadékok előállítási és gyújtási folyamatát. Égésük homogén módban történik.

Szilárd éghető anyagokat vezetnek be, amelyek a gőz-gáz állapotba kerülnek, a szublimáció vagy a molekulák termikus megsemmisülése miatt a folyadékfázist megkerülve TGM második fajtája. E csoport anyagainak égetésénél homogén és heterogén égési mód is lehetséges.

A gyújtás és az égés általános törvényei TGM

A szilárd éghető anyagok égési folyamatainak kialakulása és kialakulása nagyban megegyezik a korábban vizsgált gázok és folyadékok égési folyamataival. Az általános jellemzőkön kívül azonban számos összetevő van az aggregáció állapota és a szerkezeti különbségek miatt.

Tekintsük a TGM gyújtásának mechanizmusát. Amikor a TGM magas hőmérsékletű hővel érintkezik, hőcserélő történik, és az anyaggal a következő folyamatok lépnek fel:

1. A felszíni réteg fűtése a fázistranszfer hőmérsékletre (olvadás vagy termikus bomlás). Ha ez az anyag növényi eredetű, akkor a nedvesség elkezd elpárologni.
2. A további fűtés fázisátmenet kialakulásához vezet. Ha ez az első fajta TGM, akkor az anyag olvadása és a folyadékfázisba való átadása megtörténik, majd az olvadékot forráspontra vagy bomlási hőmérsékletre melegítjük. Ha ez az anyag a 2. fajta? azonnal elkezdi a szublimációs vagy bomlási folyamatot illékony termékek kibocsátásával.
3. Az éghető gőz-levegő keverék kialakulása és előmelegítése.
4. A gőz-levegő keverék öngyulladása, majd az égés.

Tehát, ha a folyadék égése során a felszínre érkező hőáramot csak a folyadékfázis melegítésére és elpárologtatására használják fel, akkor a szilárd anyagok esetében az olvadás és a bomlás költségei szükségesek.

Minden egyes szakaszban specifikus fizikai-kémiai folyamatok zajlanak, amelyek meghatározzák a rendszer állapotát. A következő zónák megfelelnek ezeknek a szakaszoknak:

ahol t 0, t ünnep, t h, t hegyek? a kezdeti hőmérséklet, a pirolízis hőmérséklete, a gyújtási hőmérséklet, az égési hőmérséklet.

1. forrásanyag zóna;
2. az anyag előmelegítés zónája a fizikai-kémiai átalakulások hőmérsékletére;
3. ez egy fázisátmenet, amelyben az anyag megolvad vagy elbomlik;
4. az éghető keverék kialakulásának zónája és a gyújtási hőmérsékletre való melegítése;
5. a láng elülső zónája, ahol a hőenergia legnagyobb része szabadul fel, és a maximális hőmérséklet figyelhető meg;
6. az égéstermékek zónája, ahol a reakciótermékeket hideg levegővel keverjük össze.

Így a legtöbb TGM égési folyamata homogén rendszerrel kezdődik. Az égést nagy terjedési sebesség, erős konvektív áramok és sugárzás jellemzi.

A gyújtás TGM ideje függ az illékony komponensek anyagának felülete fölötti képződés sebességétől, az alacsonyabb CPRP-nél nagyobb koncentrációban. Az illékony komponensek kialakulásának folyamata energiaköltségekkel jár, és a különböző összetételű anyagok különböző hőmérsékleteken kezdődnek és különböző intenzitásúak. Az anyag képes arra, hogy ellenálljon a hőnek a kémiai szerkezet megváltoztatása nélkül az anyag hőállósága.

Láng terjedt a TGM felületen

A TGM gyújtása után a láng eleje a felszínen mozog. Az égés elterjedése az égési zónából a hő még mindig nem égő területekre történő átadása miatt következik be. A hőátadás a sugárzás, a konvekció és a hővezető képesség miatt következik be. Az égési körülményektől függően az ilyen típusú hőátadás által biztosított hőmennyiségek aránya eltérő lehet. Ezért a láng terjedésének sebessége a TGM felületén az égési körülményektől függ.

A TGM felületén a láng terjedésének sebességére gyakorolt ​​legnagyobb hatást az alábbiakban ismertetjük tényezők:

1. az anyag jellege, fizikai és kémiai tulajdonságai (az illékony termékek képződésének sebessége);
2. anyag nedvesség;
3. minta orientáció a térben;
4. légáramlás sebessége és iránya;
5. az anyag kezdeti hőmérséklete;
6. a minta geometriai méretei (vastagság, diszperzió).

Égő cellulóz anyagok

cellulóz  ?? Ez egy nagy molekulatömegű poliszacharid, amely glükóz molekulákból áll.

Fontolja meg a fát a leggyakoribb éghető anyagként történő fűtés viselkedését.

A fa elégetése jelentősen különbözik a folyadékok és gázok égésétől, és több módban egyidejűleg folytatódhat - homogén és heterogén. Ezért a fa égése során két fázist lehet megkülönböztetni: 1) homogén (azaz tüzes) gáznemű bomlástermékek égése és 2) a kapott szilárd szénmaradék heterogén égése.

A tüzes égési szakasz rövidebb időt vesz igénybe, de az összes energia 55–60% -át teszi ki. A heterogén égés sebességét az a sebesség határozza meg, amelyen a levegő eléri a felületet.

parázsló

parázsló  ?? szálas és porózus anyagok éghetetlen égése, amelyek szilárd szén-maradékot képeznek melegítés közben. Ez egy speciális égési mód, amikor a pirolízis eredményeként keletkező éghető gázok nem égnek, de csak a szénmaradék heterogén égése (felületi oxidáció) történik. A bomlás az anyag pórusaiban lévő oxigén miatt következik be.

Olyan anyagok, amelyek füstölhetnek, magukban foglalják a növényi eredetű anyagok széles skáláját (papír, cellulózszövet, fűrészpor), latexgumi, bizonyos típusú műanyagokat (poliuretán hab, habfólia). Azok a anyagok, amelyek kis szén-dioxid-maradék előállításához olvadhatnak vagy bomlanak, nem képesek a szaglásra.

Égő por

por  ?? egy kolloid rendszer, amely szilárd diszpergált fázist és gáznemű diszperziós közeget tartalmaz, azaz egy szilárd, diszpergált (finomra őrölt) gáznemű közegben.

A diszpergált fázis egyforma méretű részecskékből állhat. monodiszperz rendszer) vagy különböző méretű részecskék ( polidiszperz rendszer). Minden ipari por polidisperse.

Az átlagos részecskemérettől függően a por hosszú ideig szuszpenzióban maradhat, vagy a szuszpenzióhoz való rövid átmenet után azonnal leáll.

A diszpergált rendszert, amely a levegőben felfüggesztett por, hívják aeroszol segítségével. A letelepedett port nevezik aerogél.

A zúzott anyag minden egyes részecskéjét még állandó állapotban is gáz (levegő) burkolat veszi körül.

Tulajdonságaik szerint az aeroszolok közbenső helyzetben vannak az airgel és a homogén gáz-levegő keverék között. Az aerogélek mellett ugyanolyan szilárd fázissal heterogén diszpergált rendszerek vannak, és viselkedésüket a szilárd fázis fizikai-kémiai tulajdonságai határozzák meg. Levegőgázkeverékek esetén az aeroszolok hasonlóak, mivel a legtöbbjük égése robbanással történik, és a gázkeverékekre jellemző számos paramétert jellemeznek.

A tűzveszélyt meghatározó por tulajdonságai közül a legfontosabbak: diszperzió, kémiai aktivitás, adszorpciós kapacitás, villamosítási hajlam.

Az égő léggömb jellemzői

A léggömb tűzveszélyét jellemző fő paraméterek a gyújtási hőmérséklet és az öngyulladás.

Általánosságban elmondható, hogy a leégett állapotban lévő por elégetése sok tekintetben emlékeztet a szilárd éghető anyag égésére, amelyből ez a por keletkezik. A léggömb megkülönböztető jellemzője az képes felfüggesztett állapotba lépni. Fűtéskor a szilárd éghető anyagok áramlására jellemző összes előkészítési folyamat azonban nagyobb, ami a fejlett felület, a megnövekedett kémiai aktivitás, a csiszolás következtében az anyag hővezetőképességének csökkenése, a megnövekedett poradszorpciós kapacitás. Ez rövidebb időszakot eredményez a gyújtás indukciójának, az égés nagyobb terjedésének, valamint a spontán égési hajlamnak a kiindulási anyaghoz képest, amelyből por keletkezik.

Az oxidációs folyamatok egyszerre történnek mind a porréteg felületén, mind annak mélységében. Ebben az esetben a reakció az anyag felületén adszorbeált oxigént tartalmaz. Az éghető porréteg alatt az oxidáció mértéke nagyságrenddel kisebb, mint a felületen a porlerakódás mélységében történő égetés szaggató üzemmódba kerülhet. A porzó por nagy veszélyt jelent, mert 1) a kibocsátott éghető bomlástermékek zárt térfogatban felhalmozódhatnak, és a diffúzióból származó égés kinetikusvá válhat; 2) még gyenge rázkódás (turbulencia) esetén is az öngyújtó anyag öngyulladhat az éles oxigén beáramlás miatt, és az örvénypor robbanását okozhatja.

Az aeroszol égési sajátosságai

Az aeroszolok gyúlékonyak és égnek, mint a gáz-levegő keverékek. Ezért a tűzveszélyt ugyanazok a paraméterek jellemzik, mint a gáz-levegő keverékek: KPP, minimális gyújtási energia, maximális robbanási nyomás.

Az aeroszolok koagulációra való hajlama  (tapadás) és a lerakódás jelentősen megkülönbözteti őket a gáz-levegő keverékektől. Ez a tulajdonság okozza magasabb gyújtási energia  (két nagyságrenddel nagyobb), mint a gázkeverékeknél.

Ha a gázkeverékekben a lángszaporodás a hideg keverék hővezető képesség miatt történő felmelegedése miatt következik be, akkor a lángszórás poros levegő keverékekben a a hideg keveréket sugárzással melegítjüka láng elülső részéből kibocsátott.

Láng gyulladása és terjedése aeroszolban csak akkor következik be, ha a koncentráció a gyújtás határértékeinek tartományában van.

A legkisebb por koncentráció a levegőben, amelyen a keverék a gyújtóforrásból gyulladhat, és az ezt követő égésnek a keverék teljes térfogatára történő terjedését nevezzük a láng terjedésének alacsonyabb koncentrációs határértéke.

A por lángterjedésének felső határértéke is létezik és laboratóriumi körülmények között határozható meg, de a gyakorlatban nem alkalmazható, mivel az a tény, hogy a felső határ felett az aeroszolkoncentráció állandó, ha a gyújtás kizárásra kerül, nem lehetséges, és mindig van ilyen pillanat. ha a csapadék következtében a por koncentrációja robbanásveszélyes tartományba kerül.

Aeroszolos állapotban a por kigyulladhat és kinetikus módban éghet, azaz robbanással, ezért az NKPRP a tűzveszély fő paramétere. Állandó állapotban a por spontán gyulladhat és spontán gyulladhat, ezért a T St öngyulladási hőmérséklete egy léggömb tűzveszélyes tulajdonságainak értékelésére szolgál.

Minden éghető por két csoportra és négy osztályra osztható:

Első csoport? robbanékony por.  A kinetikus égésre képes por és a lángszaporodás alacsonyabb határértéke 65 gramm / köbméterig, beleértve.

1 osztály? a legrobbantóbb por 15 g / m-es és annál kisebb NKPRP-vel;

2 osztály? robbanásveszélyes por az NKPRP-vel 15–65 g / m;

A második csoport? gyúlékony por

3 osztály? a leggyulladóbb por, amelynek T St értéke nem haladja meg a 250 ° C-ot;

4 osztály? tűzveszélyes por 250 ° C felett

Az NKPRP poros rendszerek számos tényezőtől függenek, amelyek főbbek a következők:

1. hatalom;
2. por nedvesség;
3. az anyag hamutartalma;
4. az illékony komponensek tartalma;
5. nem éghető gáz tartalom;
6. por diszperzió.

Az égés tudományos elméletét először M.V. Lomonosov 1756-ban. Jelenleg az általánosan elfogadott égéselmélet az A.N. akadémikus peroxid-oxidációs elmélete. Bach, amelyet ő fejlesztett ki 1897-ben, és az N.N. Semenova, kifejlesztve 1927-ben

Az oxidáció peroxid-elmélete szerint ennek az anyagnak a peroxidja az oxidálható anyag oxigénnel való kölcsönhatása következtében alakul ki. A reakcióban a gerjesztett oxigén molekulákba kerülnek, amelyek energiája magasabb, mint az anyag molekuláinak átlagos energiája. Ez az energia

AN Bach nevezte az aktiválási energiát. Ennek az energiának a hatására az oxigén molekulák aktív állapotba kerülnek, amely az oxigén molekulában lévő két kötés egyikének törését jelenti.

A molekulákat különböző típusú energia aktiválhatja. Így a klórmolekula aktiválása a fényenergia és az oxigén molekula hatására a hőenergia hatására történik. Az -O-O- csoport, amelyben az atomok gyengébbek, mint a szabad molekulában, az oxidálható anyaggal kombinálva peroxidot képez - erős oxidálószert.

Az oxidáció láncelmélete fejleszti és kiegészíti a peroxidot, és lehetővé teszi a jelenség kinetikai oldalának és a folyamat felgyorsításának okait, valamint a reagáló anyagok aktiválásának módjait.

Ismert például, hogy a sötétben hevített hidrogén és klór keveréke felrobban a fényben. A lánc elsődleges reakciója

a klór-molekula atomokba történő bomlása a fény kvantumának elnyelésével. A klóratom egy hidrogén molekulával reagál, hogy hidrogénatomot és egy HCl molekulát képezzen. A reakció során képződött hidrogénatom reagál a klórmolekulával, regenerálva a klóratomot.

Következésképpen egyetlen klóratom képződése olyan reakcióláncot eredményez, amely a rekombináció vagy a szennyeződéssel történő reakció eredményeként megszűnik az aktív centrum - hidrogén- vagy klóratom.

Az égés egy kémiai oxidációs reakció, amelyet nagy mennyiségű hő és általában lumineszcencia szabadít fel.

Tűz - ellenőrizetlen égés, különleges fókuszon kívül eső és anyagi károkat okozva.

Általában az égés a levegőben történik, és az oxigén oxidálószerként működik. Vannak azonban számos olyan anyag, amely éghet, más oxidálószerekkel kombinálva. Például az acetilén klórban ég, magnézium a szén-dioxidban, foszfor gyullad, klórt és brómot reagál, stb. Az acetilén, a klorid-nitrogén és számos más gáz felrobbanhat a kompresszió során, ami az anyag bomlását a fény és a hő felszabadulásával eredményezi. Így az égési folyamat nemcsak a vegyület kémiai reakciója során, hanem a bomlási reakció során is előfordulhat.

A kémiai égési folyamatokat rendszerint fizikai folyamatok kísérik, amelyek során az éghető anyag folyékony és gázállapotúvá válik. Például a viasz, a paraffin és néhány más anyag hő hatására először folyadékgá, majd gőzvé alakul, amely éghető anyaggal égő lánggal ég. A gyúlékony és éghető folyadékok önmagukban nem égnek, de a hő hatására keletkező gőzök égnek.

Éghető anyag levegőben történő égetéséhez oxigént (legalább 14–15 térfogatszázalék levegőt) vagy más oxidálószert és az égési hőmérsékletet kell biztosítani. Az égés nemcsak a levegő oxigénjének, hanem más összetételű oxigénnek köszönhető

anyagokat és könnyen felszabadulhatnak (peroxidok, klorátok, nitrát stb.).

Az égési folyamat intenzívebben megy végbe, annál nagyobb az éghető anyagnak az oxidálószerrel való érintkezési területe (a papír vágások intenzívebben égnek, mint a papírkötegek), és minél nagyobb az oxidálószer, a hőmérséklet és a nyomás koncentrációja. Ha az égés egyik okát megszünteti, a folyamat leáll.

Tűz esetén a hőmérséklet eléri az 1000-1300С-ot, és néhány esetben például magnéziumötvözetek égésekor, - 3000 3000.

Robbanás, robbanás, vaku, tűz, öngyulladás, gyújtás, öngyulladás mindenféle égés.

A robbanás  - rendkívül gyors kémiai átalakulás, melyet az energia felszabadulása és a mechanikai munkák elvégzésére képes sűrített gázok képződése követ. Ez a munka sokkhullám megjelenése következtében történik - hirtelen változás a szuperszonikus sebességű közegben.

A robbanás terjedését az anyagon átáramló ütéshullám áthaladása és az adott körülmények között állandó szuperszonikus sebességgel (másodpercenként több ezer méterrel) az adott anyagra áramlásnak nevezik detonációnak.

Az éghető gázok és gőzök robbanásveszélyes keverékei (bizonyos koncentrációban a levegőben) - benzin, toluol, etil-alkohol, aceton, etil-acetát stb. elemeket. Ez akkor fordulhat elő, ha nincs hatékony szellőztető rendszer, a technológia megsértése, az elektromos berendezések nem felelnek meg az EMP követelményeinek, stb. A levegővel robbanó keverékeket szintén keményítő, papír, alumínium, magnézium, gyanta, sellak stb. A legveszélyesebb por, amely robbanékony keverékeket képez

a levegő koncentrációja legfeljebb 15 (alumínium, gyanta, sellak stb.).

vaku  - az éghető keverék gyors égése, nem pedig sűrített gázok képződése. Ebben az esetben nem elég hőt szabadul fel az éghető keverék gőzeinek új koncentrációjának kialakításához, és az égő megáll.

gyújtás- az égés előfordulása a gyújtóforrás hatására.

Spontán égés  - az exoterm reakciók hirtelen növekedésének jelensége, ami gyújtóforrás nélkül égő anyag (anyag, keverék) előfordulásához vezet. A spontán égés lehet termikus, mikrobiológiai és kémiai.

A termikus spontán égés akkor következik be, amikor egy anyag (anyag, keverék) külső fűtése meghaladja a gyújtás hőmérsékletét, vagyis a legalacsonyabb hőmérséklet, amelyen az önfűtés történik. Például a tölgy, a fenyő, a lucfenyő és a 100 ° C-nál nagyobb környezeti hőmérsékleten készült termékek önmelegednek - az instabil vegyületek bomlanak. 230-270 ° C-on a bomlás felgyorsul, és az oxidáció megkezdődik. A fa bomlási folyamata exoterm, és ha az oxidáció során felszabaduló hő meghaladja a környezetbe történő hőátadást, a hő felhalmozódása öngyulladáshoz vezet.

A termikus spontán égés elkerülése érdekében meg kell védeni az éghető anyagokat és anyagokat a külső hőforrások hatásától.

A mikrobiológiai spontán égés az önmelegedés eredményeként következik be, amely a mikroorganizmusok létfontosságú aktivitásának hatása alatt van egy anyag tömegében (anyag, keverék). Mikrobiológiai öngyulladás esetén a növényi eredetű anyagok (többnyire nem szárítottak) - széna, szalma, fűrészpor, levelek, nedves laza tőzeg stb.

A kémiai spontán égés az anyagok kémiai kölcsönhatásából ered. Például néhány cölöpbe rakott barna és fekete szén, az oxidáció és az adszorpció következtében, az önmelegedés, és ha a környezetbe való elégtelen átadás van, spontán gyulladhat. Ha a rostos vagy zúzott anyagokat (például vattát, rongyot, fát vagy fém fűrészporot) növényi olajokkal vagy állati zsírokkal nedvesítjük, ezek az anyagok nagy felületén vékony rétegben kerülnek elosztásra, majd intenzíven oxidálódnak és polimerizálódnak, ami jelentős hőtermeléssel jár. Egy halomban hajtogatott olajozott rostos anyag alacsony hőátadást biztosít a környezetbe. Ezért a felhalmozott hő elősegíti az oxidáció és a polimerizáció folyamatának felgyorsítását, valamint a hőmérséklet további növekedését. Amint az olajozott anyag hőmérséklete eléri az olaj gyulladási hőmérsékletét, az öngyullad.

Az ásványi olajok (finomított kőolajtermékek) nem hajlamosak spontán égésre.

gyulladás  - Ez tűz, amit egy láng megjelenése kísér.

Öngyulladás  - öngyulladás, láng megjelenése mellett.

Az ipari vállalatok gyakorlatában ismertek az olajozott tisztítóanyagok és egy halomba rakott overall öngyulladása; lederin, amelynek felső rétege lenmagolajat tartalmaz.

Néhány vegyi anyag spontán gyulladhat, vagy más anyagokat meggyulladhat a levegőben, vízzel és egymással összekeverve.

Az oxidációs reakció eredményeként, különösen nedvesség jelenlétében, bizonyos fémporok (alumínium és cink) gyulladnak

ezért azokat légmentesen lezárt tartályokban kell tárolni.

A kalcium- és alkálifém-karbidok, az alkáli- és alkáliföldfémek hidridjei stb. Olyan anyagok, amelyek a víz hatására égést okoznak, ezek a vízzel való kölcsönhatás során általában gyúlékony gázokat bocsátanak ki, amelyek a reakcióhő hatására öngyulladnak.

A klór és más halogenidek, salétromsav, króm-anhidrid, fehérítő, nátrium- és kálium-peroxid stb. Lehetnek olyan anyagok, amelyek spontán gyulladnak egymással, ha ezek keverik a szerves anyagokkal normál hőmérsékleten, öngyulladást okozhatnak. . Mások öngyulladnak, ha oxidálószerrel és gyúlékony anyaggal, kénsavval vagy salétromsavval érintkeznek, ütés vagy hő hatására.

A levegőben öngyulladó anyagok közé tartozik a foszfor, cink és alumínium por, szulfidok, alkálifém-karbidok stb.

Az anyagok és anyagok öngyulladására való hajlandóság a tűzmegelőzési intézkedések kidolgozásakor a tárolás, szállítás, szárítás, technológiai műveletek stb.

Az anyagok és anyagok tűz- és robbanásveszélyének és tűzveszélyének felméréséhez szükséges mutatók listája az 1. táblázatban található. A szövetségi törvény mellékletének 1. pontja "Tűzbiztonsági követelményekről szóló műszaki előírások. Az Orosz Föderáció szövetségi törvénye 123 ".

A folyadékok tűzveszélyének értékelésében a fő mutatók: gyúlékonysági csoport; lobbanáspont; lobbanáspont és a gyújtás koncentrációs határai. A szilárd anyagok és anyagok tűzveszélyének értékelésében a főbb mutatók a gyúlékonysági csoport; gyulladási hőmérséklet, öngyulladási hőmérséklet, hajlam a spontán égésre.

Gyúlékonysági csoport. Az anyagokat és az anyagokat gyúlékonysággal három csoportba osztják: nem éghető, azaz az anyagokat és az anyagokat. nem képes égetni a szokásos összetételű levegőben; lassú égés, amely gyulladhat és éghet egy gyújtóforrás jelenlétében, de nem tudják magukat égetni, amikor eltávolítják; gyúlékony, gyullad a gyújtóforrásból és továbbra is éget, ha eltávolítja. Az éghető anyagok viszont gyúlékonyak, vagyis gyúlékonyak, azaz azok, amelyek kisebb energia (gyújtás, szikra, stb.) gyújtóforrásából gyulladnak előmelegítés nélkül és nehezen gyulladnak, ami csak egy viszonylag erős gyújtóforrásból gyullad ki.

A lobbanáspont az éghető anyag legalacsonyabb hőmérséklete (a különleges vizsgálatok körülményei között), amelyen a gőzök és gázok a felületén képződnek, és képesek a lángforrástól levegőbe villogni, de kialakulásának sebessége még mindig nem elegendő a következő égetéshez.

A „lobbanáspont” kifejezés általában gyúlékony folyadékokra utal, de néhány szilárd anyagot (kámfor, naftalin, foszfor stb.), Amelyek normál hőmérsékleten elpárolognak, ugyancsak lobbanásponttal jellemezzük. Minél alacsonyabb a gyúlékony folyadék lobbanáspontja, annál veszélyesebb a tűz.

Ormandy és Graven szabálya szerint a lobbanáspont

t in = t kip. Kh K

hol van a forráspont, jégeső. K; K értéke 0,736 egyenlő együttható.

A tűzveszély szerint a lángponttól függően a gyúlékony folyadékok két osztályba sorolhatók:

1. osztály - gyúlékony folyadékok (gyúlékony folyadékok) - benzin, toluol, benzol, aceton, metil- és etilalkoholok, éter, petróleum, terpentin stb .;

2. osztály - gyúlékony folyadékok (GJ) - ásványolajok, üzemanyagolajok, formalin stb .;

A gyújtási hőmérséklet az éghető anyag hőmérséklete, amelyen éghető gőzöket és gázokat bocsát ki oly módon, hogy a gyújtás forrásától való gyújtás után állandó égés lép fel.

Az öngyulladási hőmérséklet az anyag (anyag, keverék) legalacsonyabb hőmérséklete, amelynél az exoterm reakciók sebessége meredeken emelkedik, ami égést eredményez láng kialakulásával.

Az öngyulladási hőmérséklet ugyanazon anyag esetében sem állandó. Az oxigén koncentrációjától függ a levegőben, a nyomáson, a környezetre vonatkozó hőátadási feltételekben stb. Például az éghető gázok és gőzök öngyulladási hőmérséklete 300-700С, fa, tőzeg, papír, karton - 250-400С, celluloid - 140-180С, vinil műanyag - 580С, gumi - 400С.

A gyújtási koncentráció határértéke a gyújtási régió minimális és maximális koncentrációja, azaz a gyújtási tartomány minimális és maximális koncentrációja. egy éghető anyag koncentrációs területei, amelyeken az adott oxidálószerrel (általában levegővel) alkotott keverékei képesek a gyújtóforrástól a gyújtóforrástól önkényesen távolabbi égést okozni a keveréken keresztül. Például az aceton esetében a gyulladás alacsonyabb koncentrációs határértéke (robbanás) 2,6%, a felső rész 12,2% (térfogat), az A-76 benzin esetében 0,76% és 5,03% etil-alkohol esetében - 3, 3% és 18,4%, földgáz 5% és 16%, stb.

Minél nagyobb a gyújtás alacsonyabb koncentrációs határértéke, és minél szélesebb a távolság a gyújtás alsó és felső határa között, annál nagyobb az éghető gázok, gőzök és por robbanásveszélye. Így a robbanásveszély közvetlenül arányos a gyújtási terület méretével.

A tüzeket az éghető anyag típusának megfelelően osztályozzák és a következő osztályokba sorolják.

Szilárd éghető anyagok és anyagok tüzei (A).

Tűzveszélyes folyadékok vagy olvadó szilárd anyagok és. \\ T

anyagok (B).

Gáz tüzek (C).

Fémek tüzei (D).

Éghető anyagok és villamos berendezések anyagai, amelyek feszültség alatt vannak (E).

A nukleáris anyagok, a radioaktív hulladék és a radioaktív anyagok tüzei (F).

A különböző polimer anyagok bevezetését gátló jelentős tényező az éghetőség és a kísérő folyamatok által okozott tűzveszély.

éghetőségi- Ez egy tüzes égő anyag, amelyet a gyújtóforrás kezdeményez, és az eltávolítás után folytatódik. Az anyag tűzveszélyének felmérése meghatározza a gyújtási hőmérsékletet. A hőre lágyuló anyagok közül a CPVC legmagasabb aránya 482 ° C, 326 ° C polipropilén esetében is.

Oxigén indexaz égő anyag fenntartásához szükséges oxigén százalékos arányát mutatja. A légkör oxigéntartalma 21%, és az oxigén-index CPVC 60 - azaz az anyag elégetése 39% -os oxigénellátással járhat. Ezért ezt az anyagot "önoltónak" nevezik. Ez kedvezően különbözteti meg ezt az anyagot más hőre lágyuló anyagoktól, például polipropiléntől és polietiléntől, amelynek oxigén indexe 17, és ezért égése folytatódik a gyújtás után, ilyen esetekben az égő cseppek kialakulása, amely további gyújtóforrásként szolgál, nagy veszélyt jelent. A CPVC esetében az anyag nem olvad, és nem keletkeznek forró cseppek.

toxicitás. Az égés során keletkezett anyagok toxicitása az emberi biztonság szempontjából nemkívánatos tényező. Kisebb, annál alacsonyabb a füst és a főbb égéstermékek aránya - CO és CO2.
  Kapcsolódó égési folyamatok:
   - a füst kibocsátás az égés során és a lángnak való kitettség, \\ t
   - az égéstermékek és a pirolízis toxicitása - az anyag bomlása magas hőmérséklet hatására, \\ t
   - az anyag vagy termék tűzállósága - a láng hatásának kitett fizikai és mechanikai jellemzők (szilárdság, merevség) és funkcionális tulajdonságok fenntartása.
  Ezért a polimer anyagok gyúlékonyságának csökkentése a létrehozandó anyag összetett jellemzőinek optimalizálása.
A legtöbb polimer anyag jellege olyan, hogy nem lehet teljesen tűzálló. Az egyetlen dolog, amit tehetünk, az égési és égési képességük csökkentése. E célból adalékanyagokat használnak, amelyek akadályozzák a gyújtást és csökkentik a láng terjedését - égésgátlók.

Ábra. № 1. Az égési folyamat sémája

A polimerek égése nagyon összetett fizikai-kémiai folyamat (1. reakcióvázlat), amely a polimer lebomlása során kémiai reakciókat, valamint a gáz halmazállapotú termékek átalakításához és oxidációjához szükséges kémiai reakciókat tartalmaz, intenzív hőelnyeléssel és tömegátadással. Kémiai reakciók eredményeként kétféle égéstermék keletkezik - éghető és nem éghető gázok és hamu (szén tartalmú vagy ásványi). Az 1. táblázatban bemutatjuk a polimerek és azok bomlástermékei gyújtási hőmérsékletét az égési folyamatban.

1. táblázat .

A szerves polimer anyagok égése során az oxidálószer a levegő oxigén, és a polimer hidrogén- és szén-tartalmú gáznemű termékei éghetőek. Melegítéskor a makromolekulák könnyen bomlanak alacsony molekulatömegű telített és telítetlen szénhidrogénekbe, amelyek exoterm oxidációs reakciókon mennek keresztül, azaz a reakciót hővisszanyerés kísérheti.
  A polimerek égése során megfigyelhetőek az égési folyamatokra jellemző kritikus jelenségek is. A lánghőmérséklet egy vagy másik okból történő csökkentése ugrásszerű átmenetet eredményez az egyik oxidációs módból - égésből a másikba, nagyon lassú oxidációra. Ezek a módok nagy sebességgel különböznek egymástól. Ezért beszélhetünk arról, hogy léteznek olyan kritikus feltételek, amelyek meghatározzák az anyag lehetséges égésének határait. Meg kell jegyezni, hogy ezek a körülmények a minták és a láng geometriájától, a polimer hőmérsékletétől és a gáznemű közegtől függenek, és nem ezen anyag abszolút jellemzői.
A kritikus jelenségek gyakorlati alkalmazásának egyik legjellemzőbb példája a polimerek égetésében egy kísérleti módszer a tűzveszélyesség értékelésére, amelyet először Martin kutatója javasolt.

A mintát egy speciális gázégővel, majd az égő eltávolításával felülről tűzre helyezik, és a minta akár önmagában is ég, majdnem végére ég, vagy gyorsan lebomlik. Az ilyen kísérleteket a gáz atmoszféra eltérő összetételével, azaz az oxigén és a nitrogén különböző arányával végezzük. A kritikus oxigénkoncentrációt a keverékben (térfogatszázalékban), amely felett önálló égés lehetséges, és nem alacsonyabb, az oxigénindexnek (CI) nevezzük, és jellemzi az anyag gyúlékonyságát. A módszer fizikai lényege, hogy az oxigénkoncentráció csökkenésekor az inert gáz, a nitrogén melegítésének hőfogyasztása nő, a láng hőmérséklete csökken, ami meghatározza az égés kritikus körülményeit. Jelenleg ez a módszer világszerte széles körben használatos.

2. táblázat .

Az anyagok tűzveszélyességének osztályozása Martin módszer szerint

Jelenleg az EGK-nak az építési anyagok egyetlen szabványára való átmenetének folyamata, amelyet 2001-ben elfogadott, közel áll a befejezéshez. Ebben a szabványban az éghetőséget az ábécé betűi határozzák meg: A ( gyúlékony), E ( rövid távú tűzállóság) és F ( nem éghető anyagok).

Az égésgátlók 3 nagy csoportra oszlanak.:

Az első típusú kiegészítők   főleg a reaktoplaszt (epoxi, telítetlen poliészter és hasonló gyanták) esetében használják. A Dibromoneopentil-glikolt (DBNPG) főként poliésztergyantákhoz használják, és a szerves foszforvegyületeket az epoxigyanta legjobb rendszerének tekintik. Ezek a vegyületek a hőre keményedő műanyag kémiai hálózatába ágyazódnak, és nem befolyásolják a termékek fizikai és mechanikai tulajdonságait.
A második típusú kiegészítők   a polimer égetése korai szakaszban, azaz a termikus bomlás szakaszában leáll, és éghető gáznemű termékek szabadulnak fel.
Az intumens folyamat a koksz képződésének és az égő polimer felületének habzásának kombinációjából áll. A kapott habosított celluláris kokszréteg, amelynek sűrűsége a hőmérséklet emelkedésével csökken, megvédi az égő anyagot a hőáramlás vagy a láng hatásától.
3. típusú kiegészítők   hőre lágyuló, hőre keményedő és elasztomerekhez használják.
  Több ilyen típusú adalékanyag létezik, amelyek közül három a leggyakoribb:
   halogénatom;
   foszfor;
   fém-hidroxidok.

A halogén tartalmú égésgátlók hatékonysága nő az F-Cl-Br-I sorozatban. Leggyakrabban a klór- és brómtartalmú vegyületeket égésgátlóként használják, mivel ezek a legjobb ár / minőség arányt biztosítják.

Brómtartalmú égésgátlók, sokkal hatékonyabbak, mint a klórtartalmúak, mivel égési termékeik kevésbé illékonyak. Ezen túlmenően a klór tartalmú égésgátlók széles hőmérséklet-tartományban klórt bocsátanak ki, ezért a gázfázisban lévő tartalom alacsony, és a brómtartalmú égésgátlók szűk hőmérsékleti tartományban bomlanak, így a gázfázisban a bróm optimális koncentrációja biztosított. A brómvegyületekkel szembeni égésgátlók könnyen újrahasznosíthatók a magas hőállóság miatt.

Klór tartalmú égésgátlók: nagy mennyiségű klórt tartalmaznak, és a gázfázisban hatnak. A leggyakrabban szinergista antimon-oxidokkal kombinálva alkalmazzák. Ezek viszonylag olcsóak, nem bomlanak fény hatására, de a kívánt tűzbiztonsági osztály eléréséhez nagy mennyiségű bevitel szükséges a polimerbe. Ezek kevésbé termosztálhatók, mint a brómtartalmú tűzoltószerek, de hajlamosak a berendezések súlyos korróziójára.

Foszfor tartalmú égésgátlók. A foszfortartalmú vegyületek lehetnek szerves és szervetlen vegyületek. Aktívak a gáz- vagy kondenzált fázisban, és néha mindkettőben.
  A foszfor tartalmú vegyületek nómenklatúrája meglehetősen széles, és kezdetben két csoportra osztható - halogén-tartalmú és halogénmentes.
  A halogénatomot és foszfort tartalmazó vegyületek előnye, hogy először a halogéngyökök bomlás közbeni hasításával a radikálisok a H * és OH * csoportok szokásos halogénmentes mechanizmusával deaktiválódnak, és másodsorban elősegítik a szénsavas szerkezetek kialakulását ( korom, hamu).

Szinergikus keverékek. A halogén tartalmú égésgátlók nagy részét szinergikus keverékek formájában alkalmazzák antimon-oxidokkal. Az antimon-oxid önmagában nem késlelteti az égést, mivel megolvad a legtöbb műanyag gyújtási hőmérséklete fölötti hőmérsékleten. A halogén-tartalmú vegyületekkel kevert antimon-oxid azonban antimon halogenidjeit és hidroxi-halogenidjeit képezi, amelyek a gyújtási hőmérsékleten és az éghető gázok hígításában gázállapotúak. Ezenkívül a halogenidek és a hidroxi-halogenidek a HCl és a HBr hatásához hasonló OH * radikális szennyezők. Az antimon-oxidokat gyakran használják a PVC tűzállóságának növelésére, a kiindulási polimerben lévő klór szinergikus hatásának köszönhetően. Nem ajánlott átlátszó és áttetsző termékekben antimon-oxidokat használni. Ebben az esetben a javított villamos szigetelő tulajdonságokkal rendelkező termékek gyártásához a vas-oxid szinergistaként használható. Az átfogó vizsgálatok kimutatták, hogy az antimon-oxid nem rákkeltő vegyület.

A halogén tartalmú égésgátlók kiválasztásának kritériumai.

Az égésgátló anyag kiválasztásánál a főbb tényezők a következők: polimer típus, gyúlékonysági követelmények és viselkedés a polimer feldolgozás során - hőállósága, olvadáspontja és a polimer diszperzió minősége.
  Az égésgátlók hatékonysága nem függ  a diszperzió mértéke vagy a polimerben való oldhatóság mértéke, mivel az égés gátlásával kapcsolatos legtöbb reakció a gázfázisban jelentkezik. A halogéncsoportok diffúziós sebessége és a szabad gyökökkel való kölcsönhatásuk sebessége határozza meg.

De figyelembe kell venni az égésgátló hatását a termék végfelhasználása által meghatározott fizikai-mechanikai, elektromos és egyéb tulajdonságokra. Az égésgátlók bevezetése általában az anyagok fizikai-mechanikai, dielektromos és egyéb működési és technológiai tulajdonságainak bizonyos csökkenéséhez vezet.

Ez az, ahol az egyenletes diszperzió fontos tényezője. Ezen túlmenően ajánlott egy lángálló anyagot választani, hogy a halogéncsoportok azonos hőmérsékleten alakuljanak ki, mint a polimer pirolízisének éghető termékei. Így a szabad gyökök elnyelői a tüzelőanyaggal egyidejűleg a gázfázisban lesznek, ami biztosítja az égésgátló hatás maximális hatékonyságát. A halogéngyökök képződésének sebességének olyannak kell lennie, hogy az aktív gyökök befogása a teljes idő alatt előfordulhasson, amikor a felületi hőmérséklet az illékony anyagok gyulladási hőmérséklete felett marad.

Egyéb égésgátlók .

Fém-hidroxidok .

Az alumínium- és magnézium-hidroxidok az első helyen állnak az égésgátlók között a felhasználás szempontjából (az égésgátlók teljes mennyiségének több mint 40% -a). Ez a halogén- vagy foszfor alapú rendszerekhez képest alacsony költségüknek köszönhető.

A hatásmechanizmus. A magas hőmérsékletek hatására a fémhidroxidok a víz felszabadulásával bomlanak. A bomlási reakció endoterm (hőelnyeléssel jár együtt), ami a szubsztrátum hűlését a lobbanáspont alatti hőmérséklethez vezet. A víz képződése hozzájárul a bomlás során felszabaduló gyúlékony gázok hígításához, gyengíti az oxigén hatását és csökkenti az égési sebességet. A hidroxidok hatékonysága közvetlenül arányos a polimer tartalmával.

Magnézium-hidroxid (MH)   - egy fehér por, amelynek részecskemérete 0,5-5 mikron. A megfelelő égésgátló hatás eléréséhez a polimer tömegére vonatkoztatva 50-70 tömeg% mennyiségben kerül bevezetésre. A magnézium-hidroxid drágább, mint az alumínium-hidroxid, így a felhasználás mennyisége sokkal kisebb. De egy vitathatatlan előnye van - magasabb hőállósággal rendelkezik (3000 0)-ig), ezért fel lehet használni a szerkezeti hőre lágyuló műanyag feldolgozására. Főként polipropilénben, ABS műanyagban és polifenilidén-oxidban használatos. Nem ajánlott ezt a tűzálló anyagot hőre lágyuló poliészterekben (PET, PBT) használni, mivel felgyorsítja az ilyen polimerek lebomlását. A képek egy magnézium-hidroxid és egy magnézium-hidroxiddal rendelkező polimer habszemcsék mikrogrammját mutatják.

Alumínium-hidroxid (ATH) - elasztomerekben, hőre lágyuló műanyagokban és hőre lágyuló műanyagokban használják. A részecskeméret (0,25-3 mikron) függvényében 190 - 2300С hőmérsékleten bomlik. Az egyik fő alkalmazási terület a szőnyegburkolatok gyártásához használt sztirol-butadién latex tűzállóságának növelése. Széles körben használják a nem szigetelhető elasztomerek gyártásához kábelszigeteléshez, szállítószalagokhoz, tetőfedő anyagokhoz és tömlőkhöz. Használható telítetlen poliészterek tűzállóságának javítására. Ezt a tűzálló anyagot széles körben használják poliolefinekben, PVC-ben, hőre lágyuló elasztomerekben.   A legnagyobb hatékonyságot az alumínium-hidroxid oxigéntartalmú polimerekben - PET, PBT, PA - alkalmazásakor figyelték meg.

Melamin és származékai   - egy kis, de meglehetősen gyorsan fejlődő piaci szegmens.

Magában foglalja a melamint, homológjait és a szerves és szervetlen savakkal képzett sókat (bór, cianur és foszfor). Az ilyen típusú adalékanyagok fő gyártója a DSM. Melamin tartalmú égésgátlók alkalmazásakor az endoterm bomlás gázok hígításával történik, az aktív gyökök felszívódása a szénszerkezetek kialakulásával. Ezenkívül a melamin tartalmú vegyületek olcsóak, nem mérgezőek és nem okoznak korróziót.
  Jelenleg ez a tűzvédelmi osztály főként habosított és hőre lágyuló poliuretánokban, poliamidokban használatos. Szintén kialakulnak a poliolefinek és a hőre lágyuló poliészterek melamin tartalmú égésgátló anyagok.

nanokompozitokszámos előnye van a hagyományos égésgátlókkal szemben. Kis mennyiségű módosított rétegezett szilikátot alkalmazunk töltőanyagként. Így mechanikai tulajdonságaik megegyeznek a töltetlen polimerek tulajdonságaival. A nanokompozitok feldolgozása nagyon egyszerű, míg a nanokompozitok nem tartalmaznak halogént és környezetbarát alternatívának tekintendők.
A szilikát nanokompozitok bevezetésével a láng elnyomás mechanizmusa egy szénréteg és annak szerkezete képződik. A széntartalmú réteg elválasztja az alappolimert a hőforrástól, és így olyan akadályt képez, amely csökkenti az illékony termékek kibocsátását az égési folyamat során. Bár a láng elnyomás viszonylag új alkalmazási területe a nanokompozitoknak, nagyon fontosak a töltőanyagok a viszonylag lángálló polimerek létrehozásához, amelyek jobb tulajdonságokkal rendelkeznek. A szerves alumínium-oxid kombinációja más égésgátló töltőanyagokkal, például alumínium-hidroxiddal szintén ígéretes tulajdonságokat mutat.

Általában foszfortartalmú vegyületekkel, antimon-oxidokkal vagy fémhidroxidokkal kombinálva használják, amelyek szubsztrátumot képeznek egy tágított grafit réteghez. A grafit hátránya a fekete szín és az elektromos vezetőképesség, ami korlátozza annak használatát.

Trendek az égésgátló piacon.

Az égésgátlók globális piaca a polimerekben lévő adalékanyagok teljes fogyasztásának mintegy 30% -a (a pigmentek és a festékek kivételével). A tűzálló piac szerkezete a következő:

Tűzveszélyes anyagok mutatói.Bizonyos mutatók szükségesek a szilárd anyagok és anyagok, valamint a folyadékok és gázok tűzveszélyének teljes értékeléséhez.

Gyulladási hőmérsékletaz éghető anyag legalacsonyabb hőmérsékletét nevezik, amely éghető gőzöket vagy gázokat bocsát ki olyan sebességgel, hogy a külső gyújtóforrástól való gyújtás után az anyag folyamatosan ég. A gyulladási hőmérséklet csak az éghető anyagok és anyagok tűzveszélyének jelzője, mivel jellemzi az önálló égés képességét.

Öngyulladási hőmérséklet  az anyag (vagy a levegővel való keveréke) legalacsonyabb hőmérsékletét nevezik, amelyen az exoterm reakciók aránya jelentősen megnő, ami tüzes égéshez vezet.

A gázok és gőzök gyújtási hőmérsékletét a következő esetekben veszik figyelembe: \\ t

a tűzveszélyes folyadékok és gőzök besorolása robbanási csoportok segítségével az elektromos berendezések típusának megválasztásához (a szokásos öngyulladási hőmérsékletre való hivatkozással);

az anyagok biztonságos használatához szükséges hőmérsékleti feltételek kiválasztása, ha magas hőmérsékletre melegítik (ebben az esetben a minimális öngyulladási hőmérsékletet használják);

kiszámítja a maximálisan megengedett fűtési hőmérsékletet a folyamat, elektromos és egyéb berendezések nem szigetelt felületeire;

vizsgálja meg a tűz okát, ha szükséges annak megállapítása, hogy az anyag meggyulladhat-e egy fűtött felületről.

A spontán égés hajlamajellemzi számos anyag és anyag azon képességét, hogy spontán gyulladjon, ha viszonylag alacsony hőmérsékletre melegítjük, vagy más anyagokkal érintkeznek, valamint ha a mikroorganizmusok által termelt hőnek létfontosságú tevékenységük során ki van téve. Ennek megfelelően megkülönböztetik a termikus, kémiai és mikrobiológiai spontán égést.

A termikus spontán égés hajlama  az önmelegedés és a szaglás hőmérséklete, valamint a közeg hőmérséklete, amelyen a spontán égés figyelhető meg, a minta méretétől és alakjától függ. A spontán égés hajlama a tűzvédelmi intézkedések kidolgozásakor.

Önmelegedési hőmérséklet  a legalacsonyabb hőmérséklet, amelynél gyakorlatilag megkülönböztethető exoterm oxidációs és bomlási folyamatok fordulnak elő egy anyagban vagy anyagban, ami öngyulladáshoz vezethet.

Fűtés önmelegítő hőmérsékletre, az anyag legalacsonyabb hőmérséklete potenciálisan tűzveszélyt jelenthet. Az önmelegedés hőmérsékletét figyelembe veszik az anyag biztonságos hosszú távú (vagy állandó) melegítésének feltételeinek meghatározásakor.

Biztonságos fűtési hőmérséklet  ezt az anyagot vagy anyagot (a minta méretétől függetlenül) az önhevítési hőmérséklet értékének 90% -át meg nem haladó hőmérsékletnek kell tekinteni.

Bomlási hőmérsékletezt a szilárd anyag kritikus hőmérsékletét nevezzük, amelynél az önmelegedés sebessége drámai módon nő, ami egy füstölő tűzhely megjelenéséhez vezet. A tüzelési okok vizsgálatakor figyelembe veszik a füstölés hőmérsékletét, meghatározva a szilárd anyagok melegítésének biztonságos körülményeit stb.

Tekintsük a növényi eredetű öngyulladó anyagok, fosszilis szén, olaj és zsír, vegyi anyagok és keverékek oxidációs folyamatának jellemzőit.

A növényi eredetű öngyulladó anyagok közé tartozik a  étkezés, halliszt, széna, olajpogácsák, stb. A mikroorganizmusokat folytató nedves növényi termékek különösen érzékenyek a spontán égésre.
A nedvesség jelenléte a növényi termékekben bizonyos hőmérsékleteken a mikroorganizmusok szaporodásával, a létfontosságú aktivitás fokozásával jár, ami a hőmérséklet növekedését okozza. A növényi élelmiszerek gyenge hővezetők, így tovább növelik a hőmérsékletet.
A hőenergiának kedvező körülmények között: jelentős mennyiségű növényi termék, például széna vagy olajpogácsa a tartóban, a hőmérséklet elérheti a 70 ° C-ot.

Ezen a hőmérsékleten a mikroorganizmusok elpusztulnak, és bomlásuk mellett a porózus szén képződésével további hőmérséklet-emelkedés következik be, amely nagy mennyiségben képes felszívni a gőzöket és gázokat.
Ezt az eljárást a hő felszabadulása és a hőmérséklet fokozatos 100-130 ° C-ra történő növelése is jár, amelynél az új vegyületek bomlása porózus szén képződésével történik. 200 ° C hőmérsékleten a növényi termékek részét képező cellulóz lebomlik, és új típusú szén keletkezik, amely intenzíven oxidálódhat. A szén oxidációs folyamata a hőmérséklet további növekedéséhez vezet az égés bekövetkezéséig.

A cellulóz anyagok termikus bomlásával előállított faszén, például a szén is spontán gyulladhat.  És ez közvetlenül a gyártás után történik. Idővel csökken a gőzök és gázok felszívódásának képessége, aminek következtében a hosszú időn át a levegőben lévő faszén elveszíti az öngyulladás hajlamát.

A fosszilis szén bizonyos típusai alacsony hőmérsékleten oxidálódhatnak és oxigént szívhatnak fel a levegőből és más gázokból vagy gőzökből. A spontán égés fő oka a szén oxidációja. A gőzök és gázok szénabszorpcióját a hőmérséklet emelkedése is kíséri.
A fiatal nedvességtartalmú szén a legnagyobb abszorpciós kapacitással rendelkezik. Tehát a frissen bányászott lignit 10 - 20% higroszkópos nedvességet és sovány - körülbelül 1% -ot tartalmaz, így az utóbbi jobban ellenáll a spontán égésnek. A nedvesség növekedése 60-75 ° C-ra növeli a szén hőmérsékletét, és további hő keletkezik a szerves anyag oxidációja miatt.

A fosszilis szén spontán égésének folyamata  a zúzódás mértékétől függ: minél finomabb a szén, annál nagyobb a felszíni abszorpció és az oxidáció, annál nagyobb az áramlási sebességük, annál nagyobb a hő.

Gyakran a tűz oka az ásványi, növényi vagy állati eredetű zsírok és olajok öngyulladása.amelyekkel rostos anyagokat és szöveteket impregnálnak.

Az ásványi olajok (motor, dízel, transzformátor) telített szénhidrogének keveréke, és nem lehet tiszta formában meggyulladni. Spontán égésük növényi olajok szennyeződésének jelenléte esetén lehetséges. A növényi olajok (kender, lenmag, napraforgó, gyapotmag) és állati eredetű olajok (vaj) zsírsavak gliceridjeinek keveréke.

Számos vegyi anyag és keveréke képes önfűtésre, ha levegővel vagy nedvességgel érintkezik. Ezek a folyamatok gyakran öngyulladással végződnek.

Az öngyulladás képességével a vegyi anyagok három csoportra oszthatók:

1. csoport.

Anyagok, amelyek levegővel érintkezve spontán gyulladnak(aktív szén, fehér foszfor, növényi olajok és zsírok, kén-fémek, alumíniumpor, alkálifém-karbid, porított vas, cink stb.).
E csoport egyes anyagainak oxidációja a levegő vízgőzével való kölcsönhatásuk miatt nagy mennyiségű hő felszabadulásával jár, és olyan gyorsan előrehalad, hogy hamarosan égés vagy robbanás lép fel. Más anyagok esetében az önmelegedési folyamatok sokáig folytatódnak (például a fehér foszfor öngyulladásának folyamata néhány másodperc elteltével ég, és a frissen elkészített aktív szén öngyulladása több napig tart).

2. csoport.

A hektár vízzel való kölcsönhatásában égést okozó anyagok(alkálifémek és karbidjaik, kalcium-oxid (mész), nátrium-peroxid, foszfor-kalcium, foszfor-nátrium stb.).
Az alkálifémek vízzel vagy a levegő nedvességével való kölcsönhatása a reakcióhő következtében gyulladó hidrogén kibocsátással jár. Egy kis mennyiségű víz, amely a mészhöz esik, önmelegedést okoz, ami erős felmelegedést eredményez (lumineszcencia előtt), így a közelben lévő éghető anyagok meggyulladhatnak.

3. csoport.

Olyan anyagok, amelyek spontán gyulladnak egymással.  Így a salétromsav hatása a fára, papírra, szövetekre, terpentinre és illóolajokra az utóbbi gyulladását okozza; A króm-anhidrid meggyújtja az alkoholokat, észtereket és szerves savakat; az acetilén, a hidrogén, a metán és az etilén napfényben klór atmoszférában spontán gyullad; a zúzott vas (fűrészpor) klór atmoszférában spontán gyullad; az alkálifém-karbidok klór és szén-dioxid alatt gyulladnak.

Lobbanáspont Ezt az éghető anyag legalacsonyabb hőmérsékletének nevezzük, amelynél speciális vizsgálatok során a gőzök vagy gázok képződnek felülete felett, amelyek egy külső gyújtóforrástól levegőn villoghatnak.

A lobbanáspont egy olyan paraméter, amely nagyjából jelzi a hőmérsékleti viszonyokat, amelyek mellett egy gyúlékony anyag gyúlékony. Az ebben a besorolásban a gyúlékony folyadékok lobbanáspontját csak zárt tégelyben határozzák meg.

Gyújtási területa levegőben lévő gázok (gőzök) a levegőben lévő adott gáz koncentrációjának a légköri nyomáson mért területe, amelyen belül a levegővel összekevert gázkeverékek képesek külső gyújtóforrástól meggyulladni, majd a lángot a keveréken keresztül elterjedni.

A gyújtási terület határkoncentrációit nevezzük alsó és felső gyúlékonysági határértékek  gázok (gőzök) a levegőben. A gyújtási határértékeket a robbanásveszélyes folyamatok berendezései, szellőztetőrendszerei, valamint a gőzök és gázok maximálisan megengedett robbanásveszélyes koncentrációjának meghatározásakor használják a tüzelőanyaggal való munkavégzés során.

A gáz vagy gőz koncentrációja a levegő belsejében a feldolgozóegységben, amely nem haladja meg a gyújtás alsó határának 50% -át. robbanásbiztos koncentráció. Robbanásvédelem  A berendezésen belüli környezet normál körülmények között nem ad okot arra, hogy ezt a berendezést nem robbanásveszélyesnek tekintsék.

A gőzök és gázok megengedhető robbanásbiztos koncentrációjának (PDVK) értékének a tűzzel végzett munka során a szikrázó szerszámot olyan koncentrációban kell figyelembe venni, amely nem haladja meg a levegőben lévő gőz vagy gáz alsó küszöbértékének 5% -át a kondenzált fázis hiányában.

A levegőben lévő gőzök gyulladásának hőmérsékleti határaiezek az anyagok hőmérséklethatárai, amelyeknél a telített gőzök koncentrációja megegyezik az alacsonyabb vagy a felső gyújtási határértékkel.

A gyújtás hőmérsékleti határértékeit a légköri nyomáson működő folyadékokkal (üzemanyag-tartályok, stb.) Zárt folyamatmennyiségekben a biztonságos hőmérsékleti feltételek kiszámításakor figyelembe veszik.

A robbanásveszélyes gőz-levegő keverékek kialakulásának lehetőségével kapcsolatban a hőmérsékletet és a maximális robbanási nyomást biztonságosnak kell tekinteni.

Maximális robbanási nyomás - Ez a legnagyobb nyomás, ami a robbanás során következik be. Figyelembe veszik az éghető gázzal, folyadékokkal és porszerű anyagokkal, valamint a biztonsági szelepekkel és robbanásveszélyes membránokkal, a robbanásbiztos elektromos berendezések héjával szembeni robbanásállóság kiszámításánál.

Gyúlékonysági index  (faktor K) ~olyan méret nélküli mennyiség, amely a minta során a minta által kibocsátott hőmennyiség és a gyújtóforrás által kibocsátott hőmennyiség arányát fejezi ki, \\ t

ahol q - a minta által az égési folyamat során kibocsátott hő, kcal;

q és - termikus impulzus, azaz a mintából állandó forrásból szállított hő

gyújtás, kcal.

A vizsgálati eredmények szerint a gyúlékonyság mértékét a következőképpen becsüljük meg.

Tűzálló anyagok- olyan anyagok, amelyeket 750 ° C-ra melegítve nem égnek el és nem bocsátanak ki éghető gázokat a levegőben olyan mennyiségben, amely elegendő ahhoz, hogy meggyújtja őket a felemelkedett lángtól. Mivel az együttható a kalorimetria módszerével határozható meg K< 0,1, az ilyen anyagok nem képesek levegőben égetni.

Nem éghető anyagok- olyan anyagok, amelyek gyulladási hőmérséklete kisebb, mint 750 ° C, és az anyag ég, füstöl, vagy csak a láng hatására süllyed, és az eltávolítása után leáll, és leáll az égés vagy szaglás után (0,1< K< 0,5).

Lángálló anyagok  (vagy önoltó) - olyan anyagok, amelyek gyulladási hőmérséklete kisebb, mint 750 ° C, és az anyag égő, szaggatott vagy szikrázó hatású egy láng hatására. Eltávolítása után az anyag továbbra is nedves lánggal ég, amely nem terjed át a mintán (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.).

Éghető anyagok - olyan anyagok, amelyek gyulladási hőmérséklete 750 ° C alatt van, és az anyagot, amely a lángtól meggyújtott, az eltávolítása után továbbra is ég, vagy meggyullad (K> 2,1).

Égési sebesség  A szilárd anyag égési sebessége az alakjától függ. A fűrészpor vagy forgács formájában aprított szilárd anyag gyorsabban ég, mint a monolit. Zúzott éghető anyagban a nagy égőfelület hőnek van kitéve, ezért a hő sokkal gyorsabban felszívódik, a párolgás sokkal aktívabb, nagyobb mennyiségű gőz szabadul fel. Az égés nagyon intenzíven megy végbe, aminek következtében az éghető anyag gyorsan fogyasztódik. Másrészt a monolitikus éghető anyag hosszabb ideig éget, mint a zúzott.

A porfelhők nagyon kis részecskékből állnak. Ha egy gyúlékony por (pl. Gabona) felhő jól keveredik a levegővel és meggyullad, az égés nagyon gyorsan történik, és gyakran robbanás következik be. Ilyen robbanásokat figyeltek meg a gabona és más zúzott éghető anyagok be- és kirakodása során.

Két égési sebesség van: tömeg és lineáris.

Tömeg égési sebesség  az időegységben kiégett anyag tömegét (t, kg) nevezik (min, h).

A szilárd éghető anyagok lineáris égési sebességea tűz terjedésének sebességét (m / perc) és a tűz területének növekedési sebességét (m 2 / perc). A szilárd anyagok égési sebessége az őrlés mértékétől, a páratartalomtól, a térfogatsűrűségtől, a levegőhozzáféréstől és számos más tényezőtől függ.

A hajók tűzveszélyeinek vizsgálata lehetővé teszi a különböző objektumok átlagos lineáris égési sebességének (m / min) elfogadását:

Vezetői bejegyzések ................................................ ..................... 0.5

Szállás ................................................ ................... 1.0-1.2

Hálószobák, éghető anyagok tárolóhelyei ..... 0.6-1.0

Rakománytér ..................................... ........... .............. 0,5-0,7

Autó kompjárók ............... ............................... 1 5

A motorház belső égésű motorral üzemel, amikor dízel üzemanyagot éget a kályhák alatt

Ágazati támogatási mechanizmusok ......... ......................... 1,2

Elektromos berendezések helyiségei ................................

A kazán rekeszek, amikor a tüzelőanyag alatt tüzelőolajat égetnek

A tűz első 2-3 percében a fókuszterület gyorsan emelkedik (személyszállító hajóknál 20 m 2 / perc). Ezúttal általában a hajó legénységének riasztását kell gyűjtenie, ezért még nincs aktív tűzoltás. Az elkövetkező 10 percben, amikor a víz és a hab eloltására szolgáló eszközöket használják, a tűzközpont területének növekedése lelassul.

A tűz terjedésének lineáris sebessége határozza meg a tűz területét, és a tűz égési mértéke ebben a területen a tűz időtartama.

Lineáris folyadékégetési sebességrétegének magassága (mm, cm), az egységnyi idő alatt égett (min, h). Az éghető gázok gyújtása során a láng terjedésének sebessége 0,35 és 1,0 m / s között van.

Égési arányazzal jellemezve, hogy a tüzelőanyag-fogyasztás egységnyi időegységenként az égési egységegységre jut. Meghatározza az anyag égési intenzitását a tűz során. Tudnia kell, hogy kiszámolja a tűz időtartamát bármely folyadékban. A tengervíz felszínén kiömlött folyadék kiégési aránya megközelítőleg megegyezik a tartályok nyitott felületeiből származó égési sebességgel.

Hőmérsékletet. A hajók tűzének legfontosabb paramétere, amely nagyrészt a mérnöki és megelőző intézkedéseket, de a sürgősségi pártok és a hajócsoportok taktikai tevékenységeit is meghatározza, a hőmérséklet. Különös jelentősége van a belső hajó tüzeinek hőmérsékletének.

A tűz zónától a környezethez, a gázáramlás sebességéhez, valamint a tűzoltáskor extrém veszélyt jelentő robbanás lehetőségének függvényében a hőátadás intenzitása függ a tűz hőmérsékletétől.

A tűz hőmérséklete nagyon heterogén.Minél közelebb van a tűz zónához, a hőmérséklet általában magasabb. A szoba tetején a levegő általában melegebb, mint a fedélzetén. Figyelembe véve a hajószerkezetek és -anyagok viselkedését, és tűz-taktikai szempontból, a legkényelmesebb az, hogy a tűzoltó zónát kitöltő füstgázok átlagos hőmérsékletét a tűzhőmérsékletre vesszük. Szintén fontosak a tűzterületet összekötő hajószerkezetek felszínén lévő hőmérsékletek: a tűz felszínén lévő felület hőmérséklete és a tűzzel ellentétes felület hőmérséklete.

Körülbelül a tűzzóna egyes pontjain a hőmérsékletet közvetett módon lehet meghatározni - a tűz zónában lévő égetlen anyagok olvadásával, vagy a fűtött testek színárnyalatával (4.1. Táblázat).

4.1. Táblázat

A hő hőmérsékletének függősége

Ha szilárd anyagokat égeta tűz hőmérséklete főként az anyagok típusától, a tűzterhelés nagyságától, a levegőáramlás körülményeitől és az égéstermékek eltávolításától, valamint az égés időtartamától függ.

A tűzhőmérséklet függése az összes szilárd anyag égési időtartamától megközelítőleg azonos.  Kezdetben a hőmérséklet meredeken emelkedik, és amikor az anyag kialszik, fokozatosan csökken. A tűzterhelés növekedésével az égés teljes időtartama nő, a tűz maximális hőmérséklete nő, a hőmérséklet lassabban csökken, de a függőségi karakter változatlan marad.

Korlátozott gázcsere esetén például a lakott területen zárt nyílásokkal a hőmérséklet emelkedése sokkal lassabb. A maximális hőmérséklet 800-900 ° C.

A helyiségek hőmérsékleti viszonyai, amikor folyadékokat égetnek, saját jellegzetességekkel rendelkeznek.  Mivel a folyadékok általában minden edényben megtalálhatók (raklapok, tartályok stb.), Az égésük gyakran helyi jellegű. Ilyen körülmények között, ha az égő terület aránya a fedélzethez közel van az egységhez, a tűz hőmérséklete körülbelül 1100 ° C. Ha az égési terület csak egy kis része a fedélzetnek, a hőmérséklet sokkal alacsonyabb.

A tűz hőmérséklete folyadékok és szilárd anyagok égetése közben  attól függ, hogy milyen éghető anyagok uralkodnak: ha a folyadékok csak kis részét teszik ki a tűzterhelésnek, akkor a hőmérséklet-szabályozás kevéssé különbözik a szilárd anyagoktól.

Az agresszív hő zónájában lévő belső tüzek esetén hirtelen konvektív forró gázáramok fordulhatnak elő, amikor az ajtók és más nyílások megnyitása következtében a gázcsere változik.

A hőtámadási zóna a füstterület része., ez veszélyes lehet a személy hőmérsékletére. Egy személy nagyon rövid idő alatt képes száraz levegőn, 80 - 100 ° C hőmérsékleten. A túlmelegedés okozta legsúlyosabb következményeket az 50 - 60 ° C hőmérsékleten tartott hosszú távú tartózkodás okozza. Néhány perc alatt 50 - 60 ° C hőmérsékletű páratartalmú levegő elviselhetetlen.

A gázok tűzveszélyének értékelése során  meghatározza a levegőben lévő gyújtás területét, a maximális robbanási nyomást, az öngyulladási hőmérsékletet, a robbanásveszélyes keverék kategóriáját, a minimális gyújtási energiát, a minimális robbanásveszélyes oxigéntartalmat, a névleges égési sebességet.

A folyadékok tűzveszélyének értékelése soránmeghatározza a gyúlékonysági csoportot, a lobbanáspontot, a gyulladási hőmérsékletet, a gyújtási hőmérséklet határértékeit, a kiégés mértékét. Meg kell határozni a tűzveszélyes folyadékok esetében a levegőben lévő gyújtás területét, a maximális robbanási nyomást, a robbanásveszélyes keverék kategóriáját, a minimális gyújtási energiát, a minimális robbanásveszélyes oxigéntartalmat és a normál égési sebességet.

A tűzveszély értékelése során minden szilárd anyag és anyag meghatározza a gyúlékonysági csoportot, a gyújtási hőmérsékletet. 300 ° C alatti olvadásponttal rendelkező szilárd anyagok esetében ezenkívül meghatározzák a lobbanáspontot, a levegőben lévő gőzgyújtás hőmérsékleti határértékeit.
  Porózus, rostos és ömlesztett anyagok esetén szükség esetén a hevítő hőmérsékletet, a szaggatott hőmérsékletet a spontán égés során határozzák meg, a hő-öngyulladás hőmérsékleti körülményeit.
  Meghatározható továbbá a minimális robbanásveszélyes oxigéntartalom azon anyagok esetében, amelyek por alakúak vagy porképződhetnek, a repülőgép-felfüggesztés gyújtásának alsó határa, az űrhajó maximális robbanási nyomása, a repülőgép minimális gyújtási energiája.

Az anyag tűzveszélyének értékelése során  meg kell vizsgálni annak tulajdonságait, azonosítani kell az időbeli változás lehetőségét, és bizonyos körülmények között használni. Különösen fontos figyelembe venni, ha az anyag érintkezik más hatóanyagokkal hosszabb fűtés, besugárzás és egyéb külső hatások során, aminek következtében fizikai-kémiai tulajdonságai változhatnak.

A hajóépítés és egyéb, tűzveszélyes szilárd anyagok vizsgálatakor az éghető anyagok egy csoportját kezdetben észlelik tűzcső módszer.

Gyúlékonynak tekintett anyag.ha a tűzcsöves módszerrel végzett vizsgálat során az önégetés vagy a szaglás ideje meghaladja az 1 percet, és a minta tömegvesztesége 20%. Az éghető anyagok magukban foglalnak olyan anyagokat is, amelyek a lángon önállóan égnek a minta teljes felületén, függetlenül a súlyveszteségtől és az égési időtől. Az ilyen anyagokat nem vizsgálják tovább.

A 20% -nál kisebb tömegveszteséggel rendelkező anyagok, valamint a 20% -ot vagy annál nagyobb tömegű veszteséges anyagok, de önmagukban 1 percnél rövidebb ideig égő vagy szagló anyagok, az éghetőségi fok végső értékeléséhez kalorimetriás módszer.