Pembakaran polimer dan bahan mengurangi mudah terbakar mereka

Klasifikasi bahan mudah terbakar padat (TGM)

Sesuai dengan GOST 12.1.044 ?? 89 "Bahaya kebakaran dan ledakan bahan dan bahan" disebut bahan padat, suhu leleh atau dekomposisi yang melebihi 50 ° C, serta zat yang tidak memiliki suhu leleh (kayu, kain, dll.).

TGM dapat diklasifikasikan berdasarkan beberapa kriteria:

1. komposisi kimia
2. oleh perilaku saat dipanaskan.

Untuk hidrokarbon  termasuk bahan polimer alami, buatan dan sintetis, yang meliputi karbon, hidrogen, nitrogen, dan oksigen. Menurut struktur hidrokarbon ?? Bahan-bahan ini homogen.

Dalam subkelompok yang terpisah termasuk zat organik alami, yang didasarkan pada selulosa. Ini termasuk bahan polimer yang berasal dari tumbuhan (kayu, kapas, dll.), Yang, tidak seperti polimer buatan dan sintetis, bukan bahan yang homogen, tetapi campuran polimer alami. Perilaku dalam kondisi kebakaran semua bahan tanaman serupa, dan untuk alasan ini mereka disatukan dalam satu kelompok ?? bahan selulosa.

Senyawa organo-elemen  ?? zat organik, yang meliputi unsur-unsur seperti belerang, fosfor, silikon, halida dan logam. Dalam kondisi kebakaran, senyawa organo-organik membentuk zat-zat beracun dan karenanya mereka dibedakan menjadi kelompok khusus.

Zat-zat padat padat anorganik  ?? ini adalah logam dan bukan logam. Hampir semua logam dalam kondisi normal teroksidasi di udara. Tetapi hanya mereka yang bisa menyala di udara dari sumber terbuka pengapian kekuatan rata-rata dan yang terbakar sendiri setelah itu dihapus, dianggap mudah terbakar. Logam alkali dan alkali tanah adalah yang paling mudah terbakar.

Non-logam termasuk fosfor, arsenik, silikon, belerang. Mekanisme pengapian mereka dalam banyak hal menyerupai karakteristik pembakaran logam.

Seperti yang dapat dilihat dari diagram, semua padatan dapat dibagi menjadi dua kelas sesuai dengan perilaku saat dipanaskan: gasless dan gasifying saat dipanaskan.

Sebagian besar zat terkondensasi milik kelas dua. Ketika dipanaskan, mereka gasifikasi, setelah itu terjadi pembakaran produk gasifikasi yang homogen. Pada gilirannya, TGM gasifikasi dibagi menjadi dua kelompok besar sesuai dengan cara mereka masuk ke dalam keadaan gas-uap. Zat-zat padat yang mudah terbakar yang masuk ke keadaan gas melalui fase cair (meleleh di bawah kondisi suhu tinggi) biasa disebut TGM jenis pertama.

Proses penyalaan TGM dari jenis pertama mengulangi proses persiapan dan penyalaan cairan yang mudah terbakar. Pembakaran mereka berlangsung dalam mode homogen.

Bahan yang mudah terbakar padat yang masuk ke keadaan gas-uap melewati fase cair karena sublimasi atau penghancuran molekul secara termal disebut Jenis kedua TGM. Ketika membakar zat-zat dari kelompok ini, cara pembakaran yang homogen dan heterogen dimungkinkan.

Hukum umum tentang pengapian dan pembakaran TGM

Proses pembentukan dan pengembangan pembakaran untuk bahan mudah terbakar padat memiliki banyak kesamaan dengan proses pembakaran gas dan cairan yang telah kita pelajari sebelumnya. Namun, terlepas dari fitur umum, ada sejumlah fitur karena keadaan agregasi dan perbedaan struktur.

Pertimbangkan mekanisme penyalaan TGM. Ketika TGM bersentuhan dengan panas dari suhu tinggi, pertukaran panas terjadi, dan proses berikut terjadi dengan bahan:

1. Pemanasan lapisan permukaan ke suhu transisi fase (peleburan atau dekomposisi termal). Jika bahan ini berasal dari tumbuhan, maka uap air mulai menguap terlebih dahulu.
2. Pemanasan lebih lanjut mengarah pada permulaan transisi fase. Jika itu adalah TGM dari jenis pertama, maka peleburan dan pemindahan material ke fase cair terjadi, kemudian leleh dipanaskan hingga suhu mendidih atau dekomposisi. Jika bahan ini adalah jenis ke-2 ?? segera memulai proses sublimasi atau dekomposisi dengan merilis produk yang mudah menguap.
3. Pembentukan campuran uap-udara yang mudah terbakar dan pemanasannya.
4. Menyala sendiri campuran uap-udara diikuti dengan pembakaran.

Jadi, jika selama pembakaran cairan, fluks panas yang datang ke permukaan hanya dikonsumsi untuk pemanasan dan penguapan fase cair, maka untuk padatan, di samping itu, biaya untuk peleburan dan dekomposisi diperlukan.

Pada setiap tahap, proses fisikokimia spesifik terjadi yang menentukan keadaan sistem. Zona berikut sesuai dengan tahapan ini:

dimana t 0, t pesta, t h, t gunung ?? suhu awal, suhu pirolisis, suhu pembakaran, suhu pembakaran, masing-masing.

1. zona bahan sumber;
2. zona bahan yang dipanaskan sebelum suhu transformasi fisikokimia;
3. ini adalah fase transisi di mana material dilebur atau diurai;
4. zona pembentukan campuran yang mudah terbakar dan pemanasannya hingga suhu penyalaan;
5. zona depan api, tempat sebagian besar energi panas dilepaskan dan suhu maksimum diamati;
6. zona produk pembakaran, di mana produk reaksi dicampur dengan udara dingin.

Dengan demikian, proses pembakaran sebagian besar TGM dimulai dengan rezim yang homogen. Pembakaran ditandai oleh kecepatan rambat yang tinggi, arus konvektif yang kuat, dan radiasi.

Waktu penyalaan TGM tergantung pada tingkat pembentukan di atas permukaan bahan komponen yang mudah menguap dalam konsentrasi yang lebih besar daripada CPRP yang lebih rendah. Proses pembentukan komponen yang mudah menguap datang dengan biaya energi dan untuk bahan dengan komposisi yang berbeda dimulai pada suhu yang berbeda dan dilanjutkan dengan intensitas yang berbeda. Kemampuan bahan untuk menahan panas tanpa mengubah struktur kimianya disebut resistensi termal dari material.

Api menyebar ke permukaan TGM

Setelah penyalaan TGM, api depan bergerak di sepanjang permukaan. Penyebaran pembakaran terjadi karena perpindahan panas dari zona pembakaran ke area material yang masih tidak terbakar. Perpindahan panas disebabkan oleh radiasi, konveksi dan konduktivitas termal. Tergantung pada kondisi pembakaran, perbandingan jumlah panas yang disuplai oleh tipe-tipe perpindahan panas ini mungkin berbeda. Oleh karena itu, kecepatan perambatan api di atas permukaan TGM tergantung pada kondisi pembakaran.

Pengaruh terbesar pada kecepatan perambatan api di atas permukaan TGM diberikan oleh faktor-faktor:

1. sifat bahan, sifat fisik dan kimianya (laju pembentukan produk yang mudah menguap);
2. kelembaban material;
3. orientasi sampel dalam ruang;
4. kecepatan dan arah aliran udara;
5. suhu awal material;
6. dimensi geometris sampel (ketebalan, dispersi).

Membakar bahan selulosa

Selulosa  ?? Ini adalah polisakarida dengan berat molekul tinggi yang terdiri dari molekul glukosa.

Pertimbangkan perilaku saat memanaskan kayu sebagai bahan mudah terbakar yang paling umum.

Pembakaran kayu secara signifikan berbeda dari pembakaran cairan dan gas, dan dapat dilanjutkan secara simultan dalam beberapa mode - homogen dan heterogen. Oleh karena itu, selama pembakaran kayu, dua fase dapat dibedakan: 1) pembakaran produk-produk penguraian yang homogen (yaitu, berapi-api) dan 2) pembakaran yang heterogen dari residu karbon padat yang dihasilkan.

Tahap pembakaran berapi membutuhkan waktu yang lebih singkat, tetapi melepaskan sekitar 55-60% dari seluruh energi. Laju pembakaran heterogen ditentukan oleh laju saat udara mencapai permukaan.

Membara

Membara  ?? pembakaran bahan berserat dan berpori tanpa cacat yang membentuk residu karbon padat saat dipanaskan. Ini adalah mode pembakaran khusus, ketika gas-gas mudah terbakar yang terbentuk akibat pirolisis tidak terbakar, tetapi hanya pembakaran heterogen dari residu karbon (oksidasi permukaan) yang terjadi. Kerusakan terjadi karena oksigen yang terkandung dalam pori-pori material.

Bahan-bahan yang dapat membara meliputi berbagai macam bahan yang berasal dari tumbuhan (kertas, kain selulosa, serbuk gergaji), karet lateks, beberapa jenis plastik (busa poliuretan, film busa). Bahan yang dapat meleleh atau terurai untuk menghasilkan sedikit residu karbon tidak mampu membara.

Debu terbakar

Debu  ?? sistem koloid yang terdiri dari fase terdispersi padat dan media dispersi gas, yaitu adalah padat yang terdispersi (ditumbuk halus) dalam medium gas.

Fase terdispersi dapat terdiri dari partikel dengan ukuran yang sama ( sistem monodisperse) atau partikel dengan ukuran berbeda ( sistem polydisperse). Semua polydisperse debu industri.

Tergantung pada ukuran partikel rata-rata, debu dapat bertahan dalam suspensi untuk waktu yang lama atau segera mengendap setelah transisi singkat ke suspensi.

Sistem tersebar, yang merupakan debu yang menggantung di udara, disebut oleh aerosol. Debu menetap disebut aerogel.

Bahkan dalam keadaan menetap, setiap partikel individu dari zat yang dihancurkan dikelilingi di semua sisi oleh sebuah amplop gas (udara).

Berdasarkan sifatnya, aerosol menempati posisi antara antara aerogel dan campuran udara-gas homogen. Serta aerogel adalah sistem terdispersi heterogen dengan fase padat yang sama, dan perilakunya ditentukan oleh sifat fisikokimia fase padat ini. Dengan campuran udara-gas, aerosol serupa karena pembakaran sebagian besar terjadi dengan ledakan, dan mereka dicirikan oleh banyak parameter khas campuran gas.

Dari sifat-sifat debu yang menentukan bahaya kebakaran mereka, yang paling penting adalah: dispersi, aktivitas kimia, kapasitas adsorpsi, kecenderungan elektrifikasi.

Fitur pembakaran aerogel

Parameter utama yang mengkarakterisasi bahaya kebakaran pada aerogel adalah suhu penyalaan dan penyalaan otomatis.

Secara umum, pembakaran debu dalam kondisi menetap dalam banyak hal mengingatkan pada pembakaran material yang mudah terbakar dari mana debu ini diperoleh. Fitur khas aerogel adalah miliknya kemampuan untuk pindah ke status ditangguhkan. Ketika dipanaskan, semua proses persiapan karakteristik aliran bahan mudah terbakar padat, bagaimanapun, laju aliran mereka lebih tinggi, yang dijelaskan oleh permukaan yang dikembangkan, peningkatan aktivitas kimia, mengurangi konduktivitas termal dari bahan sebagai akibat dari penggilingan, peningkatan kapasitas penyerapan debu. Hal ini menyebabkan periode induksi pengapian yang lebih singkat, tingkat penyebaran propagasi yang lebih tinggi, serta peningkatan kecenderungan pembakaran spontan dibandingkan dengan bahan awal dari mana debu diperoleh.

Proses oksidasi terjadi secara bersamaan baik pada permukaan lapisan debu dan kedalamannya. Dalam hal ini, reaksi melibatkan oksigen yang diadsorpsi pada permukaan material. Tingkat oksidasi di bawah lapisan debu yang mudah terbakar adalah urutan besarnya lebih rendah daripada di permukaan, sebagai hasilnya membakar di kedalaman endapan debu bisa masuk ke mode membara. Debu yang membara adalah bahaya besar, karena 1) produk dekomposisi yang mudah terbakar yang dilepaskan dapat terakumulasi dalam volume tertutup, dan pembakaran dari difusi dapat berubah menjadi kinetik; 2) bahkan dengan getaran yang lemah (turbulensi), massa yang membara dapat menyala sendiri karena masuknya oksigen dengan tajam dan menyebabkan ledakan debu vortex.

Keunikan pembakaran aerosol

Aerosol mudah terbakar dan terbakar seperti campuran gas-udara. Oleh karena itu, bahaya kebakaran mereka ditandai dengan parameter yang sama dengan campuran gas-udara: KPP, energi penyalaan minimum, tekanan ledakan maksimum.

Kecenderungan aerosol terhadap koagulasi  (adhesi) dan deposisi secara signifikan membedakannya dari campuran gas-udara. Properti ini menyebabkan energi pengapian lebih tinggi  (dua urutan besarnya lebih tinggi) daripada untuk campuran gas.

Jika perambatan nyala dalam campuran gas disebabkan oleh pemanasan campuran dingin karena konduktivitas termal, maka perambatan nyala dalam campuran udara berdebu terjadi karena memanaskan campuran dingin dengan radiasidipancarkan oleh bagian depan api.

Peradangan dan rambatan nyala api dalam aerosol hanya terjadi jika konsentrasi berada dalam kisaran batas konsentrasi penyalaan.

Konsentrasi debu terendah di udara di mana campuran mampu menyala dari sumber penyulutan dengan penyebaran pembakaran selanjutnya ke seluruh volume campuran disebut batas konsentrasi yang lebih rendah dari perambatan nyala api.

Batas konsentrasi atas perambatan nyala untuk debu juga ada dan dapat ditentukan dalam kondisi laboratorium, tetapi tidak digunakan dalam praktik.Hal ini disebabkan oleh kenyataan bahwa keberadaan konstan konsentrasi aerosol di atas batas atas, ketika penyalaan dikecualikan, adalah mustahil dan akan selalu ada momen seperti itu. ketika, sebagai hasil dari presipitasi, konsentrasi debu akan berada dalam kisaran yang eksplosif.

Dalam keadaan aerosol, debu dapat menyala dan terbakar dalam mode kinetik, mis. dengan ledakan, oleh karena itu, NKPRP diambil sebagai parameter utama bahaya kebakaran. Dalam kondisi stabil, debu dapat menyala secara spontan dan secara spontan terbakar, oleh karena itu, suhu self-ignition T St digunakan untuk menilai sifat bahaya kebakaran sebuah aerogel.

Semua debu yang mudah terbakar dapat dibagi menjadi dua kelompok dan empat kelas:

Grup pertama ?? debu ledakan  Debu mampu pembakaran kinetik dan memiliki batas konsentrasi perambatan api yang lebih rendah hingga 65 gram per meter kubik, inklusif.

1 kelas ?? debu paling eksplosif dengan NKPRP 15 g / m dan di bawahnya;

2 kelas ?? debu ledak dengan NKPRP dari 15 hingga 65 g / m;

Kelompok kedua ?? debu yang mudah terbakar

3 kelas ?? debu yang paling mudah terbakar dengan TS tidak lebih tinggi dari 250 ° C;

4 kelas ?? debu yang mudah terbakar dengan st di atas 250 ° C.

Sistem berdebu NKPRP tergantung pada sejumlah faktor, yang utamanya adalah:

1. kekuatan dari;
2. kelembaban debu;
3. kadar abu material;
4. isi komponen yang mudah menguap;
5. kandungan gas yang tidak mudah terbakar;
6. dispersi debu.

Teori ilmiah pembakaran pertama kali dikembangkan oleh M.V. Lomonosov pada 1756. Saat ini, teori pembakaran yang diterima secara umum adalah teori oksidasi peroksida dari Akademisi A.N. Bach, dikembangkan olehnya pada tahun 1897, dan teori rantai Akademisi N.N. Semenova, dikembangkan pada tahun 1927

Menurut teori oksidasi peroksida, peroksida zat ini terbentuk sebagai akibat interaksi zat teroksidasi dengan oksigen. Dalam reaksi masukkan molekul oksigen tereksitasi, yang energinya lebih tinggi dari energi rata-rata molekul suatu zat. Energi ini

A.N. Bach menyebut energi aktivasi. Di bawah aksi energi ini, molekul oksigen masuk ke keadaan aktif, yang dianggap sebagai pemutusan salah satu dari dua ikatan dalam molekul oksigen.

Molekul dapat diaktifkan oleh berbagai jenis energi. Dengan demikian, aktivasi molekul klor terjadi di bawah aksi energi cahaya, dan molekul oksigen - di bawah aksi energi termal. Kelompok-O-O-, di mana atom-atom terikat lebih lemah daripada dalam molekul bebas, bergabung dengan zat teroksidasi, membentuk peroksida - zat pengoksidasi yang kuat.

Teori rantai oksidasi mengembangkan dan melengkapi peroksida dan memungkinkan untuk menjelaskan sisi kinetik dari fenomena dan penyebab percepatan proses, dan cara-cara aktivasi zat-zat yang bereaksi.

Diketahui, misalnya, bahwa campuran hidrogen dan klorin, yang dimasak dalam gelap, meledak dalam cahaya. Reaksi utama rantai

adalah penguraian molekul klorin menjadi atom dengan menyerap kuantum cahaya. Atom klor bereaksi dengan molekul hidrogen untuk membentuk atom hidrogen dan molekul HCl. Atom hidrogen yang terbentuk selama reaksi bereaksi dengan molekul klor, menghasilkan kembali atom klor.

Akibatnya, pembentukan atom klor tunggal menyebabkan rantai reaksi yang berhenti ketika, sebagai hasil dari rekombinasi atau reaksi dengan pengotor, pusat aktif dihilangkan - atom hidrogen atau klorin.

Pembakaran adalah reaksi oksidasi kimia, disertai dengan pelepasan panas dalam jumlah besar dan biasanya pendaran cahaya.

Api - pembakaran yang tidak terkendali, terjadi di luar fokus khusus dan menyebabkan kerusakan material.

Biasanya pembakaran terjadi di udara, dan oksigen bertindak sebagai agen pengoksidasi. Namun, ada sejumlah zat yang bisa terbakar, bergabung dengan oksidan lainnya. Misalnya, asetilena terbakar dalam klorin, magnesium karbon dioksida, fosfor menyala, bereaksi dengan klorin dan bromin, dll. Asetilena, nitrogen klorida, dan sejumlah gas lain dapat meledak selama kompresi, menghasilkan dekomposisi bahan dengan melepaskan cahaya dan panas. Dengan demikian, proses pembakaran dapat terjadi tidak hanya selama reaksi kimia senyawa, tetapi juga selama reaksi dekomposisi.

Proses pembakaran kimia biasanya disertai dengan proses fisik dari transisi zat yang mudah terbakar menjadi bentuk cair dan gas. Sebagai contoh, lilin, parafin, dan beberapa zat lain di bawah aksi panas pertama-tama diubah menjadi cairan, dan kemudian menjadi uap, yang terbakar dengan nyala di luar zat yang mudah terbakar. Cairan yang mudah terbakar dan mudah terbakar sendiri tidak terbakar, tetapi uapnya yang terbentuk di permukaan di bawah pengaruh panas sedang terbakar.

Untuk membakar zat yang mudah terbakar di udara, perlu memiliki oksigen (setidaknya 14-15% volume udara) atau zat pengoksidasi lainnya dan suhu di mana ia dapat terbakar. Pembakaran dapat terjadi tidak hanya karena oksigen dari udara, tetapi juga karena oksigen yang terkandung dalam komposisi lainnya

zat dan mudah dilepaskan darinya (peroksida, klorat, nitrat, dll.).

Proses pembakaran berlangsung lebih intensif, semakin besar area spesifik dari kontak bahan mudah terbakar dengan oksidator (pemotongan kertas pembakaran lebih intens daripada bundel kertas) dan semakin tinggi konsentrasi oksidator, suhu dan tekanan. Jika Anda menghilangkan setidaknya salah satu penyebab pembakaran, proses berhenti.

Selama kebakaran, suhunya mencapai 1000-1300С, dan dalam beberapa kasus, misalnya, ketika membakar paduan magnesium, - 3000С.

Ledakan, ledakan, kilat, api, pembakaran spontan, penyalaan, penyalaan diri adalah semua jenis pembakaran.

Ledakan  - transformasi kimia yang sangat cepat, disertai dengan pelepasan energi dan pembentukan gas terkompresi yang mampu melakukan pekerjaan mekanis. Pekerjaan ini dilakukan sebagai hasil dari munculnya gelombang kejut - perubahan mendadak dalam perambatan tekanan dalam medium dengan kecepatan supersonik.

Perambatan ledakan, karena lewatnya gelombang kejut melalui suatu zat dan mengalir ke zat tertentu dalam kondisi tertentu dengan kecepatan supersonik yang konstan (dengan urutan ribuan meter per detik), disebut peledakan.

Campuran eksplosif gas dan uap yang mudah terbakar (pada konsentrasi tertentu di udara) - bensin, toluena, etil alkohol, aseton, etil asetat, dll. - dapat diproduksi di toko-toko produksi percetakan yang dalam dan fleksibel, departemen cat, departemen produksi bentuk photopolymer, dan pengisian daya. baterai. Hal ini dapat terjadi jika tidak ada sistem ventilasi yang efektif, pelanggaran teknologi, ketidakkonsistenan instalasi listrik dengan persyaratan EMP, dll. Campuran eksplosif dengan udara juga dibentuk oleh debu kanji, kertas, aluminium, magnesium, rosin, lak, dll. Yang paling berbahaya adalah debu, yang membentuk campuran bahan peledak

udara pada konsentrasi hingga 15 (aluminium, rosin, lak, dll.).

Flash  - pembakaran cepat dari campuran yang mudah terbakar, tidak disertai dengan pembentukan gas terkompresi. Dalam hal ini, tidak cukup panas yang dilepaskan untuk membentuk konsentrasi baru uap campuran yang mudah terbakar, dan pembakaran berhenti.

Api- Terjadinya pembakaran di bawah aksi sumber penyalaan.

Pembakaran spontan  - fenomena peningkatan tajam dalam laju reaksi eksotermik, yang mengarah pada terjadinya suatu bahan yang terbakar (bahan, campuran) tanpa adanya sumber pengapian. Pembakaran spontan bisa bersifat termal, mikrobiologis, dan kimia.

Pembakaran spontan termal terjadi ketika pemanasan eksternal suatu zat (bahan, campuran) melebihi suhu penyalaannya, yaitu. suhu terendah di mana pemanasan sendiri terjadi. Sebagai contoh, kayu ek, pinus, kayu cemara dan produk-produk yang dibuat pada suhu sekitar lebih dari 100 ° C mulai memanas sendiri - senyawanya yang tidak stabil terurai. Pada 230-270C dekomposisi dipercepat, dan oksidasi dimulai. Proses dekomposisi kayu adalah eksotermik, dan jika panas yang dilepaskan selama oksidasi melebihi perpindahan panas ke lingkungan, akumulasi panas mengarah ke pembakaran spontan.

Untuk mencegah pembakaran spontan termal, perlu untuk melindungi bahan dan bahan yang mudah terbakar dari aksi sumber panas eksternal.

Pembakaran spontan mikrobiologis terjadi sebagai akibat dari pemanasan sendiri, yang terjadi di bawah pengaruh aktivitas vital mikroorganisme dalam massa suatu zat (bahan, campuran). Untuk pembakaran spontan secara mikrobiologis, cenderung berasal dari tumbuh-tumbuhan (kebanyakan tidak dikeringkan) - jerami, jerami, serbuk gergaji, daun, gambut basah yang basah, dll.

Pembakaran spontan kimiawi terjadi sebagai akibat interaksi zat kimiawi. Sebagai contoh, beberapa batubara coklat dan hitam, yang ditumpuk menjadi tumpukan, dapat, karena oksidasi dan adsorpsi, panas sendiri dan, jika tidak ada perpindahan panas yang cukup ke lingkungan, ia dapat terbakar secara spontan. Jika Anda membasahi bahan berserat atau hancur (misalnya, kapas, kain, kayu atau bahkan serbuk gergaji logam) dengan minyak nabati atau lemak hewani, mereka didistribusikan dalam lapisan tipis di atas permukaan besar bahan-bahan ini, dan kemudian dioksidasi dan dipolimerisasi secara intensif, yang disertai dengan generasi panas yang signifikan. Bahan berserat yang diminyaki, dilipat dalam tumpukan, memiliki transfer panas yang rendah ke lingkungan. Oleh karena itu, akumulasi panas membantu mempercepat proses oksidasi dan polimerisasi, serta peningkatan suhu lebih lanjut. Segera setelah suhu bahan diminyaki mencapai suhu penyalaan minyak, itu akan terbakar sendiri.

Minyak mineral (produk olahan minyak bumi) tidak rentan terhadap pembakaran spontan.

Menyulut  - Ini adalah api, disertai dengan penampilan nyala api.

Menyala sendiri  - pembakaran spontan, disertai dengan penampilan nyala api.

Dalam praktik perusahaan industri, kasus pembakaran spontan dari bahan pembersih yang diminyaki dan overall yang ditumpuk dalam tumpukan diketahui; lederin, lapisan atas yang mengandung minyak biji rami.

Beberapa bahan kimia dapat terbakar secara spontan atau menyebabkan zat lain terbakar di udara, saat terpapar air dan ketika bercampur satu sama lain.

Sebagai hasil dari reaksi oksidasi, terutama dengan adanya uap air, bubuk logam tertentu (aluminium dan seng) menyala

karena itu, mereka harus disimpan dalam wadah yang tertutup rapat.

Kalsium dan logam alkali karbida, hidrida logam alkali dan alkali tanah, dll., Adalah zat yang menyebabkan pembakaran di bawah aksi air padanya. Zat-zat ini, ketika berinteraksi dengan air, biasanya mengeluarkan gas yang mudah terbakar, yang bila dipanaskan oleh reaksi panas, terbakar sendiri.

Klorin dan halida lain, asam nitrat, anhidrida kromat, pemutih, peroksida natrium dan kalium, dll. Dapat berupa zat yang terbakar secara spontan ketika dicampur satu sama lain .Beberapa zat pengoksidasi ini, ketika dicampur dengan zat organik pada suhu normal, dapat menyebabkan pembakaran spontan . Yang lain menyala secara spontan ketika terpapar pada campuran zat pengoksidasi dengan zat yang mudah terbakar, asam sulfat atau nitrat, pada saat tumbukan atau panas.

Zat yang dapat menyala sendiri di udara termasuk fosfor, seng dan debu aluminium, sulfida, karbida logam alkali, dll.

Kecenderungan penyalaan zat dan bahan secara otomatis saat mengembangkan tindakan pencegahan kebakaran selama penyimpanan, transportasi, pengeringan, melakukan operasi teknologi, dll.

Daftar indikator yang diperlukan untuk menilai bahaya kebakaran dan ledakan serta bahaya kebakaran bahan dan bahan, tergantung pada keadaan agregasi mereka, diberikan pada Tabel. 1 lampiran pada Hukum Federal "Peraturan Teknis tentang Persyaratan Keselamatan Kebakaran. Hukum Federal Federasi Rusia 123 ".

Indikator utama dalam menilai bahaya kebakaran cairan adalah: kelompok mudah terbakar; titik nyala; titik nyala dan batas konsentrasi kunci kontak. Indikator utama dalam menilai bahaya kebakaran padatan dan material adalah kelompok yang mudah terbakar; suhu pengapian, suhu autoignition, kecenderungan pembakaran spontan.

Kelompok mudah terbakar. Zat dan bahan dibagi dengan mudah terbakar menjadi tiga kelompok: tidak mudah terbakar, yaitu tidak mampu terbakar di udara dengan komposisi biasa; pembakaran lambat, yang bisa menyala dan terbakar di hadapan sumber penyalaan, tetapi tidak dapat membakar diri ketika dihilangkan; mudah terbakar, menyala dari sumber penyulut dan terus menyala ketika dilepas. Bahan yang mudah terbakar dibagi lagi, pada gilirannya, menjadi mudah terbakar, yaitu yang menyala dari sumber energi minor yang menyala (korek api, percikan, dll.) tanpa pemanasan awal, dan sulit dinyalakan, yang hanya terbakar dari sumber penyulut yang relatif kuat.

Titik nyala adalah suhu terendah (di bawah kondisi pengujian khusus) dari bahan yang mudah terbakar, di mana uap dan gas terbentuk di atas permukaannya, mampu berkedip di udara dari sumber penyalaan, tetapi laju pembentukannya masih tidak cukup untuk pembakaran berikutnya.

Istilah "titik nyala" biasanya merujuk pada cairan yang mudah terbakar, tetapi beberapa padatan (kapur barus, naftalena, fosfor, dll.) Yang menguap pada suhu normal juga ditandai dengan titik nyala. Semakin rendah titik nyala cairan yang mudah terbakar, semakin berbahaya itu dari segi api.

Menurut aturan Ormandy dan Graven, titik nyala adalah

t dalam = t kip. Xk

di mana titik didih, salam. K; K adalah koefisien sama dengan 0,736.

Menurut bahaya kebakaran, tergantung pada titik nyala, cairan yang mudah terbakar dibagi menjadi dua kelas:

Tingkat 1 - cairan yang mudah terbakar (cairan yang mudah terbakar) - bensin, toluena, benzena, aseton, metil dan etil alkohol, eter, minyak tanah, terpentin, dll;

Kelas 2 - cairan mudah terbakar (GJ) - minyak mineral, bahan bakar minyak, formalin, dll.;

Temperatur penyalaan adalah suhu zat yang mudah terbakar di mana ia memancarkan uap dan gas yang mudah terbakar pada tingkat tertentu sehingga setelah penyalaan dari sumber penyalaan, terjadi pembakaran yang stabil.

Temperatur penyalaan otomatis adalah suhu terendah suatu zat (bahan, campuran), di mana laju reaksi eksotermik meningkat tajam, menghasilkan pembakaran dengan pembentukan nyala api.

Temperatur penyalaan otomatis tidak konstan bahkan untuk bahan yang sama. Itu tergantung pada konsentrasi oksigen di udara, tekanan, kondisi perpindahan panas ke lingkungan, dll. Misalnya, suhu penyalaan otomatis gas dan uap yang mudah terbakar berkisar antara 300-700700, kayu, gambut, kertas, kardus - 250-400400, seluloid - 140-180,, plastik vinil - 580С, karet - 400С.

Batas konsentrasi penyalaan adalah konsentrasi minimum dan maksimum dari daerah penyalaan, yaitu area konsentrasi zat yang mudah terbakar, di mana campurannya dengan zat pengoksidasi yang diberikan (biasanya udara) dapat menyala dari sumber penyalaan dengan penyebaran pembakaran selanjutnya melalui campuran, secara sewenang-wenang jauh dari sumber penyalaan. Sebagai contoh, untuk aseton, batas konsentrasi terendah dari pengapian (ledakan) adalah 2,6%, dan bagian atas adalah 12,2% (volume), untuk bensin A-76, masing-masing, 0,76% dan 5,03%, untuk etil alkohol - 3, 3% dan 18,4%, gas alam 5% dan 16%, dll.

Semakin besar batas konsentrasi kunci kontak yang lebih rendah dan semakin lebar jarak antara batas bawah dan batas atas kunci kontak, semakin besar bahaya ledakan gas, uap, dan debu yang mudah terbakar. Dengan demikian, bahaya ledakan berbanding lurus dengan ukuran area penyalaan.

Kebakaran diklasifikasikan menurut jenis bahan yang mudah terbakar dan dibagi ke dalam kelas-kelas berikut.

Kebakaran bahan dan bahan padat yang mudah terbakar (A).

Api cairan yang mudah terbakar atau padatan yang dapat meleleh dan

bahan (B).

Kebakaran gas (C).

Kebakaran logam (D).

Kebakaran bahan yang mudah terbakar dan material dari instalasi listrik yang berada di bawah tegangan (E).

Kebakaran bahan nuklir, limbah radioaktif dan zat radioaktif (F).

Faktor signifikan yang menghambat pengenalan berbagai bahan polimer adalah bahaya kebakaran karena proses mudah terbakar dan yang menyertainya.

Kemudahan terbakar- Ini adalah substansi pembakaran berapi-api yang diprakarsai oleh sumber api dan terus berlanjut setelah dilepaskan. Untuk menilai bahaya kebakaran suatu bahan tentukan suhu kunci kontak. Di antara termoplastik, tingkat tertinggi untuk CPVC adalah 482 ° C, dan juga untuk polipropilen 325 ° C.

Indeks oksigenmenunjukkan persentase oksigen yang dibutuhkan untuk mempertahankan zat yang terbakar. Kandungan oksigen di atmosfer adalah 21%, dan indeks oksigen CPVC 60 - yaitu, pembakaran bahan ini dapat terjadi dengan tambahan pasokan oksigen 39%. Oleh karena itu, bahan ini disebut sebagai "pemadaman diri." Ini membedakan bahan ini dengan yang menguntungkan dari termoplastik lainnya, seperti polipropilen dan polietilen, yang indeks oksigennya 17 dan oleh karena itu pembakarannya berlanjut setelah penyalaan. Dalam kasus CPVC, bahan tidak meleleh dan tetesan panas tidak terbentuk.

Toksisitas. Toksisitas zat yang terbentuk selama pembakaran adalah faktor yang tidak diinginkan untuk keselamatan manusia. Semakin kecil, semakin rendah persentase asap dan produk utama pembakaran - CO dan CO2.
  Proses pembakaran terkait:
   - emisi asap selama pembakaran dan paparan api,
   - toksisitas produk pembakaran dan pirolisis - penguraian zat di bawah aksi suhu tinggi,
   - tahan api dari suatu bahan atau produk - kemampuan untuk mempertahankan karakteristik fisik dan mekanik (kekuatan, kekakuan) dan sifat fungsional ketika terkena api.
  Oleh karena itu, mengurangi sifat mudah terbakar dari bahan polimer adalah tugas mengoptimalkan karakteristik kompleks dari bahan yang sedang dibuat.
Sifat sebagian besar bahan polimer sedemikian rupa sehingga tidak dapat dibuat sepenuhnya tahan api. Satu-satunya hal yang dapat dilakukan adalah mengurangi kemampuan mereka untuk membakar dan mempertahankan pembakaran. Untuk tujuan ini, aditif digunakan yang menghambat pengapian dan mengurangi laju perambatan api - penghambat api.

Fig. № 1. Skema proses pembakaran

Pembakaran polimer adalah proses fisika-kimia yang sangat kompleks (Skema 1), yang mencakup reaksi kimia selama degradasi polimer, serta reaksi kimia untuk konversi dan oksidasi produk gas, dengan pelepasan panas intensif dan akumulasi massa. Sebagai hasil dari reaksi kimia, dua jenis produk pembakaran terbentuk - gas dan abu yang tidak mudah terbakar dan mengandung karbon (mengandung karbon atau mineral). Tabel 1 menunjukkan suhu penyalaan polimer dan produk penguraiannya dalam proses pembakaran.

Tabel nomor 1 .

Selama pembakaran bahan polimer organik, zat pengoksidasi adalah oksigen udara, dan hidrogen dan produk gas penghancur polimer yang mengandung karbon mudah terbakar. Ketika dipanaskan, makromolekul mudah terurai menjadi hidrokarbon jenuh dan tak jenuh berat molekul rendah, yang mengalami reaksi oksidasi eksotermis, yaitu reaksi disertai dengan pelepasan panas.
  Selama pembakaran polimer, ada juga fenomena kritis yang diamati yang menunjukkan karakteristik proses pembakaran secara umum. Mengurangi suhu nyala api untuk satu alasan atau yang lain mengarah ke transisi lompat dari satu mode oksidasi - pembakaran - ke yang lain, ke oksidasi yang sangat lambat. Mode ini berbeda dalam kecepatan dengan banyak urutan besarnya. Oleh karena itu, kita dapat berbicara tentang keberadaan kondisi kritis yang menentukan batas-batas kemungkinan pembakaran bahan ini. Perlu dicatat bahwa kondisi ini tergantung pada geometri sampel dan nyala, suhu polimer dan medium gas, dan bukan merupakan karakteristik absolut dari bahan ini.
Salah satu contoh paling khas dari penggunaan praktis dari fenomena kritis dalam pembakaran polimer adalah metode eksperimental untuk menilai mudah terbakar mereka, pertama kali diusulkan oleh ilmuwan Inggris Martin.

Sampel dibakar dari atas dengan pembakar gas khusus, setelah pembakar dihapus, dan sampel terus menyala sendiri, terbakar hampir sampai akhir, atau cepat meluruh. Eksperimen semacam itu dilakukan dengan komposisi atmosfer gas yang berbeda, yaitu rasio oksigen dan nitrogen yang berbeda. Konsentrasi oksigen kritis dalam campuran (dalam vol.%), Di atas yang memungkinkan pembakaran independen, dan tidak lebih rendah, disebut indeks oksigen (CI) dan mencirikan sifat mudah terbakar dari bahan ini. Esensi fisik dari metode ini adalah bahwa ketika konsentrasi oksigen menurun, konsumsi panas untuk pemanasan gas inert, nitrogen, meningkat, suhu nyala berkurang, yang menentukan kondisi kritis dari pembakaran. Saat ini metode ini banyak digunakan di seluruh dunia.

Tabel nomor 2 .

Klasifikasi tingkat mudah terbakarnya bahan menurut Martin

Saat ini, proses transisi MEE ke standar tunggal bahan untuk konstruksi, yang diadopsi pada tahun 2001, hampir selesai. Dalam standar ini, kemudahbakaran ditentukan oleh huruf-huruf alfabet: A ( pembakaran lambat), E ( tahan api jangka pendek) dan F ( bahan yang tidak mudah terbakar).

Flame retardants dibagi menjadi 3 kelompok besar.:

Suplemen jenis pertama   digunakan terutama untuk reactoplast (epoksi, poliester tak jenuh dan resin sejenisnya). Dibromoneopentyl glikol (DBNPG) terutama digunakan untuk resin poliester, dan senyawa fosfor organik diakui sebagai sistem terbaik untuk resin epoksi. Senyawa ini tertanam dalam jaringan kimia plastik termoset dan tidak mengganggu sifat fisik dan mekanik produk.
Suplemen jenis kedua   pembakaran polimer dihentikan pada tahap awal, yaitu, pada tahap dekomposisi termal, disertai dengan pelepasan produk gas yang mudah terbakar.
Proses intumescent terdiri dari kombinasi pembentukan kokas dan berbusa permukaan polimer yang terbakar. Lapisan kokas seluler berbusa yang dihasilkan, yang kepadatannya menurun dengan meningkatnya suhu, melindungi bahan yang terbakar dari efek aliran panas atau nyala api.
Suplemen tipe 3   digunakan untuk termoplastik, termoset dan elastomer.
  Ada beberapa jenis aditif tersebut, tiga di antaranya paling umum:
   terhalogenasi;
   mengandung fosfor;
   hidroksida logam.

Efektivitas flame retardants yang mengandung halogen meningkat pada seri F-Cl-Br-I. Paling sering, senyawa yang mengandung klorin dan bromin digunakan sebagai flame retardants, karena mereka memberikan rasio harga / kualitas terbaik.

Brom mengandung penghambat api, jauh lebih efektif daripada yang mengandung klorin, karena produk pembakarannya kurang stabil. Selain itu, flame retardants yang mengandung klor memancarkan klorin dalam kisaran suhu yang luas, oleh karena itu kandungannya dalam fase gas rendah, dan flame retardants yang mengandung brom terurai dalam kisaran suhu yang sempit, sehingga memberikan konsentrasi bromin yang optimal dalam fase gas. Flame retardants dengan senyawa bromine mudah didaur ulang karena tingginya tingkat ketahanan panas.

Flame retardants yang mengandung klorin: mengandung sejumlah besar klorin dan bertindak dalam fase gas. Paling sering digunakan dalam kombinasi dengan antimon oksida sebagai sinergis. Mereka relatif murah, tidak terurai di bawah aksi cahaya, tetapi untuk mencapai kelas keselamatan kebakaran yang diinginkan membutuhkan persentase input yang besar ke dalam polimer. Mereka kurang termostabil dibandingkan dengan penghambat api yang mengandung brom, tetapi cenderung menyebabkan korosi parah pada peralatan.

Flame retardants yang mengandung fosfor. Senyawa yang mengandung fosfor dapat bersifat organik dan anorganik. Mereka aktif dalam fase gas atau terkondensasi, dan kadang-kadang di keduanya.
  Nomenklatur senyawa yang mengandung fosfor cukup lebar, dan untuk awalnya, Anda dapat membaginya menjadi 2 kelompok - yang mengandung halogen dan bebas halogen.
  Keuntungan senyawa yang mengandung halogen dan fosfor adalah bahwa, pertama, dengan membelah radikal halogen selama dekomposisi, radikal tersebut dinonaktifkan oleh mekanisme bebas halogen biasa dari radikal H * dan OH * dan, kedua, mereka mempromosikan pembentukan struktur berkarbonasi ( jelaga, abu).

Campuran sinergis. Sebagian besar flame retardants yang mengandung halogen digunakan dalam bentuk campuran sinergis dengan antimon oksida. Antimon oksida sendiri tidak menunda pembakaran, karena meleleh pada suhu di atas suhu pembakaran sebagian besar plastik. Namun, dicampur dengan senyawa yang mengandung halogen, antimon oksida membentuk halida dan hidroksi halida antimon, yang berada dalam keadaan gas pada suhu pengapian dan encerkan gas yang mudah terbakar. Selain itu, halida dan hidroksi halida bertindak sebagai pemulung radikal OH * mirip dengan aksi HCl dan HBr. Antimon oksida sering digunakan untuk meningkatkan ketahanan api PVC, karena efek sinergis dengan klorin yang terkandung dalam polimer awal. Tidak disarankan untuk menggunakan antimon oksida dalam produk yang transparan dan tembus cahaya. Dalam hal ini, dan untuk pembuatan produk dengan sifat isolasi listrik yang ditingkatkan, oksida besi dapat digunakan sebagai sinergis. Studi komprehensif menunjukkan bahwa antimon oksida bukan senyawa karsinogenik.

Kriteria pemilihan tahan api yang mengandung halogen.

Ketika memilih flame retardant, faktor utamanya adalah: jenis polimer, persyaratan mudah terbakar dan perilakunya selama pemrosesan polimer - tahan panas, titik lebur, dan kualitas dispersi dalam polimer.
  Efisiensi penghambat api tidak tergantung  pada tingkat dispersi atau kelarutannya dalam polimer, karena sebagian besar reaksi yang terkait dengan penghambatan pembakaran terjadi dalam fase gas. Ini ditentukan oleh laju difusi radikal halogen dan laju interaksinya dengan radikal bebas.

Tetapi perlu memperhitungkan efek penghambat nyala api pada sifat fisiko-mekanis, listrik dan lainnya yang ditentukan oleh penggunaan akhir produk. Pengenalan flame retardants biasanya menyebabkan penurunan tertentu dalam sifat fisikomekanik, dielektrik dan operasional dan teknologi material.

Di sinilah faktor penting penyebaran seragam. Selain itu, disarankan untuk memilih penghambat api sehingga radikal halogen terbentuk pada suhu yang sama dengan produk pirolisis polimer yang mudah terbakar. Dengan demikian, pemulung radikal bebas akan berada dalam fase gas secara bersamaan dengan bahan bakar, yang akan memastikan efisiensi maksimum dari tindakan tahan api. Laju pembentukan radikal halogen harus sedemikian rupa sehingga penangkapan radikal aktif dapat terjadi sepanjang waktu sehingga suhu permukaan tetap di atas suhu pengapian volatil.

Flame retardants lainnya .

Hidroksida logam .

Aluminium dan magnesium hidroksida menempati tempat pertama di antara flame retardants dalam hal penggunaan (lebih dari 40% dari total volume flame retardants). Ini karena biayanya yang rendah dibandingkan dengan sistem berbasis halogen atau fosfor.

Mekanisme tindakan. Logam hidroksida di bawah pengaruh suhu tinggi terurai dengan pelepasan air. Reaksi dekomposisi adalah endotermik (disertai dengan penyerapan panas), yang mengarah pada pendinginan substrat hingga suhu di bawah titik nyala. Pembentukan air berkontribusi pada pengenceran gas mudah terbakar yang dilepaskan selama dekomposisi, melemahkan efek oksigen dan mengurangi laju pembakaran. Efektivitas hidroksida berbanding lurus dengan kandungannya dalam polimer.

Magnesium Hidroksida (MH)   - adalah bubuk putih dengan ukuran partikel 0,5 hingga 5 mikron. Untuk mencapai efek penghambat nyala yang sesuai diperkenalkan dalam jumlah 50-70% berat polimer. Magnesium hidroksida lebih mahal daripada aluminium hidroksida, jadi volume penggunaannya jauh lebih sedikit. Tetapi ia memiliki satu keuntungan yang tidak terbantahkan - ia memiliki ketahanan panas yang lebih tinggi (hingga 3000 0)), oleh karena itu ia dapat digunakan dalam pemrosesan termoplastik struktural. Ini terutama digunakan dalam polypropylene, plastik ABS dan polifenilidena oksida. Tidak disarankan untuk menggunakan penghambat api ini dalam poliester termoplastik (PET, PBT), karena mempercepat degradasi polimer tersebut. Gambar-gambar menunjukkan mikrograf partikel magnesium hidroksida dan kokas busa polimer dengan magnesium hidroksida.

Aluminium hidroksida (ATH) - digunakan dalam elastomer, termo-plastik dan termoplastik. Ini terurai pada suhu 190 - 2300 depending tergantung pada ukuran partikel (0,25-3 mikron). Salah satu area aplikasi utama adalah untuk meningkatkan ketahanan api lateks styrene-butadiene yang digunakan dalam pembuatan penutup karpet. Itu juga banyak digunakan untuk pembuatan elastomer yang tidak mudah terbakar untuk insulasi kabel, ban berjalan, bahan atap dan selang. Dapat digunakan untuk meningkatkan ketahanan api poliester tak jenuh. Retardant api ini banyak digunakan dalam poliolefin, PVC, elastomer termoplastik.   Efisiensi tertinggi diamati ketika menggunakan aluminium hidroksida dalam polimer yang mengandung oksigen - PET, PBT, PA.

Melamin dan turunannya   - segmen pasar yang kecil namun berkembang cukup pesat.

Ini termasuk melamin, homolog dan garamnya dengan asam organik dan anorganik (borat, sianurat dan fosfor). Penghasil utama aditif jenis ini adalah DSM. Saat menggunakan melamin yang mengandung flame retardants, dekomposisi endotermik terjadi dengan pengenceran gas, penyerapan radikal aktif dengan pembentukan struktur karbon. Selain itu, senyawa yang mengandung melamin tidak mahal, tidak beracun dan tidak menyebabkan korosi pada peralatan.
  Saat ini, kelas retardan api ini digunakan terutama dalam poliuretan berbusa dan termoplastik, poliamida. Retardan yang mengandung melamin untuk poliolefin dan poliester termoplastik juga sedang dikembangkan.

Nanokompositmemiliki banyak keunggulan dibanding penghambat nyala tradisional. Sejumlah kecil silikat lapis yang dimodifikasi digunakan sebagai pengisi. Dengan demikian, sifat mekaniknya sama dengan polimer yang tidak terisi. Pemrosesan nanokomposit sangat sederhana, sedangkan nanokomposit tidak mengandung halogen dan dianggap sebagai alternatif yang ramah lingkungan.
Mekanisme penekanan api melalui pengenalan nanocomposites silikat didasarkan pada pembentukan lapisan karbon dan strukturnya. Lapisan berkarbon mengisolasi polimer basa dari sumber panas dan dengan demikian membentuk penghalang yang mengurangi pelepasan produk yang mudah menguap selama proses pembakaran. Meskipun penindasan api adalah bidang aplikasi yang relatif baru untuk nanokomposit, mereka sangat penting sebagai pengisi untuk membuat polimer tahan api yang relatif dengan sifat yang ditingkatkan. Kombinasi alumina organik dengan pengisi tahan api lainnya, seperti aluminium hidroksida, juga menunjukkan sifat yang menjanjikan.

Biasanya digunakan dalam kombinasi dengan senyawa yang mengandung fosfor, antimon oksida atau logam hidroksida, yang membuat substrat untuk lapisan grafit yang diperluas. Kerugian dari grafit adalah warna hitam dan konduktivitas listrik, yang membatasi penggunaannya.

Tren di pasar tahan api.

Pasar global untuk penghambat api diperkirakan sekitar 30% dari total konsumsi zat aditif dalam polimer (dengan pengecualian pigmen dan pewarna). Struktur pasar penghambat api adalah sebagai berikut:

Indikator bahan bahaya kebakaran.Indikator tertentu diperlukan untuk penilaian lengkap bahaya kebakaran padatan dan bahan, serta cairan dan gas.

Suhu pengapiandisebut suhu terendah dari bahan yang mudah terbakar, di mana ia memancarkan uap atau gas yang mudah terbakar pada tingkat yang sehingga setelah pengapian dari sumber pengapian eksternal, zat tersebut terbakar dengan mantap. Temperatur penyalaan merupakan indikator bahaya kebakaran hanya dari bahan dan bahan yang mudah terbakar, karena ini mengkarakterisasi kemampuan mereka untuk membakar secara independen.

Temperatur penyalaan otomatis  disebut suhu terendah suatu zat (atau campurannya dengan udara), di mana terdapat peningkatan tajam dalam laju reaksi eksotermik, yang mengarah pada terjadinya pembakaran yang berapi-api.

Temperatur pembakaran gas dan uap diperhitungkan dalam kasus-kasus berikut:

klasifikasi gas dan uap cairan yang mudah terbakar oleh kelompok ledakan untuk memilih jenis peralatan listrik (dengan mengacu pada suhu penyalaan otomatis standar);

pilihan kondisi suhu untuk penggunaan zat yang aman saat dipanaskan hingga suhu tinggi (dalam hal ini, suhu penyalaan otomatis minimum digunakan);

menghitung suhu pemanasan maksimum yang diijinkan untuk permukaan tanpa proses, listrik dan peralatan lainnya;

selidiki penyebab kebakaran, jika perlu untuk menentukan apakah suatu zat dapat terbakar dari permukaan yang dipanaskan.

Kecenderungan untuk pembakaran spontanmencirikan kemampuan sejumlah zat dan bahan untuk menyala secara spontan ketika dipanaskan pada suhu yang relatif rendah atau kontak dengan zat lain, serta ketika terkena panas yang dihasilkan oleh mikroorganisme dalam proses aktivitas vitalnya. Sesuai dengan ini, pembakaran spontan termal, kimia dan mikrobiologis dibedakan.

Kecenderungan pembakaran spontan termal  ditandai oleh suhu pemanasan sendiri dan pembakaran, serta ketergantungan suhu media di mana pembakaran spontan diamati, pada ukuran dan bentuk sampel. Kecenderungan untuk pembakaran spontan diperhitungkan ketika mengembangkan langkah-langkah pencegahan kebakaran.

Suhu pemanasan sendiri  adalah suhu terendah di mana proses oksidasi dan dekomposisi eksotermis yang dapat dibedakan secara praktis terjadi pada suatu bahan atau bahan, yang dapat menyebabkan pembakaran spontan.

Pemanasan hingga suhu pemanasan sendiri, suhu terendah suatu zat, berpotensi menimbulkan bahaya kebakaran. Suhu pemanasan sendiri diperhitungkan saat menentukan kondisi untuk pemanasan jangka panjang (atau konstan) zat yang aman.

Suhu pemanasan yang aman  bahan atau bahan ini (terlepas dari ukuran sampel) harus dianggap suhu tidak melebihi 90% dari nilai suhu pemanasan sendiri.

Suhu membaradisebut suhu kritis padatan di mana laju proses pemanasan sendiri meningkat secara dramatis, yang mengarah pada penampilan perapian yang membara. Suhu membara diperhitungkan saat menyelidiki penyebab kebakaran, menentukan kondisi aman untuk memanaskan bahan padat, dll.

Pertimbangkan fitur-fitur dari proses oksidasi bahan-bahan yang berasal dari tumbuhan, batu bara fosil, minyak dan lemak, bahan-bahan kimia dan campuran yang dapat menyala sendiri.

Di antara zat-zat yang berasal dari tanaman sendiri termasuk  tepung, tepung ikan, jerami, kue minyak, dll. Produk tanaman basah, yang melanjutkan aktivitas mikroorganisme, sangat rentan terhadap pembakaran spontan.
Kehadiran uap air dalam produk tanaman pada suhu tertentu disertai dengan perbanyakan mikroorganisme, intensifikasi aktivitas vital mereka yang menyebabkan peningkatan suhu. Makanan nabati adalah konduktor panas yang buruk, sehingga mereka meningkatkan suhu lebih lanjut.
Dalam kondisi yang menguntungkan untuk akumulasi panas: sejumlah besar produk nabati, misalnya, jerami atau bungkil minyak dalam ruang, suhunya dapat mencapai 70 ° C.

Pada suhu ini, mikroorganisme mati, dan dekomposisi mereka disertai oleh peningkatan suhu lebih lanjut dengan pembentukan batubara berpori, yang mampu menyerap uap dan gas dalam volume besar.
Proses ini juga disertai dengan pelepasan panas dan peningkatan suhu secara bertahap hingga 100-130 ° C, di mana dekomposisi senyawa baru terjadi dengan pembentukan batubara berpori. Pada suhu 200 ° C, selulosa, yang merupakan bagian dari produk tanaman, terurai, dan jenis batubara baru terbentuk yang dapat teroksidasi secara intensif. Proses oksidasi batubara menyebabkan peningkatan suhu lebih lanjut, hingga terjadinya pembakaran.

Arang yang dihasilkan oleh dekomposisi termal dari bahan selulosa, seperti arang, juga dapat terbakar secara spontan.  Dan ini terjadi segera setelah pembuatannya. Seiring waktu, kemampuannya untuk menyerap uap dan gas berkurang, akibatnya arang, yang telah ada di udara untuk waktu yang lama, kehilangan kecenderungan untuk terbakar sendiri.

Beberapa jenis batubara fosil dapat teroksidasi pada suhu rendah dan menyerap oksigen dari udara dan gas atau uap lainnya. Tetapi penyebab utama pembakaran spontan adalah oksidasi batubara. Penyerapan uap dan gas batubara juga disertai dengan peningkatan suhu.
Batubara muda yang mengandung uap air memiliki kapasitas penyerapan tertinggi. Jadi, lignit yang baru saja ditambang mengandung 10 - 20% kelembaban higroskopis, dan ramping - sekitar 1%, sehingga yang kedua lebih tahan terhadap pembakaran spontan. Peningkatan kelembaban menyebabkan peningkatan suhu batubara hingga 60-75 ° C, dan panas lebih lanjut dilepaskan karena oksidasi bahan organik.

Perkembangan proses pembakaran spontan batu bara fosil  tergantung pada tingkat kehancurannya: semakin halus batubara, semakin besar penyerapan permukaan dan oksidasi, semakin besar laju alirannya, semakin banyak panas yang dilepaskan.

Seringkali penyebab kebakaran adalah pembakaran spontan lemak dan minyak mineral, nabati atau hewani.dimana bahan dan kain berserat diresapi.

Minyak mineral (mesin, diesel, transformator) adalah campuran hidrokarbon jenuh dan tidak dapat terbakar dalam bentuk murni. Pembakaran spontan mereka dimungkinkan dengan adanya pengotor minyak nabati. Minyak nabati (rami, biji rami, bunga matahari, biji kapas) dan minyak yang berasal dari hewan (mentega) adalah campuran gliserida dari asam lemak.

Banyak bahan kimia dan campurannya mampu memanaskan sendiri jika bersentuhan dengan udara atau uap air. Proses ini seringkali berakhir dengan pembakaran spontan.

Dengan kemampuan mereka untuk menyala sendiri, bahan kimia dibagi menjadi tiga kelompok:

Grup 1.

Zat yang menyala secara spontan jika terkena udara(karbon aktif, fosfor putih, minyak dan lemak nabati, logam sulfur, bubuk aluminium, logam alkali karbida, besi bubuk, seng, dll.).
Oksidasi zat-zat tertentu dari kelompok ini, yang disebabkan oleh interaksinya dengan uap air di udara, disertai dengan pelepasan sejumlah besar panas dan berlangsung dengan sangat cepat sehingga segera berubah menjadi pembakaran atau ledakan. Untuk zat lain, proses pemanasan sendiri berlanjut untuk waktu yang lama (misalnya, proses penyalaan otomatis fosfor putih berakhir dengan pembakaran setelah beberapa detik, dan proses penyalaan sendiri karbon aktif yang baru disiapkan berlangsung selama beberapa hari).

Grup ke-2.

Zat yang menyebabkan pembakaran dalam interaksi ha dengan air(logam alkali dan karbida mereka, kalsium oksida (kapur api), natrium peroksida, kalsium fosfor, natrium fosfor, dll.).
Interaksi logam alkali dengan air atau kelembaban udara disertai dengan pelepasan hidrogen, yang terbakar karena panasnya reaksi. Sejumlah kecil air yang jatuh pada kapur api menyebabkan pemanasan sendiri, menghasilkan pemanasan yang kuat (sebelum pendaran), sehingga bahan yang mudah terbakar di sekitarnya dapat terbakar.

Kelompok ke-3.

Zat yang menyala secara spontan saat bercampur satu sama lain.  Dengan demikian, efek asam nitrat pada kayu, kertas, kain, terpentin dan minyak esensial menyebabkan peradangan yang terakhir; Chromic anhydride memicu alkohol, ester dan asam organik; asetilena, hidrogen, metana, dan etilen menyala secara spontan dalam atmosfer klor di siang hari; besi yang dihancurkan (serbuk gergaji) menyala secara spontan dalam suasana klorin; karbida logam alkali terbakar di bawah klorin dan karbon dioksida.

Titik nyala Ini disebut suhu terendah dari bahan yang mudah terbakar di mana, dalam kondisi pengujian khusus, uap atau gas terbentuk di atas permukaannya yang dapat menyala di udara dari sumber pengapian eksternal.

Titik nyala adalah parameter yang secara kasar menunjukkan kondisi suhu di mana zat yang mudah terbakar menjadi mudah terbakar. Titik nyala cairan yang mudah terbakar dalam klasifikasi ini hanya ditentukan dalam wadah tertutup.

Area pengapiangas (uap) di udara adalah wilayah konsentrasi gas yang diberikan di udara pada tekanan atmosfer, di dalamnya campuran gas dengan udara dapat menyala dari sumber pengapian eksternal dan kemudian menyebarkan nyala api melalui campuran.

Konsentrasi batas wilayah pengapian disebut masing-masing batas mudah terbakar bawah dan atas  gas (uap) di udara. Nilai-nilai batas penyalaan digunakan dalam menghitung konsentrasi gas yang diizinkan di dalam peralatan proses peledak, sistem ventilasi, serta dalam menentukan konsentrasi ledakan maksimum yang diperbolehkan dari uap dan gas saat bekerja dengan api, instrumen pemicu.

Konsentrasi gas atau uap di udara di dalam unit proses, tidak melebihi 50% dari batas bawah pengapian, dapat diambil sebagai konsentrasi bukti ledakan. Perlindungan ledakan  lingkungan di dalam peralatan dalam kondisi proses normal tidak memberikan alasan untuk menganggap peralatan ini sebagai non-eksplosif.

Untuk nilai konsentrasi ledakan-bukti (PDVK) maksimum yang diperbolehkan dari uap dan gas saat bekerja dengan api, alat pemicu harus diambil konsentrasi yang tidak melebihi 5% dari batas bawah pengapian uap atau gas di udara dengan tidak adanya fase terkondensasi dalam peralatan tersebut.

Batas suhu pengapian uap di udaraini adalah batas suhu suatu zat di mana uap jenuh membentuk konsentrasi yang sama dengan batas konsentrasi bawah atau atas, masing-masing.

Batas suhu penyalaan diperhitungkan saat menghitung kondisi suhu aman dalam volume proses tertutup dengan cairan (tangki muatan bahan bakar, dll.) Yang beroperasi pada tekanan atmosfer.

Suhu dan tekanan ledakan maksimum harus dianggap aman dalam kaitannya dengan kemungkinan pembentukan campuran uap-udara peledak.

Tekanan ledakan maksimum - Ini adalah tekanan terbesar yang terjadi selama ledakan. Hal ini diperhitungkan saat menghitung ketahanan ledakan peralatan dengan gas yang mudah terbakar, cairan dan zat tepung, serta katup pengaman dan membran peledak, cangkang peralatan listrik tahan ledakan.

Indeks mudah terbakar  (koefisien K) ~kuantitas tak berdimensi yang mengekspresikan rasio jumlah panas yang dipancarkan oleh sampel selama pengujian dengan jumlah panas yang dipancarkan oleh sumber pengapian,

dimana q - panas yang dilepaskan oleh sampel dalam proses pembakaran, kcal;

q dan - impuls termal, yaitu panas dipasok ke sampel dari sumber permanen

pengapian, kcal.

Menurut hasil tes, tingkat peradangan diperkirakan sebagai berikut.

Bahan tahan api- bahan yang, ketika dipanaskan hingga 750 ° C, jangan terbakar dan jangan memancarkan gas yang mudah terbakar di udara dalam jumlah yang cukup untuk menyalakannya dari nyala api yang terangkat. Karena koefisien ditentukan oleh metode kalorimetri Untuk< 0,1, bahan seperti itu tidak mampu terbakar di udara.

Bahan yang tidak mudah terbakar- bahan yang suhu pengapiannya lebih rendah dari 750 ° C, dan bahan itu terbakar, membara atau hangus hanya di bawah pengaruh nyala api yang dinyalakan dan berhenti terbakar atau membara setelah dilepaskan (0,1< Untuk< 0,5).

Bahan tahan api  (atau self-extinguishing) - bahan yang suhu penyalaannya lebih rendah dari 750 ° C, dan bahan tersebut terbakar, membara atau hangus di bawah pengaruh nyala api yang terangkat. Setelah dilepaskan, material terus menyala dengan nyala api yang tidak merambat melalui sampel (0,5< Untuk< 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.).

Bahan mudah terbakar - bahan yang suhu pengapiannya di bawah 750 ° C, dan bahan, yang dinyalakan dari api yang dibawa, terus menyala atau membara setelah dilepaskan. (K> 2,1).

Tingkat pembakaran  Tingkat pembakaran padatan tergantung pada bentuknya. Padatan parut dalam bentuk serbuk gergaji atau keripik akan terbakar lebih cepat dari monolitik. Dalam bahan yang mudah terbakar hancur, permukaan pembakaran besar terkena panas, oleh karena itu panas diserap jauh lebih cepat, penguapan terjadi jauh lebih aktif, dengan pelepasan sejumlah besar uap. Pembakaran berlangsung sangat intensif, akibatnya zat yang mudah terbakar dikonsumsi dengan cepat. Di sisi lain, zat yang mudah terbakar monolitik akan terbakar lebih lama dari yang dihancurkan.

Awan debu terdiri dari partikel yang sangat kecil. Ketika awan debu yang mudah terbakar (misalnya, biji-bijian) bercampur dengan baik dengan udara dan terbakar, pembakaran terjadi dengan sangat cepat dan sering disertai dengan ledakan. Ledakan seperti itu diamati selama bongkar muat biji-bijian dan bahan mudah terbakar lainnya yang hancur.

Ada dua tingkat pembakaran: massa dan linier.

Tingkat pembakaran massal  disebut massa (t, kg) zat yang terbakar per satuan waktu (min, h).

Laju pembakaran linier dari bahan mudah terbakar padatdisebut laju perambatan api (m / min) dan laju pertumbuhan area api (m 2 / mnt). Laju pembakaran padatan tergantung pada tingkat penggilingan, kelembaban, kerapatan curah, akses udara dan sejumlah faktor lainnya.

Studi kasus-kasus kebakaran di kapal memungkinkan untuk menerima rata-rata laju pembakaran linier (m / min) berikut:

Posting manajemen ................................................ ..................... 0.5

Akomodasi ................................................ ................... 1.0-1.2

Ruang utilitas, ruang penyimpanan untuk bahan mudah terbakar ..... 0.6-1.0

Ruang kargo ..................................... ........... ................. 0.5-0.7

Dek feri mobil ................................................ 1 5

Ruang mesin dengan mesin pembakaran internal ketika membakar bahan bakar diesel di bawah kompor .... 10

Mekanisme dukungan cabang ......... ......................... 1,2

Kamar peralatan listrik ................................................ 0.8

Kompartemen boiler saat membakar bahan bakar minyak di bawah kompor ............. 8.0

Kira-kira selama 2-3 menit pertama kebakaran, area fokusnya dengan cepat meningkat (pada kapal penumpang, menjadi 20 m 2 / mnt). Waktu ini biasanya diperlukan untuk mengumpulkan alarm bagi awak kapal dan oleh karena itu belum ada pemadaman kebakaran aktif. Dalam 10 menit berikutnya, ketika alat stasioner air dan busa pemadam digunakan, pertumbuhan area pusat api melambat.

Kecepatan linier perambatan api menentukan luas api, dan tingkat pembakaran dari semua yang dapat terbakar di area ini adalah durasi api.

Laju pembakaran cairan linierditandai dengan ketinggian lapisannya (mm, cm), dibakar per satuan waktu (min, h). Kecepatan perambatan nyala selama penyalaan gas yang mudah terbakar adalah dari 0,35 hingga 1,0 m / s.

Tingkat kelelahanditandai dengan jumlah pembakaran bahan bakar per unit waktu per unit area pembakaran. Ini menentukan intensitas pembakaran material selama kebakaran. Anda perlu mengetahuinya untuk menghitung durasi api dalam cairan apa pun. Laju pembakaran cairan yang tumpah di permukaan air laut hampir sama dengan ketika terbakar keluar dari permukaan terbuka wadah.

Suhu Parameter terpenting dari kebakaran kapal, yang sangat menentukan tidak hanya tindakan teknis dan pencegahan, tetapi juga tindakan taktis dari pihak darurat dan kelompok kapal adalah suhu. Yang paling penting adalah suhu selama kebakaran kapal internal.

Intensitas perpindahan panas dari zona api ke lingkungan, kecepatan aliran gas, serta kemungkinan ledakan yang menimbulkan bahaya ekstrem saat memadamkan api tergantung pada suhu api.

Bidang suhu api sangat heterogen.Semakin dekat ke zona api, suhu biasanya lebih tinggi. Di bagian atas ruangan, udara biasanya lebih hangat daripada dek. Memperhatikan perilaku struktur dan material kapal dan dari sudut pandang taktis-api, akan lebih mudah untuk mengambil suhu rata-rata gas buang yang mengisi zona api untuk suhu api. Yang juga penting adalah suhu di permukaan struktur kapal yang melingkupi zona kebakaran: suhu di permukaan yang menghadap api, dan suhu di permukaan yang berseberangan dengan api.

Kira-kira, suhu di beberapa titik zona kebakaran dapat ditentukan secara tidak langsung - dengan melelehkan bahan yang tidak terbakar yang berada di zona api, atau dengan warna mantra benda yang dipanaskan (Tabel 4.1).

Tabel 4.1

Ketergantungan warna panas pada suhu

Saat membakar bahan padatsuhu api tergantung terutama pada jenis bahan, besarnya beban api, kondisi aliran udara dan pemindahan produk pembakaran, serta lama pembakaran.

Ketergantungan suhu api pada durasi pembakaran untuk semua padatan memiliki kira-kira karakter yang sama.  Awalnya, suhu naik tajam hingga maksimum, dan saat bahan terbakar, secara bertahap menurun. Ketika beban api meningkat, total durasi pembakaran meningkat, suhu maksimum api meningkat, suhu menurun lebih lambat, tetapi karakter ketergantungan tetap tidak berubah.

Dalam kondisi pertukaran gas terbatas, misalnya, dengan bukaan tertutup di daerah perumahan, kenaikan suhu jauh lebih lambat. Suhu maksimum mencapai 800-900 ° C.

Kondisi suhu di tempat ketika membakar cairan memiliki karakteristiknya sendiri.  Karena cairan biasanya ditemukan di kapal apa pun (di palet, tangki, dll.), Pembakarannya sering kali bersifat lokal. Dalam kondisi ini, jika rasio area pembakaran dengan area dek mendekati satu, suhu api adalah sekitar 1.100 ° C. Jika area yang terbakar hanya sebagian kecil dari area deck, suhunya jauh lebih rendah.

Suhu api saat membakar cairan dan material padat  tergantung pada apa bahan yang mudah terbakar berlaku: jika cairan hanya membuat sebagian kecil dari beban api, maka rezim suhu sedikit berbeda dari bahan padat.

Jika terjadi kebakaran internal di zona panas agresif, mungkin ada aliran gas panas mendadak yang terjadi ketika kondisi pertukaran gas berubah, yang disebabkan oleh pembukaan pintu dan bukaan lainnya.

Zona serangan panas adalah bagian dari area asap., mungkin berbahaya untuk suhu tubuh seseorang. Seseorang dapat berada dalam waktu yang sangat singkat di udara kering, memiliki suhu 80 - 100 ° C. Lama tinggal di suhu 50 - 60 ° C menyebabkan konsekuensi paling serius dari overheating. Udara lembab pada suhu 50 - 60 ° C bagi banyak orang menjadi tidak tertahankan dalam beberapa menit.

Saat menilai bahaya kebakaran gas  tentukan area penyalaan di udara, tekanan ledakan maksimum, suhu penyalaan sendiri, kategori campuran bahan peledak, energi penyalaan minimum, kandungan oksigen bahan peledak minimum, laju pembakaran nominal.

Saat menilai bahaya kebakaran dari cairantentukan kelompok mudah terbakar, titik nyala, suhu penyalaan, batas suhu penyalaan, laju kejenuhan. Untuk cairan yang mudah terbakar, area penyalaan di udara, tekanan ledakan maksimum, kategori campuran bahan peledak, energi penyalaan minimum, kandungan oksigen bahan peledak minimum, dan laju pembakaran normal juga ditentukan.

Saat menilai bahaya kebakaran semua padatan dan bahan menentukan kelompok mudah terbakar, suhu penyalaan. Untuk padatan dengan titik leleh di bawah 300 ° C, mereka juga menentukan: titik nyala, batas suhu pengapian uap di udara.
  Untuk bahan berpori, berserat dan curah, jika perlu, mereka juga menentukan suhu pemanasan sendiri, suhu membara selama pembakaran spontan, kondisi suhu penyalaan sendiri termal.
  Untuk bahan bubuk atau mampu membentuk debu, batas bawah dari pengapian suspensi aerospace, tekanan ledakan maksimum aerospace, energi pengapian minimum dari aerospace, kandungan oksigen ledakan minimum juga ditentukan.

Saat menilai bahaya kebakaran suatu zat  perlu untuk mempelajari sifat-sifatnya, untuk mengidentifikasi kemungkinan perubahannya dari waktu ke waktu dan ketika digunakan dalam kondisi tertentu. Khususnya, penting untuk diperhitungkan ketika zat tersebut bersentuhan dengan zat aktif lainnya selama pemanasan yang lama, penyinaran dan pengaruh eksternal lainnya, akibatnya sifat fisikokimia dapat berubah.

Saat menguji pembuatan kapal dan bahan padat lainnya untuk mudah terbakar, sekelompok bahan yang mudah terbakar awalnya terdeteksi metode tabung api.

Bahan dianggap mudah terbakar.jika, ketika diuji dengan metode tabung api, waktu untuk membakar sendiri atau membara melebihi 1 menit, dan penurunan berat sampel adalah 20%. Bahan yang mudah terbakar juga termasuk bahan yang terbakar secara independen dengan nyala api di seluruh permukaan sampel, terlepas dari penurunan berat badan dan waktu pembakarannya. Materi seperti itu tidak perlu diuji lebih lanjut.

Bahan yang memiliki penurunan berat badan kurang dari 20%, serta bahan yang kehilangan 20% atau lebih berat, tetapi membakar atau membara selama kurang dari 1 menit sendiri untuk penilaian akhir tingkat mudah terbakar dikenai tes tambahan pada metode kalorimetri.