Polymerforbrenning og materialer som reduserer brennbarheten

Klassifisering av faste brennbare materialer (TGM)

I henhold til GOST 12.1.044 ?? 89 «Brann- og eksplosjonsfare for stoffer og materialer» kalles faste materialer, hvis smelte- eller dekomponeringstemperatur overstiger 50 ° C, samt stoffer som ikke har en smeltetemperatur (tre, stoffer etc.).

TGM kan klassifiseres i henhold til flere kriterier:

1. kjemisk sammensetning
2. ved oppførsel ved oppvarming.

K hydrokarboner  inkludere naturlige, kunstige og syntetiske polymere materialer, som inkluderer karbon, hydrogen, nitrogen og oksygen. I henhold til strukturen av hydrokarboner ?? Disse materialene er homogene.

I en egen undergruppe er naturlige organiske stoffer, som er basert på cellulose. Disse inkluderer polymere materialer av vegetabilsk opprinnelse (tre, bomull, etc.), som i motsetning til kunstige og syntetiske polymerer ikke er homogene materialer, men en blanding av naturlige polymerer. Oppførsel i brannforhold av alle plantematerialer er lik, og av denne grunn er de forenet i en gruppe? cellulose materialer.

Organiske element forbindelser  ?? organiske stoffer, som inkluderer elementer som svovel, fosfor, silisium, halogenider og metaller. Under brannforhold danner organiske organiske forbindelser spesielt giftige stoffer og av denne grunn skiller de seg ut i en spesiell gruppe.

Uorganiske faste brennbare stoffer  ?? disse er metaller og ikke-metaller. Nesten alle metaller under normale forhold oksyderes i luft. Men bare de som kan antennes i luft fra en åpen kilde til antennelse av gjennomsnittlig kraft og som brenner seg selv etter at den er fjernet, anses å være brennbar. Alkaliske og jordalkalimetaller er blant de mest brennbare.

Ikke-metaller inkluderer fosfor, arsen, silisium, svovel. Mekanismen for deres tenning på mange måter ligner egenskapene ved forbrenning av metaller.

Som det fremgår av diagrammet, kan alle faste stoffer deles i to klasser i henhold til oppførselen når de blir oppvarmet: gassfri og gassende ved oppvarming.

De aller fleste kondenserte stoffer tilhører andre klasse. Når de blir oppvarmet, forgasser de seg, hvoretter en homogen forbrenning av forgasningsproduktene finner sted. I sin tur er gassdannende TGMer delt inn i to store grupper i henhold til måten de passerer inn i dampgasstilstanden. Faste brennbare stoffer som passerer inn i gassformen gjennom væskefasen (smelter under forhøyede temperaturforhold) kalles vanligvis TGM av den første typen.

Prosessen med tenning av TGM av det første slag gjentar prosessen med forberedelse og tenning av brennbare væsker. Deres brenning fortsetter i en homogen modus.

Faste brennbare materialer som passerer inn i dampgasstilstanden omgå væskefasen på grunn av sublimering eller termisk ødeleggelse av molekyler kalles TGM andre type. Ved brennende stoffer i denne gruppen er både homogen og heterogen forbrenningsform mulig.

Generelle lover og forbrenningstiltak TGM

Prosessene for dannelse og utvikling av forbrenning for faste brennbare materialer har mye felles med forbrenningsprosessene av gasser og væsker som vi studerte tidligere. Men, bortsett fra de generelle funksjonene, er det en rekke funksjoner på grunn av aggregering og forskjeller i struktur.

Tenk på mekanismen for antennelse av TGM. Når TGM kommer i kontakt med varme fra høye temperaturer, oppstår varmeveksling, og følgende prosesser skjer med materialet:

1. Oppvarming av overflatelaget til faseovergangstemperaturen (smelte- eller termisk dekomponering). Hvis dette materialet er av vegetabilsk opprinnelse, begynner fuktighet å fordampe først.
2. Ytterligere oppvarming fører til utbruddet av en faseovergang. Hvis det er en TGM av det første slag, skjer smelte og overføring av materialet i væskefasen, og smelten oppvarmes til koke- eller dekomponeringstemperaturen. Hvis dette materialet er den andre typen ?? Straks begynner prosessen med sublimering eller dekomponering med frigjøring av flyktige produkter.
3. Dannelsen av en brennbar damp-luftblanding og dens forvarming.
4. Selvantennelse av damp-luftblandingen etterfulgt av forbrenning.

Således, hvis det under forbrenning av en væske, blir varmeflussen som kommer til overflaten, kun konsumert for oppvarming og fordampning av væskefasen, deretter for faste stoffer, i tillegg er det nødvendig med kostnader for smelting og dekomponering.

På hvert trinn finner spesifikke fysisk-kjemiske prosesser sted som bestemmer systemets tilstand. Følgende soner samsvarer med disse stadiene:

hvor t 0, t fest, t h, t fjell ?? innledende temperatur, pyrolyse temperatur, tenntemperatur, forbrenningstemperatur, henholdsvis.

1. kilde material sone;
2. sone av materiale forvarming til temperaturen på fysisk-kjemiske transformasjoner;
3. det er en faseovergang hvor materialet smelter eller dekomponeres;
4. sone for dannelse av den brennbare blandingen og dens oppvarming til tenningstemperaturen;
5. sone av flammefronten, der det meste av varmeenergien slippes ut og maksimumstemperaturen blir observert;
6. sone av forbrenningsprodukter, hvor reaksjonsproduktene blandes med kald luft.

Dermed begynner brenningsprosessen av de fleste TGM med et homogent regime. Forbrenning preges av høy forplantningshastighet, kraftige konvektive strømmer og stråling.

TGM-tiden avhenger av formasjonshastigheten over overflaten av materialet av flyktige komponenter i en konsentrasjon som er større enn den nedre CPRP. Prosessen med dannelse av flyktige komponenter kommer med energikostnader og for materialer av forskjellig sammensetning begynner ved forskjellige temperaturer og fortsetter med forskjellig intensitet. Evnen til et materiale å motstå varmen uten å endre den kjemiske strukturen kalles termisk motstand av materialet.

Flamme spredt over TGM-overflaten

Etter tenning av TGM beveger flammefronten seg langs overflaten. Spredningen av forbrenning skjer på grunn av overføring av varme fra forbrenningssonen til materialets fremdeles ikke brennende områder. Varmeoverføring skyldes stråling, konveksjon og varmeledningsevne. Avhengig av forbrenningsforholdene, kan forholdet mellom varmemengdene som leveres av disse typer varmeoverføring, være forskjellig. Derfor er hastigheten på flammeformering over overflaten av TGM avhengig av brennevilkårene.

Den største innflytelsen på flammespredningens hastighet over overflaten av TGM utøves av følgende faktorer:

1. materialets natur, dets fysiske og kjemiske egenskaper (hastigheten for dannelse av flyktige produkter);
2. materiale fuktighet;
3. prøveorientering i rommet;
4. luftstrømshastighet og retning;
5. materialets innledende temperatur;
6. geometriske dimensjoner av prøven (tykkelse, dispersjon).

Brennende cellulosematerialer

cellulose  ?? Det er et polysakkarid med høy molekylvekt sammensatt av glukose molekyler.

Vurder oppførselen når du oppvarmer tre som det vanligste brennbare materialet.

Brenningen av tre er betydelig forskjellig fra forbrenning av væsker og gasser, og kan fortsette samtidig i flere moduser - homogen og heterogen. Ved forbrenning av tre kan man derfor skille to faser: 1) homogen (dvs. brennende) forbrenning av gassformige nedbrytningsprodukter og 2) heterogen forbrenning av den resulterende faste karbonresten.

Brennstoffet tar en kortere periode, men det frigjør omtrent 55-60% av all energi. Graden av heterogen forbrenning bestemmes av hastigheten hvor luft når overflaten.

ulmende

ulmende  ?? flamløs brenning av fibrøse og porøse materialer som danner en fast karbonrest når de oppvarmes. Dette er en spesiell forbrenningsmodus, når de brennbare gasser som dannes som følge av pyrolyse, ikke brenner, men det oppstår bare en heterogen forbrenning av karbonresten (overflateoksydasjon). Forfall oppstår på grunn av oksygen inneholdt i porene i materialet.

Materialer som kan smuldre omfatter et bredt spekter av materialer av vegetabilsk opprinnelse (papir, cellulosestoffer, sagflis), latexgummi, noen typer plast (polyuretanskum, skumfilmer). Materialer som kan smelte eller dekomponere for å produsere lite karbonrester, er ikke i stand til å smolte.

Brennstøv

støv  ?? et kolloidsystem bestående av en fast dispergert fase og et gassformet dispersjonsmedium, dvs. er en fast dispersjon (finmalt) i et gassformet medium.

Den dispergerte fase kan bestå av partikler av samme størrelse ( monodisperse system) eller partikler av forskjellig størrelse ( polydisperse system). Alle industrielle støv polydisperse.

Avhengig av den gjennomsnittlige partikkelstørrelsen, kan støvet stå i suspensjon i lang tid eller umiddelbart avgjøre etter en kort overgang til suspensjon.

Det dispergerte systemet, som er et støv som er suspendert i luften, kalles med aerosol. Det faste støvet kalles aerogel.

Selv i fast tilstand er hver enkelt partikkel av det knuste stoffet omringet på alle sider av en gass (luft) konvolutt.

Ved deres egenskaper opptar aerosoler en mellomliggende stilling mellom luftgelen og den homogene gass-luftblandingen. I tillegg til aerogeler er heterogene dispergerte systemer med samme faste fase, og deres oppførsel bestemmes av de fysisk-kjemiske egenskapene til denne faste fase. Med luftgassblandinger er aerosoler like ved at forbrenningen av de fleste forekommer med en eksplosjon, og de er preget av mange parametere som er typiske for gassblandinger.

Av støvets egenskaper som bestemmer brannfare, er de viktigste: dispersjon, kjemisk aktivitet, adsorpsjonskapasitet, tendens til elektrifisering.

Funksjoner av brennende airgel

De viktigste parametrene som karakteriserer brannfare i et luftgelegemer, er antennelsestemperatur og automatisk tenning.

Generelt er brenning av støv i fast tilstand på mange måter påminnet om brenning av fast brennbart materiale hvorfra dette støv oppnås. En karakteristisk egenskap ved airgel er dens evne til å bevege seg inn i en suspendert tilstand. Når de oppvarmes, strømmer alle preparatene som er karakteristiske for faste brennbare materialer, men deres strømningshastighet er høyere, noe som forklares av den utviklede overflaten, økt kjemisk aktivitet, redusert termisk ledningsevne av materialet som et resultat av sliping, økt støvadsorpsjonskapasitet. Dette medfører en kortere periode med induksjon av tenning, en høyere forplantningsgrad av forbrenning, samt en økt tendens til spontan forbrenning sammenlignet med utgangsmaterialet hvorfra støv ble oppnådd.

Oksidasjonsprosesser skjer samtidig både på støvlaget og i dybden. I dette tilfelle innebærer reaksjonen oksygen adsorbert på overflaten av materialet. Graden av oksidasjon under laget av brennbart støv er en størrelsesorden lavere enn på overflaten som et resultat brennende i dybden av støvavsetninger kan gå inn i en smoldering modus. Smuldrende støv er en stor fare, fordi 1) de frigjorte brennbare dekomponeringsproduktene kan akkumuleres i lukkede volumer, og forbrenning fra diffusjon kan bli kinetisk; 2) Selv med svak risting (turbulens), kan smuldrende massen selvstyre på grunn av kraftig tilførsel av oksygen og forårsake en eksplosjon av virvelstøv.

Spesielle egenskaper for aerosolforbrenning

Aerosoler er brennbare og brenner som gass-luftblandinger. Derfor er deres brannfare preget av de samme parametrene som gassluftblandinger: KPP, minimum tenningsenergi, maksimalt eksplosjonstrykk.

Aerosols tilbøyelighet til koagulasjon  (adhesjon) og avsetning skiller dem betydelig fra gass-luftblandinger. Denne egenskapen forårsaker høyere tenningsenergi  (to størrelsesordener høyere) enn for gassblandinger.

Hvis flammeutbredelse i gassblandinger skyldes oppvarming av den kalde blandingen på grunn av termisk ledningsevne, oppstår flammeformering i støvete luftblandinger på grunn av varme den kalde blandingen ved strålingutgitt av forsiden av flammen.

Inflammasjon og forplantning av en flamme i en aerosol oppstår bare dersom konsentrasjonen ligger innenfor området for antennelsestrinn.

Den laveste konsentrasjonen av støv i luften som blandingen er i stand til å antennes fra tenningskilden med den påfølgende spredning av forbrenning til hele volumet av blandingen kalles lavere konsentrasjonsgrense for flammeformering.

Den øvre konsentrasjonsgrense for flammeformering for støv eksisterer også og kan bestemmes under laboratorieforhold, men brukes ikke i praksis. Dette skyldes at konstant eksistens av aerosolkonsentrasjoner over øvre grense, når tenningen er utelukket, er umulig, og det vil alltid være et slikt øyeblikk når det som følge av nedbør vil støvkoncentrasjonen være i et eksplosivt område.

I aerosoltilstanden kan støv antennes og brennes i kinetisk modus, dvs. Med en eksplosjon er derfor NKPRP tatt som hovedparameter av brannfare. I fast tilstand kan støv spontant antennes og spontant antennes. Selvantennelsestemperaturen T St brukes derfor til å vurdere brannfareegenskapene til et luftgel.

Alt brennbart støv kan deles inn i to grupper og fire klasser:

Første gruppe ?? eksplosivt støv.  Støv i stand til kinetisk forbrenning og har en lavere konsentrasjonsgrense for flammeformering opp til 65 gram per kubikkmeter, inkludert.

1 klasse ?? det mest eksplosive støv med NKPRP 15 g / m og under;

2 klasse ?? eksplosivt støv med NKPRP fra 15 til 65 g / m;

Den andre gruppen ?? brennbart støv

3 klasse ?? det mest brannfarlige støvet med T St ikke høyere enn 250 ° C;

4 klasse ?? brennbart støv med en T st over 250 ° C.

NKPRP støvete systemer avhenger av en rekke faktorer, hvor hoveddelen er:

1. kraft fra;
2. støv fuktighet;
3. askeinnhold i materialet;
4. innholdet av flyktige komponenter;
5. ikke-brennbart gassinnhold;
6. støv dispersjon.

Den vitenskapelige teorien om forbrenning ble først utviklet av M.V. Lomonosov i 1756. For tiden er de generelt aksepterte teorier om forbrenning peroxidoksydasjonsteorien av akademiker A.N. Bach, utviklet av han i 1897, og kjedeteksten av akademiker N.N. Semenova, utviklet i 1927

I følge peroxidteorien for oksidasjon dannes peroksid av dette stoffet som et resultat av samspillet mellom det oksyderbare stoffet med oksygen. I reaksjonen kommer de opphissede oksygenmolekylene, hvis energi er høyere enn den gjennomsnittlige energien til molekylene til et stoff. Denne energien

AN Bach ringte aktiveringsenergien. Under virkningen av denne energien går oksygenmolekylene inn i en aktiv tilstand, som regnes som å bryte en av de to bindingene i oksygenmolekylet.

Molekyler kan aktiveres av ulike typer energi. Således skjer aktiveringen av klormolekylet under virkningen av lysenergi og oksygenmolekylet - under virkningen av termisk energi. Gruppen -O-O-, hvor atomer er bundet svakere enn i det frie molekylet, kombinerer med det oksyderbare stoffet, danner et peroksid - et sterkt oksidasjonsmiddel.

Kjedeteknikken for oksidasjon utvikler og utfyller peroksidet og tillater å forklare den kinetiske siden av fenomenet og årsakene til akselerasjonen av prosessen og måtene for aktivering av de reagerende substansene.

Det er for eksempel kjent at en blanding av hydrogen og klor, kokt i mørket, eksploderer i lyset. Den primære reaksjonen av kjeden

er dekomponeringen av klormolekylet i atomer ved å absorbere et kvantum av lys. Kloratomet reagerer med et hydrogenmolekyle for å danne et hydrogenatom og et HCl-molekyl. Hydrogenet dannet under reaksjonen reagerer med klormolekylet, regenerere kloratomet.

Følgelig forårsaker dannelsen av et enkelt kloratom en kjede av reaksjoner som stopper når, som et resultat av rekombination eller reaksjon med en urenhet, det aktive senter elimineres - et hydrogen- eller kloratom.

Forbrenning er en kjemisk oksidasjonsreaksjon, ledsaget av frigjøring av store mengder varme og vanligvis luminescens.

Brann - ukontrollert brenning, som skjer utenfor et spesielt fokus og forårsaker materiell skade.

Vanligvis brenner det i luften, og oksygen fungerer som et oksidasjonsmiddel. Det er imidlertid en rekke stoffer som kan brenne, kombinere med andre oksidanter. For eksempel brenner acetylen i klor, magnesium i karbondioksid, fosforantenner, reagerer med klor og brom etc. Acetylen, klorid nitrogen og en rekke andre gasser kan eksplodere under kompresjon, noe som resulterer i dekomponering av stoffet med utgivelse av lys og varme. Forbrenningsprosessen kan således forekomme ikke bare under den kjemiske reaksjonen av forbindelsen, men også under dekomponeringsreaksjonen.

Kjemiske forbrenningsprosesser blir vanligvis ledsaget av fysiske prosesser for overgangen av et brennbart stoff til en flytende og gassformig tilstand. For eksempel blir voks, paraffin og noen andre stoffer under virkningen av varme først omdannet til en væske, og deretter til damp, som brenner med en flamme utenfor det brennbare stoffet. Brennbare og brennbare væsker selv brenner ikke, men deres damper som dannes på overflaten under påvirkning av varme, brenner.

For å brenne et brennbart stoff i luft, er det nødvendig å ha oksygen (minst 14-15 volum% luft) eller et annet oksidasjonsmiddel og temperaturen der den kan brenne. Forbrenning kan oppstå ikke bare på grunn av oksygen i luften, men også på grunn av oksygen som finnes i sammensetningen av andre

stoffer og lett frigjøres fra dem (peroksider, klorater, nitrat, etc.).

Brenningsprosessen fortsetter mer intensivt, desto større er det spesifikke kontaktområdet for det brennbare stoffet med oksidasjonsmidlet (papirkuttene brenner mer intensivt enn papirbunndyrene) og jo høyere oksidasjonsmidlets konsentrasjon, temperatur og trykk. Hvis du eliminerer minst en av årsakene til forbrenning, stopper prosessen.

Under branner, når temperaturen 1000-1300є, og i noen tilfeller, for eksempel når brennende magnesium legeringer, - 3000і.

Eksplosjon, detonasjon, blits, brann, spontan forbrenning, tenning, selvantennelse er alle typer forbrenning.

Eksplosjonen  - ekstremt rask kjemisk transformasjon, ledsaget av frigjøring av energi og dannelse av komprimerte gasser som er i stand til å utføre mekanisk arbeid. Dette arbeidet er gjort som et resultat av utseendet på en sjokkbølge - en plutselig forandring i trykkutbredelse i et medium med en supersonisk hastighet.

Forplantningen av en eksplosjon på grunn av passasje av en sjokkbølge gjennom et stoff og strømmer til et gitt stoff under givne forhold med konstant supersonisk hastighet (i størrelsesorden tusen meter per sekund) kalles detonasjon.

Eksplosive blandinger av brennbare gasser og damper (ved en viss konsentrasjon i luften) - bensin, toluen, etylalkohol, aceton, etylacetat etc. - kan produseres i produksjonsbutikker med dybde- og fleksografisk utskrift, malingsavdelinger, produksjonsavdelinger av fotopolymerformer og ladning. batterier. Dette kan oppstå i fravær av et effektivt ventilasjonsanlegg, brudd på teknologi, inkonsekvens av elektriske installasjoner med EMPs krav, etc. Eksplosive blandinger med luft dannes også av suspendert støv av stivelse, papir, aluminium, magnesium, kolofonium, skallak, etc. Den farligste er støv, som danner eksplosive blandinger med

luft i konsentrasjoner opptil 15 (aluminium, kolofonium, skallak, etc.).

blitz  - rask forbrenning av den brennbare blandingen, ikke ledsaget av dannelse av komprimerte gasser. I dette tilfellet frigjøres ikke nok varme til å danne en ny konsentrasjon av dampene i den brennbare blandingen, og brenningen stopper.

tenning- forekomsten av forbrenning under virkningen av tenningskilden

Spontan forbrenning  - fenomenet med en kraftig økning i eksoterme reaksjoner, som fører til forekomst av en brennende substans (materiale, blanding) i fravær av en antennekilde. Spontan forbrenning kan være termisk, mikrobiologisk og kjemisk.

Termisk spontan forbrenning skjer når en ekstern oppvarming av et stoff (materiale, blanding) overstiger dens antennelsestemperatur, dvs. Den laveste temperaturen der selve oppvarming oppstår. For eksempel begynner eik, furu, gran og varer laget av det ved en omgivelsestemperatur på over 100 ° C å selvoppvarme seg - dets ustabile forbindelser dekomponerer. Ved 230-270C blir nedbrytning akselerert, og oksidasjon begynner. Prosessen med dekomponering av tre er eksoterm, og hvis varmen som frigjøres under oksidasjon, overstiger varmeoverføringen til miljøet, fører akkumulering av varme til spontan forbrenning.

For å forhindre termisk spontan forbrenning er det nødvendig å beskytte brennbare stoffer og materialer fra virkningen av eksterne varmekilder.

Mikrobiologisk spontan forbrenning oppstår som følge av selvoppvarming, som skjer under påvirkning av mikroorganismens vitale aktivitet i massen av et stoff (materiale, blanding). For mikrobiologisk spontan forbrenning pleier stoffer av vegetabilsk opprinnelse (hovedsakelig ikke tørket) - hø, halm, sagflis, blader, våt løs torv, etc.

Kjemisk spontan forbrenning skjer som følge av kjemisk interaksjon av stoffer. For eksempel kan noe brunt og svart kull, stablet inn i hauger, på grunn av oksidasjon og adsorpsjon, selvvarme, og hvis det ikke er nok varmeoverføring til miljøet, kan det antennes spontant. Hvis du fukter fibrøse eller knuste materialer (for eksempel bomullsull, filler, tre eller til og med metallssag) med vegetabilske oljer eller animalske fett, fordeles de i et tynt lag over den store overflaten av disse materialene, og deretter intensivt oksideres og polymeriseres, som er ledsaget av betydelig varmeproduksjon. Oljert fibrøst materiale, brettet i en haug, har lav varmeoverføring til omgivelsene. Derfor bidrar den akkumulerte varmen til å akselerere prosessen med oksidasjon og polymerisering, samt ytterligere temperaturøkning. Så snart temperaturen på det oljede materialet når oljetennens antennelsestemperatur, vil det selvantennne.

Mineraloljer (raffinerte petroleumsprodukter) er ikke utsatt for spontan forbrenning.

betennelse  - Dette er en brann, ledsaget av en flammes utseende.

Selvantennelse  - Spontan forbrenning, ledsaget av en flammes utseende.

I praksis av industrielle bedrifter er det kjent med tilfeller av spontan forbrenning av oljede rensematerialer og overalls stablet i en haug; lederin, hvis topplag inneholder linfrøolje.

Noen kjemikalier kan antennes spontant eller forårsake at andre stoffer antennes i luften, når de utsettes for vann og når de blandes med hverandre.

Som et resultat av oksidasjonsreaksjonen, særlig i nærvær av fuktighet, utløses visse metallpulver (aluminium og sink)

derfor må de lagres i hermetisk lukkede beholdere.

Kalsium- og alkalimetallkarbider, hydrider av alkali- og jordalkalimetaller, etc., er stoffer som forårsaker forbrenning under vannpåvirkning. Disse stoffene utsender vanligvis brannfarlige gasser som, når de oppvarmes av reaksjonsvarmen, er selvantennende.

Klor og andre halogenider, salpetersyre, kromsyreanhydrid, blekemiddel, natrium- og kaliumperoksid etc. kan være spontant antennelige når de blandes med hverandre. Noen av disse oksidasjonsmidlene, når de blandes med organiske stoffer ved normale temperaturer, kan forårsake spontan forbrenning . Andre antennes spontant når de blir utsatt for en blanding av et oksidasjonsmiddel med brennbart stoff, svovelsyre eller salpetersyre, ved støt eller varme.

Stoffer som er selvantennende i luften omfatter fosfor, sink og aluminiumstøv, sulfider, karbider av alkalimetaller, etc.

Tilstrekkelig til selvantennelse av stoffer og materialer når det utvikles tiltak for brannforebygging under lagring, transport, tørking, utførelse av teknologisk drift mv.

Listen over indikatorer som kreves for å vurdere brann- og eksplosjonsfare og brannfare for stoffer og materialer, avhengig av aggregeringsnivå, er gitt i tabell. 1 i vedlegget til føderal lov "Tekniske forskrifter for brannskrav. Federal Law of the Russian Federation 123 ".

Hovedindikatorene for å vurdere brannfare for væsker er: en brennbarhetsgruppe; flash punkt; flammepunkt og konsentrasjonsgrenser for tenning. Hovedindikatorene ved vurdering av brannfare for faststoffer og materialer er brennbarhetsgruppen; antennelsestemperatur, selvantennelsestemperatur, tendens til spontan forbrenning.

Brennbarhetsgruppe. Stoffer og materialer er delt av brennbarhet i tre grupper: ubrennbar, dvs. ikke i stand til å brenne i luften av vanlig sammensetning; sakte brennende, som kan antennes og brenne i nærvær av en antennelseskilde, men kan ikke brenne seg selv når den fjernes; brennbar, antennelse fra tenningskilden og fortsetter å brenne når den fjernes. Brennbare materialer er i sin tur oppdelt i brannfarlig, dvs. de som antenner fra en tenningskilde av mindre energi (en kamp, ​​en gnist, etc.) uten forvarming, og er svære å antennes, som antennes bare fra en relativt kraftig tenningskilde.

Flammepunktet er det laveste (under betingelsene for spesielle tester) temperaturen av et brennbart stoff, hvor damp og gasser dannes over overflaten, som er i stand til å blinke i luften fra tenningskilden, men formasjonshastigheten er fortsatt utilstrekkelig for etterfølgende brenning.

Begrepet "flammepunkt" refererer vanligvis til brannfarlige væsker, men noen faste stoffer (kamfer, naftalen, fosfor, etc.) som fordamper ved normal temperatur, er også karakterisert ved et flammepunkt. Jo lavere flammepunktet av en brannfarlig væske, desto farligere er det når det gjelder brann.

Ifølge Ormandy og Gravens regel er flammepunktet

t i = t kip. Kh K

hvor er kokepunktet, hagl. K; K er en koeffisient lik 0,736.

I henhold til brannfare, avhengig av flammepunktet, er brennbare væsker delt inn i to klasser:

Grad 1 - brannfarlige væsker (brennbare væsker) - bensin, toluen, benzen, aceton, metyl og etylalkoholer, eter, parafin, terpentin, etc .;

2. klasse - brannfarlige væsker (GJ) - mineraloljer, bensinoljer, formalin, etc .;

Antennelsestemperaturen er temperaturen til et brennbart stoff der det avgir brennbare damper og gasser med en slik hastighet at det oppstår en jevn forbrenning etter tenning fra en antennekilde.

Selvantennelsestemperatur er den laveste temperaturen på et stoff (materiale, blanding), hvor eksoterme reaksjoner øker kraftig, noe som resulterer i brenning med dannelse av en flamme.

Selvantennelsestemperaturen er ikke konstant, selv for samme stoff. Det avhenger av oksygenkonsentrasjonen i luften, trykket, varmeoverføringsforholdene til miljøet, etc. For eksempel, automatisk antennelsestemperaturen av brennbare gasser og damper varierer fra 300-700С, tre, torv, papir, papp - 250-400, celluloid - 140-180, vinyl plast - 580, gummi - 400.

Konsentrasjonsgrensene for tenning er minimums- og maksimumskonsentrasjonene av tenningsområdet, dvs. konsentrasjonsområder av et brennbart stoff, hvor blandingene med et gitt oksidasjonsmiddel (vanligvis luft) er i stand til å antennes fra tenningskilden med den påfølgende spredning av forbrenning gjennom blandingen, vilkårlig langt fra tenningskilden. For aceton er den lavere konsentrasjonsgrense for antennelse (eksplosjon) 2,6%, og toppen er 12,2% (volum), henholdsvis bensin A-76, 0,76% og 5,03% for etylalkohol - 3, 3% og 18,4%, naturgass 5% og 16%, etc.

Jo større den lavere konsentrasjonsgrense for tenningen og jo større gapet mellom nedre og øvre grense for antennelse, desto større eksplosjonsfare for brennbare gasser, damper og støv. Dermed er eksplosjonsfaren direkte proporsjonal med størrelsen på tenningsområdet.

Branner klassifiseres etter type brennbart materiale og er delt inn i følgende klasser.

Branner av faste brennbare stoffer og materialer (A).

Brann av brennbare væsker eller smeltbare faste stoffer og

materialer (B).

Brann av gasser (C).

Branner av metaller (D).

Brann av brennbare stoffer og materialer av elektriske installasjoner som er under spenning (E).

Brann av nukleare materialer, radioaktivt avfall og radioaktive stoffer (F).

En vesentlig faktor som hindrer innføring av forskjellige polymere materialer er deres brannfare på grunn av brennbarhet og tilhørende prosesser.

brennbarhet- Dette er et brennende brennstoff initiert av tenningskilden og fortsetter etter fjerning. For å vurdere brannfare for et stoff bestem antennelsestemperaturen. Blant termoplastene er de høyeste nivåene for CPVC 482 ° C, og også for polypropylen 325 ° C.

Oksygenindeksviser prosentandelen oksygen som trengs for å opprettholde en brennende substans. Oksygeninnholdet i atmosfæren er 21%, og oksygenindeksen CPVC 60 - det vil si at brenningen av dette materialet kan forekomme med en ekstra tilførsel av 39% oksygen. Derfor er dette materialet referert til som "selvslukkende". Dette skiller dette materialet fordelaktig fra andre termoplaster, som polypropylen og polyetylen, hvis oksygenindeks er 17, og derfor fortsetter forbrenningen etter tenning. I slike tilfeller er dannelsen av brennende dråper, som tjener som en ytterligere antennekilde, en stor fare. Når det gjelder CPVC, smelter ikke materialet og det dannes ikke varme dråper.

toksisitet. Toksisiteten av stoffer dannet under forbrenning er en uønsket faktor for menneskelig sikkerhet. Det er mindre, jo lavere prosentandel av røyk og hovedforbrenningsprodukter - CO og CO2.
  Tilknyttede forbrenningsprosesser:
   - utslipp av røyk under forbrenning og eksponering for flamme,
   - giftighet av forbrenningsprodukter og pyrolyse - dekomponering av stoffet under påvirkning av høye temperaturer,
   - Brannmotstand av et materiale eller produkt - Evnen til å opprettholde fysiske og mekaniske egenskaper (styrke, stivhet) og funksjonelle egenskaper ved eksponering for en flamme.
  Derfor er reduksjon av brennbarheten av polymere materialer oppgave å optimalisere komplekse egenskaper av materialet som opprettes.
Naturen til de fleste polymere materialer er slik at de ikke kan gjøres helt brannsikre. Det eneste som kan gjøres er å redusere deres evne til å brenne og opprettholde brenning. Til dette formål brukes tilsetningsstoffer som hindrer tenning og reduserer flammespredningshastigheten - flammehemmere.

Fig. № 1. Ordningen for forbrenningsprosessen

Forbrenning av polymerer er en meget kompleks fysisk-kjemisk prosess (skjema 1), som omfatter kjemiske reaksjoner under polymerdegradering, samt kjemiske reaksjoner for omdannelse og oksidasjon av gassformige produkter, med intensiv varmefrigjøring og masseoverføring. Som et resultat av kjemiske reaksjoner dannes to typer forbrenningsprodukter - brennbare og ikke-brennbare gasser og aske (karbonholdige eller mineralske). Tabell 1 viser antennelsestemperaturen til polymerer og deres dekomponeringsprodukter i forbrenningsprosessen.

Tabell nummer 1 .

Under forbrenningen av organiske polymere materialer er oksydasjonsmidlet luft oksygen, og hydrogen og karbonholdige gassformige produkter med ødeleggelse av polymeren er brennbare. Ved oppvarming dekomponerer makromolekylene lett i mettet og umettet hydrokarboner med lav molekylvekt, som gjennomgår eksoterme oksidasjonsreaksjoner, det vil si at reaksjonen ledsages av varmeutslipp.
  Under forbrenningen av polymerer er det også observert kritiske fenomen som er karakteristiske for forbrenningsprosesser generelt. Reduksjon av flammetemperaturen av en eller annen grunn fører til en hoppaktig overgang fra en oksidasjonsmodus - forbrenning - til en annen, til meget langsom oksidasjon. Disse modusene varierer i hastighet med mange størrelsesordener. Derfor kan vi snakke om eksistensen av kritiske forhold som definerer grensene for mulig brenning av dette materialet. Det skal bemerkes at disse forholdene avhenger av geometrien til prøvene og flammen, temperaturen til polymeren og det gassformige medium, og er ikke absolutte egenskaper av dette materialet.
Et av de mest karakteristiske eksemplene på den praktiske bruken av kritiske fenomener i forbrenningen av polymerer er en eksperimentell metode for å vurdere deres brennbarhet, først foreslått av den britiske forskeren Martin.

Prøven settes på brann fra oven med en spesiell gassbrenner, hvoretter brenneren fjernes, og prøven fortsetter å brenne på egen hånd, brenner nesten til slutten, eller faller raskt ned. Slike eksperimenter utføres med en annen sammensetning av gassatmosfæren, det vil si et annet forhold mellom oksygen og nitrogen. Den kritiske oksygenkonsentrasjonen i blandingen (i volum%), Over hvilken uavhengig forbrenning er mulig, og ikke lavere, kalles oksygenindeksen (CI) og karakteriserer brennbarheten til dette materialet. Den fysiske essensen av metoden er at når oksygenkonsentrasjonen senker, øker varmekonsumet for oppvarming av den inerte gass, nitrogen, flammetemperaturen avtar, som bestemmer de kritiske forholdene for forbrenning. For tiden er denne metoden mye brukt over hele verden.

Tabell nummer 2 .

Klassifisering av graden av brennbarhet av materialer i henhold til metoden fra Martin

For øyeblikket nærmer overgangen til EØF til en enkelt standard av byggevarer, vedtatt i 2001, ferdigstillelse. I denne standarden bestemmes brennbarheten av bokstavene i alfabetet: A ( nonflammable), E ( kortsiktig brannmotstand) og F ( ikke-brennbare materialer).

Flammehemmere er delt inn i 3 store grupper.:

Tilskudd av den første typen   brukes hovedsakelig for reaktoplast (epoksy, umettet polyester og lignende harpikser). Dibromonopentylglykol (DBNPG) brukes hovedsakelig for polyesterharpikser, og organiske fosforforbindelser er anerkjent som det beste systemet for epoksyharpiks. Disse forbindelsene er innebygd i det kjemiske nettverket av termoplast, og dekker ikke de fysiske og mekaniske egenskapene til produktene.
Tilskudd av den andre typen   Forbrenningen av polymeren stoppes på et tidlig stadium, det vil si på scenen av termisk dekomponering, ledsaget av utslipp av brennbare gassformige produkter.
Den utluftende prosessen består av en kombinasjon av koksdannelse og skumdannelse av overflaten av den brennende polymeren. Det resulterende skumcellulære kokslaget, hvis tetthet avtar med økende temperatur, beskytter det brennende materiale mot virkningen av varmestrøm eller flamme.
Type 3 kosttilskudd   brukes til termoplast, termosetter og elastomerer.
  Det finnes flere typer slike additiver, hvorav tre er mest vanlige:
   halogen;
   fosfor;
   metallhydroksider.

Effektiviteten av halogenholdige flammehemmere øker i F-Cl-Br-I-serien. Ofte brukes klor og bromholdige forbindelser som flammehemmere, da de gir det beste pris / kvalitetsforhold.

Bromholdige flammehemmere, er mye mer effektive enn klorholdige, siden deres forbrenningsprodukter er mindre volatile. I tillegg gir klorholdige flammehemmere klor i et bredt temperaturområde, derfor er innholdet i gassfasen lavt, og bromholdige flammehemmere dekomponerer i et smalt temperaturområde, og gir dermed den optimale konsentrasjonen av brom i gassfasen. Flammehemmere med bromforbindelser blir enkelt resirkulert på grunn av det høye nivået av varmebestandighet.

Klorholdige flammehemmere: inneholder en stor mengde klor og opptrer i gassfasen. Hyppigst brukt i kombinasjon med antimonoksider som synergist. De er relativt billige, ikke dekomponeres under lysets virkning, men for å oppnå ønsket klasse brannsikkerhet krever en stor prosentandel av inngangen til polymeren. De er mindre termostabile i forhold til bromholdige brannhemmere, men har en tendens til å forårsake alvorlig korrosjon av utstyr.

Fosforholdige flammehemmere. Fosforholdige forbindelser kan være organiske og uorganiske. De er aktive i gass eller kondensert fase, og noen ganger i begge.
  Nomenklaturen av fosforholdige forbindelser er ganske bred, og til en begynnelse kan du dele dem i 2 grupper - halogenholdige og halogenfrie.
  Fordelen med forbindelser som inneholder halogen og fosfor er at deaktivering av de aktive radikaler H * og OH * ved å spalte halogenet, radikalerne deaktiveres, og for det andre bidrar til dannelsen av karboniserte strukturer ( sot, aske).

Synergistiske blandinger. De fleste halogenholdige flammehemmere brukes i form av synergistiske blandinger med antimonoksider. Antimonoksid i seg selv forsinker ikke brenning, da det smelter ved temperaturer over antennelsestemperaturene på de fleste plastmaterialer. Imidlertid, blandet med halogenholdige forbindelser danner antimonoksyd halogenider og hydroksyhalogenider av antimon, som er i en gassformet tilstand ved antennelsestemperaturen og fortynnede brennbare gasser. I tillegg virker halogenider og hydroksyhalogenider som OH * radikalfangere som ligner virkningen av HC1 og HBr. Antimonoksider brukes ofte til å øke PVC-brannmotstanden, på grunn av den synergistiske effekten med klor inneholdt i utgangspolymeren. Det anbefales ikke å bruke antimonoksider i gjennomsiktige og gjennomskinnelige produkter. I dette tilfellet og for fremstilling av produkter med forbedrede elektriske isolerende egenskaper, kan jernoksid brukes som synergist. Omfattende studier har vist at antimonoksid ikke er kreftfremkallende.

Kriterier for valg av halogenholdig flammehemmende middel.

Ved valg av flammehemmende er hovedfaktoren: type polymer, krav til brennbarhet og dens oppførsel under polymerbehandling - dens varmebestandighet, smeltepunkt og kvaliteten på dispersjonen i polymeren.
  Effektivitet av flammehemmere er ikke avhengig  på graden av deres dispersjon eller oppløselighet i polymeren, siden de fleste reaksjonene forbundet med inhibering av forbrenning forekommer i gassfasen. Det bestemmes av diffusjonshastigheten av halogenradikaler og frekvensen av deres interaksjon med frie radikaler.

Men det er nødvendig å ta hensyn til effekten av flammehemmende på fysisk-mekaniske, elektriske og andre egenskaper bestemt av sluttbruk av produktet. Innføringen av flammehemmere fører vanligvis til en viss reduksjon i fysikkomekaniske, dielektriske og andre operasjonelle og teknologiske egenskaper av materialer.

Det er her den viktige faktoren for uniform dispersjon er. Videre anbefales det å velge et flammehemmende middel slik at halogenradikaler dannes ved samme temperatur som de brennbare produktene av pyrolysen av polymeren. Dermed vil frie radikale avfettingsmidler være i gassfasen samtidig med drivstoffet, som vil sikre maksimal effektivitet av flammehemmende virkningen. Graden av dannelse av halogenradikaler bør være slik at opptaket av aktive radikaler kan forekomme i løpet av hele tiden at overflatetemperaturen forblir over antennelsestemperaturen til flyktige stoffer.

Andre flammehemmere .

Metallhydroksider .

Aluminium og magnesiumhydroksider opptar førsteplassen blant flammehemmene når det gjelder bruk (mer enn 40% av det totale volumet av flammehemmere). Dette skyldes deres lave kostnader sammenlignet med halogen- eller fosforbaserte systemer.

Handlingsmekanismen. Metallhydroksider under påvirkning av høye temperaturer dekomponerer med frigjøring av vann. Dekomponeringsreaksjonen er endotermisk (ledsaget av varmeabsorpsjon), som fører til avkjøling av substratet til temperaturer under flammepunktet. Vanndannelsen bidrar til fortynning av brennbare gasser som frigis under dekomponering, svekker effekten av oksygen og reduserer forbrenningsgraden. Effektiviteten av hydroksyder er direkte proporsjonal med innholdet i polymeren.

Magnesiumhydroksid (MH)   - er et hvitt pulver med en partikkelstørrelse på fra 0,5 til 5 mikrometer. For å oppnå den passende flammehemmende effekt blir det innført i mengden 50-70 vekt% av polymeren. Magnesiumhydroksyd er dyrere enn aluminiumhydroksyd, så bruksvolumet er mye mindre. Men den har en ubestridelig fordel - den har en høyere varmebestandighet (opptil 3000 0 С), derfor kan den brukes til behandling av strukturelle termoplaster. Den brukes hovedsakelig i polypropylen, ABS plast og polyphenylidenoxid. Det anbefales ikke å bruke dette brannhemmet i termoplastiske polyestere (PET, PBT), da det akselererer nedbrytningen av slike polymerer. Bildene viser en mikrograf av en partikkel av magnesiumhydroksyd og en polymerskumkoks med magnesiumhydroksyd.

Aluminiumhydroksyd (ATH) - Den brukes i elastomerer, termoplast og termoplast. Den dekomponerer ved temperaturer på 190 - 2300С avhengig av partikkelstørrelsen (0,25-3 mikron). Et av de viktigste anvendelsesområdene er å øke brannmotstanden av styren-butadien latex som brukes til fremstilling av teppebelegg. Det er også mye brukt til produksjon av ikke-brennbare elastomerer for kabelisolasjon, transportbånd, takmaterialer og slanger. Kan brukes til å forbedre brannmotstanden av umettede polyestere. Dette brannhemmende middel er mye brukt i polyolefiner, PVC, termoplastiske elastomerer.   Den høyeste effektiviteten observeres ved bruk av aluminiumhydroksyd i oksygenholdige polymerer - PET, PBT, PA.

Melamin og dets derivater   - Et lite, men ganske raskt utviklende markedssegment.

Den inneholder melamin, dets homologer og salter med organiske og uorganiske syrer (borsyre, cyanurinsyre og fosforsyre). Den viktigste produsenten av tilsetningsstoffer av denne typen er DSM. Ved bruk av melaminholdige flammehemmere skjer endotermisk dekomponering ved fortynning av gasser, absorpsjon av aktive radikaler med dannelse av karbonstrukturer. Videre er melaminholdige forbindelser billige, ikke-giftige og ikke forårsaker utstyrskorrosjon.
  For tiden brukes denne klassen av brannhemmere hovedsakelig i skum og termoplastiske polyuretaner, polyamider. Melaminholdige flammehemmere for polyolefiner og termoplastiske polyestere utvikles også.

nanocompositeshar mange fordeler over tradisjonelle flammehemmere. Små mengder modifiserte lagdelte silikater brukes som fyllstoffer. Dermed er deres mekaniske egenskaper det samme som for ufylte polymerer. Behandlingen av nanokompositter er veldig enkel, mens nanokomposittene ikke inneholder halogener og betraktes som et miljøvennlig alternativ.
Mekanismen for flammeundertrykkelse gjennom innføring av silikat nanokompositter er basert på dannelsen av et karbonlag og dets struktur. Det karbonholdige laget isolerer basepolymeren fra varmekilden og danner dermed en barriere som reduserer frigjøringen av flyktige produkter under forbrenningsprosessen. Selv om flammeundertrykkelse er et relativt nytt anvendelsesområde for nanokompositter, er de meget viktige som fyllstoffer for å lage relativt flammefaste polymerer med forbedrede egenskaper. Kombinasjoner av organisk alumina med andre flammehemmende fyllstoffer, som aluminiumhydroksyd, viser også lovende egenskaper.

Den brukes vanligvis i kombinasjon med fosforholdige forbindelser, antimonoksider eller metallhydroksider, som lager et substrat for et lag utvidet grafitt. Ulempen med grafitt er svart farge og elektrisk ledningsevne, noe som begrenser bruken av det.

Trender i flammehemmende markedet.

Det globale markedet for flammehemmere er estimert til ca 30% av det totale forbruket av tilsetningsstoffer i polymerer (unntatt pigmenter og fargestoffer). Strukturen til brannhemmende markedet er som følger:

Indikatorer for brannfarlige stoffer.Visse indikatorer er nødvendige for en fullstendig vurdering av brannfare for faste stoffer og materialer, samt væsker og gasser.

Antennelsestemperaturkalles den laveste temperaturen av et brennbart stoff, hvor det avgir brennbare damper eller gasser med en slik hastighet at stoffet etter brennstoff fra en ekstern antennekilde brenner jevnt. Antennelsestemperaturen er en indikator for brannfare bare for brennbare stoffer og materialer, da det karakteriserer deres evne til å brenne selvstendig.

Selvantennelsestemperatur  kalt den laveste temperaturen til et stoff (eller dets blanding med luft), hvor det skjer en kraftig økning i eksoterme reaksjoner, hvilket fører til forekomst av brennende brann.

Tenntemperaturen til gasser og damper tas i betraktning i følgende tilfeller:

klassifisering av gasser og damper av brannfarlige væsker ved eksplosjonsgrupper for å velge type elektrisk utstyr (med referanse til standard automatisk antennelsestemperatur);

valget av temperaturforhold for sikker bruk av et stoff når det blir oppvarmet til høye temperaturer (i dette tilfellet brukes den minimale automatisk antennelsestemperatur);

beregning av maksimal tillatt oppvarmingstemperatur for ikke-isolerte overflater av prosess, elektrisk og annet utstyr;

undersøk årsaken til brannen hvis det er nødvendig å avgjøre om et stoff kan antennes fra en oppvarmet overflate.

Forhold til spontan forbrenningkarakteriserer muligheten for en rekke stoffer og materialer til å antennes spontant når de oppvarmes til relativt lave temperaturer eller kontakt med andre stoffer, så vel som når de utsettes for varme generert av mikroorganismer under prosessen med deres vitale aktivitet. I henhold til dette er termisk, kjemisk og mikrobiologisk spontan forbrenning skilt.

Tendens til termisk spontan forbrenning  karakterisert ved temperaturer av selvoppvarming og smoldering, samt avhengigheten av temperaturen i mediet hvor spontan forbrenning observeres, på størrelse og form av prøven. Tilnærming til spontan forbrenning ivaretas ved utvikling av brannforebyggende tiltak.

Selvoppvarmingstemperatur  er den laveste temperaturen hvor praktisk talt skillebare eksoterme oksidasjons- og dekomponeringsprosesser forekommer i et stoff eller materiale som kan føre til spontan forbrenning.

Oppvarming til selvoppvarmingstemperatur, den laveste temperaturen til et stoff, kan potensielt utgjøre brannfare. Temperaturen til selvoppvarming er tatt i betraktning når betingelsene for sikker, langsiktig (eller konstant) oppvarming av stoffet fastsettes.

Sikker oppvarmingstemperatur  dette stoffet eller materialet (uavhengig av prøvestørrelsen) bør betraktes som en temperatur som ikke overstiger 90% av verdien av selvoppvarmingstemperaturen.

Smolderingstemperaturkalles den kritiske temperaturen til et fast stoff hvor hastigheten til selvoppvarmingsprosessen øker dramatisk, noe som fører til utseendet til en smolende ild. Temperaturen på smoldering er tatt i betraktning når man undersøker årsakene til branner, bestemmer de sikre forholdene for oppvarming av faste materialer, etc.

Tenk på egenskapene til oksidasjonsprosessen av selvantennende substanser av vegetabilsk opprinnelse, fossilt kull, olje og fett, kjemikalier og blandinger.

Blant de selvantennende stoffene av planteopprinnelse inkluderer  måltid, fiskemel, hø, oljekaker etc. Våt planteprodukter, som fortsetter aktiviteten til mikroorganismer, er spesielt utsatt for spontan forbrenning.
Tilstedeværelsen av fuktighet i planteprodukter ved visse temperaturer er ledsaget av multiplikasjon av mikroorganismer, intensiveringen av deres vitale aktivitet som forårsaker en økning i temperaturen. Plantemat er dårlige ledere av varme, slik at de ytterligere øker temperaturen.
Under forhold som er gunstige for varmeakkumulering: En betydelig masse planteprodukt, for eksempel hø eller oljekake i taket, temperaturen kan nå 70 ° C.

Ved denne temperaturen dør mikroorganismer og deres dekomponering ledsages av en ytterligere temperaturøkning med dannelse av porøst kull, som er i stand til å absorbere damp og gasser i et stort volum.
Denne prosessen er også ledsaget av varmeutløsning og en gradvis økning i temperaturen til 100-130 ° C, hvor dekomponeringen av nye forbindelser oppstår ved dannelse av porøst kull. Ved en temperatur på 200 ° C nedbrytes cellulose, som er en del av planteprodukter, og en ny type kull dannes som kan oksidere intensivt. Prosessen med oksidasjon av kull fører til en ytterligere økning i temperatur, opp til forbrenningen.

Kull produsert ved termisk dekomponering av celluloseholdige materialer, slik som trekull, kan også antennes spontant.  Og dette skjer umiddelbart etter produksjonen. Over tid reduseres dets evne til å absorbere damp og gasser, noe som resulterer i at trekull, som lenge har vært i luften, mister sin tendens til selvantennelse.

Noen typer fossilt kull kan oksydere ved lave temperaturer og absorbere oksygen fra luft og andre gasser eller damper. Men hovedårsaken til spontan forbrenning er oksydasjonen av kull. Kullabsorpsjon av damp og gasser er også ledsaget av en økning i temperaturen.
Unge kullholdige fuktighet har den høyeste absorpsjonskapasiteten. Så inneholder nybrent brunkul 10-20% hygroskopisk fuktighet og magert - ca 1%, slik at sistnevnte er mer motstandsdyktig mot spontan forbrenning. En økning i fuktighet forårsaker en økning i temperaturen av kullet til 60-75 ° C, og ytterligere varme frigjøres på grunn av oksydasjon av det organiske materiale.

Utvikling av prosessen med selvantennelse av fossilt kull  Avhenger av graden av knusing: jo finere kullet er, desto større overflateabsorpsjon og oksidasjon, desto større strømningshastighet, desto mer varme blir frigjort.

Ofte er årsaken til brannen spontan forbrenning av fett og oljer av mineral, vegetabilsk eller animalsk opprinnelse.med hvilke fibrøse materialer og stoffer er impregnert.

Mineraloljer (motor, diesel, transformator) er en blanding av mettede hydrokarboner og kan ikke antennes i ren form. Deres spontane forbrenning er mulig i nærvær av urenheter av vegetabilske oljer. Vegetabilske oljer (hamp, linfrø, solsikke, bomullsfrø) og oljer av animalsk opprinnelse (smør) er en blanding av glyserider av fettsyrer.

Mange kjemikalier og deres blandinger er i stand til selvoppvarming når de kommer i kontakt med luft eller fuktighet. Disse prosessene slutter ofte ved spontan forbrenning.

Av deres evne til selvantennelse er kjemikalier delt inn i tre grupper:

Første gruppe.

Stoffer som tenner spontant i kontakt med luft(aktivert karbon, hvitt fosfor, vegetabilske oljer og fettstoffer, svovelmetaller, aluminiumpulver, alkalimetallkarbid, pulverisert jern, sink, etc.).
Oksidasjonen av visse stoffer i denne gruppen, forårsaket av deres interaksjon med vanndamp i luft, ledsages av utgivelse av en stor mengde varme og fortsetter så fort at det snart blir til forbrenning eller eksplosjon. For andre stoffer fortsetter selvoppvarmingsprosessene i lang tid (for eksempel vil prosessen med automatisk antennelse av hvite fosforendene brennes etter noen sekunder, og prosessen med selvantennelse av tilberedt aktivert karbon varer i flere dager).

Andre gruppe.

Stoffer som forårsaker forbrenning i vekselvirkningen av ha med vann(alkalimetaller og deres karbider, kalsiumoksid (quicklime), natriumperoksid, fosforkalsium, fosfor natrium, etc.).
Samspillet mellom alkalimetaller med vann eller luftfuktighet er ledsaget av hydrogenutslipp, som tenner på grunn av reaksjonsvarmen. En liten mengde vann som faller på quicklime forårsaker selvoppvarming, noe som resulterer i sterk oppvarming (før luminescens), slik at brennbare materialer i nærheten kan antennes.

Tredje gruppe.

Stoffer som antenner spontant når de blandes med hverandre.  Dermed påvirker effekten av salpetersyre på tre, papir, stoffer, terpentin og essensielle oljer betennelse av sistnevnte; Kromsyreanhydrid antenner alkoholer, estere og organiske syrer; acetylen, hydrogen, metan og etylen antennes spontant i en kloratmosfære i dagslys; Det knuste jernet (sagflis) tenner spontant i en atmosfære av klor; alkalimetallkarbider antennes under klor og karbondioksid.

Flammepunkt Dette kalles den laveste temperaturen av et brennbart stoff hvor det under spesielle prøvetrykk dannes damp eller gass over overflaten som kan blinke i luft fra en ekstern antennekilde.

Flammepunkt er en parameter som grovt angir temperaturforholdene der et brannfarlig stoff blir brannfarlig. Flammepunktet for brannfarlige væsker i denne klassifiseringen bestemmes bare i en lukket smeltedigel.

Antennelsesområdegasser (damper) i luften er konsentrasjonen av en gitt gass i luft ved atmosfæretrykk, innenfor hvilke blandinger av gass med luft kan antennes fra en ekstern tennkilde og deretter spre flammen gjennom blandingen.

Grensekonsentrasjonene i tennregionen kalles henholdsvis nedre og øvre brennbarhetsgrenser  gasser (damper) i luften. Verdiene av tennningsgrensene benyttes ved beregning av tillatte konsentrasjoner av gasser i eksplosiv prosessutstyr, ventilasjonssystemer, samt ved bestemmelse av maksimal tillatt eksplosiv konsentrasjon av damper og gasser ved arbeid med brann, et gnistinstrument.

Konsentrasjonen av gass eller damp i luften inne i prosessenheten, som ikke overstiger 50% av den nedre grenseverdien, kan tas som eksplosjonssikker konsentrasjon. Eksplosjonsbeskyttelse  Miljøet i utstyret under normale prosessforhold gir ikke grunn til å vurdere dette utstyret som ikke-eksplosivt.

For verdien av den maksimale tillatte eksplosjonsbeskyttede konsentrasjonen (PDVK) av damp og gass ved arbeid med brann, bør et gnistverktøy settes opp som ikke overstiger 5% av nedre grense for antennelse av damp eller gass i luften i fravær av kondensert fase i det aktuelle apparatet.

Temperaturgrenser for antennelse av damp i luftendette er temperaturbegrensningene til et stoff hvor mettet damp danner konsentrasjoner som er lik henholdsvis den nedre eller øvre konsentrasjonsgrense for tenningen.

Temperaturgrensene for tenningen tas i betraktning ved beregning av sikre temperaturforhold i lukkede prosessvolumer med væsker (drivstofftanker, etc.) som opererer ved atmosfæretrykk.

Temperaturen og det maksimale eksplosjonstrykket bør betraktes som trygge i forhold til muligheten for dannelse av eksplosive damp-luftblandinger.

Maksimal eksplosjonstrykk - Dette er det største trykket som oppstår under en eksplosjon. Det tas hensyn til ved beregning av eksplosjonsmotstanden av utstyr med brennbar gass, væsker og pulverformige stoffer, samt sikkerhetsventiler og eksplosive membraner, skjell av eksplosjonsbeskyttet elektrisk utstyr.

Brennbarhetsindeks  (faktor K) ~en dimensjonsløs mengde som uttrykker forholdet mellom mengden varme som emitteres av prøven under testen til mengden varme som slippes ut av tenningskilden,

hvor q - varme utgitt av prøven i forbrenningsprosessen, kcal;

q og - termisk impuls, dvs. varme som leveres til prøven fra en permanent kilde

tenning, kcal.

I henhold til testresultatene beregnes graden av brennbarhet som følger.

Brannsikre materialer- materialer som, når de oppvarmes til 750 ° C, ikke brenner og ikke avgir brannfarlige gasser i luft i en mengde som er tilstrekkelig til å antennes fra den hevede flammen. Siden koeffisienten bestemt av metoden for kalorimetri K< 0,1, slike materialer er ikke i stand til å brenne i luft.

Ikke-brennbare materialer- materialer hvis antennelsestemperatur er lavere enn 750 ° C, og materialet brenner, smolders eller er forkjølt bare under påvirkning av flammen oppdratt og slutter å brenne eller smolte etter fjerning (0,1< K< 0,5).

Flammehemmende materialer  (eller selvslukkende) - materialer hvis antennelsestemperatur er lavere enn 750 ° C, og materialet brenner, smolder eller chargeres under påvirkning av en hevet flamme. Etter fjerning fortsetter materialet å brenne med en dempet flamme som ikke propagerer gjennom prøven (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.).

Brennbare materialer - materialer hvis antennelsestemperatur er under 750 ° C, og materialet som antennes fra flammen, fortsetter å brenne eller smolde etter fjerning (K> 2,1).

Brennhastighet  Brennstoffhastigheten av et fast stoff avhenger av dens form. Strimlet faststoff i form av sagflis eller flis vil brenne raskere enn monolittisk. I et knust brennbart materiale er en stor brennende overflate utsatt for varme, derfor absorberes varme mye raskere, fordampning skjer mye mer aktivt, med utslipp av større mengder damp. Brenning går veldig intensivt, som et resultat av hvilket det brennbare stoffet forbrukes raskt. På den annen side vil et monolitisk brennbart stoff brenne lenger enn knust.

Skyer av støv består av svært små partikler. Når en sky med brennbart støv (f.eks. Korn) blander seg godt med luft og antenner, brenner brannen svært raskt og blir ofte ledsaget av en eksplosjon. Slike eksplosjoner ble observert under lasting og lossing av korn og andre knuste brennbare stoffer.

Det er to brennhastigheter: masse og lineær.

Massfrekvens  kalles massen (t, kg) av stoffet brent ut per tidsenhet (min, h).

Lineær brennhastighet av faste brennbare stofferkalt frekvensen av forplantning av brann (m / min) og veksthastigheten av brannområdet (m 2 / min). Brennstoffhastigheten av faste stoffer avhenger av graden av sliping, fuktighet, bulkdensitet, lufttilgang og en rekke andre faktorer.

Undersøkelsen av brannskader på skip gjør det mulig å akseptere følgende gjennomsnittlig lineær brennhastighet (m / min) for forskjellige objekter:

Ledelsesstillinger ................................................ ..................... 0,5

Overnatting ................................................ ................... 1.0-1.2

Vaskerom, oppbevaringsrom for brennbare materialer ..... 0.6-1.0

Lastrom ..................................... ........... .............. 0,5-0,7

Bilfergerdekk ............... ............................... 1 5

Motorrommet med forbrenningsmotor når du brenner dieselbrennstoff under ovner .... 10

Takstøttemekanismer ......... ......................... 1,2

Elektriske utstyrsrom ........................................... 0.8

Kjelekammer når brennstoffolje brenner under ovnen ............. 8.0

Ca. i løpet av de første 2-3 minuttene av en brann øker området av fokus raskt (på passasjerskip, til 20 m 2 / min). Denne gangen tar det vanligvis å samle alarmen for besetningen på fartøyet, og derfor er det ingen aktiv brannslukking ennå. I løpet av de neste 10 minuttene, når stasjonære metoder for vann- og skumslukking brukes, reduseres veksten av brannsenterets område.

Den lineære hastigheten av forbrenning av brann bestemmer brannens areal, og graden av brenning ut av alt som kan brenne i dette området er varigheten av brannen.

Lineær væskefrekvenspreget av høyden av laget (mm, cm), brent per tidsenhet (min, h). Hastigheten til flammeformering under tenning av brennbare gasser er fra 0,35 til 1,0 m / s.

Burnout ratepreget av mengden brenselforbrenning per tidsenhet per enhet forbrenningsareal. Det bestemmer intensiteten av forbrenning av materialer under en brann. Du må vite det for å beregne varigheten av brannen i noen væsker. Utbrenningsgraden av væsken som søles på overflaten av sjøvann, er omtrent den samme som når den brenner ut fra beholderens åpne flater.

Temperatur. Den viktigste parameteren for skipbrann, som i stor grad bestemmer ikke bare ingeniør- og forebyggende tiltak, men også taktiske tiltak fra krisepartier og grupper av fartøy er temperatur. Spesielt viktig er temperaturen under interne skipbranner.

Intensiteten av varmeoverføring fra brannsone til miljøet, gasshastighetenes hastighet, samt muligheten for eksplosjoner som utgjør en ekstrem fare ved brannslukking avhenger av brannens temperatur.

Temperaturområdet for brannen er svært heterogen.Jo nærmere brannsonen er temperaturen vanligvis høyere. På toppen av rommet er luften vanligvis varmere enn dekkene. Med hensyn til oppførselen til skipstrukturer og materialer og fra et brann-taktisk synspunkt, er det mest hensiktsmessig for branntemperaturen å akseptere gjennomsnittstemperaturen av røykgasser som fyller brannssonen. Også viktig er temperaturene på overflatene av skipstrukturer som vedlegger brannssonen: temperaturen på overflaten som vender mot brannen, og temperaturen på overflaten motsatt brannen.

Omtrentlig kan temperaturen ved noen punkter i brannzonen bestemmes indirekte - ved å smelte ubrente materialer som var i brannssonen, eller ved inkantasjonsfarge på oppvarmede legemer (tabell 4.1).

Tabell 4.1

Avhengighet av varmenes farge på temperaturen

Ved brenning av faste materialertemperaturen av brannen avhenger hovedsakelig av typen materialer, størrelsen på brannbelastningen, betingelsene for luftstrømmen og fjerning av forbrenningsprodukter, samt varigheten av forbrenningen.

Avhengigheten av branntemperaturen på varigheten av forbrenningen for alle faste stoffer har omtrent samme karakter.  I utgangspunktet stiger temperaturen kraftig til maksimalt, og etter hvert som materialet brenner ut, reduseres det gradvis. Etter hvert som brannbelastningen øker, øker den totale bruksvarigheten, økningen øker, temperaturen senker, men avhengighetspersonalet forblir uendret.

Under forhold med begrenset gassutveksling, for eksempel med lukkede åpninger i et boligområde, er temperaturøkningen mye langsommere. Maksimal temperatur når 800-900 ° C.

Temperaturforhold i lokalet når brennende væsker har sine egne egenskaper.  Siden væsker vanligvis finnes i noen fartøy (i paller, tanker, etc.), har forbrenningen ofte en lokal karakter. Under disse forholdene, hvis forholdet mellom brennstoffområdet og dekkområdet er nær enhet, er brannens temperatur ca. 1.100 ° C. Hvis brenningsområdet bare er en liten del av dekkområdet, er temperaturen mye lavere.

Temperaturen i brannen mens du brenner væsker og faste materialer  Avhenger av hvilke brennbare materialer som råder: Hvis væsker bare utgjør en liten del av brannbelastningen, er temperaturregimet lite forskjellig fra det faste materialet.

I tilfelle av interne branner i aggressiv varme, kan det være plutselige konvektive strømmer av varme gasser som oppstår når forholdene for gassutveksling forandres, forårsaket av åpning av dører og andre åpninger.

Varmeangrepssonen er en del av røykeområdet., kan det være farlig for en persons temperatur. En person er i stand til å være på svært kort tid i tørr luft, med en temperatur på 80-100 ° C. Lang opphold ved en temperatur på 50 - 60 ° C forårsaker de alvorligste konsekvensene av overoppheting. Fuktig luft ved en temperatur på 50 - 60 ° C for mange mennesker blir uutholdelig om noen få minutter.

Ved vurdering av brannfare for gasser  bestemme området for antennelse i luft, maksimalt eksplosjonstrykk, selvantennelsestemperatur, kategori av eksplosiv blanding, minimum tenningsenergi, minimum eksplosiv oksygeninnhold, den nominelle forbrenningsgraden.

Ved vurdering av brannfare for væskerbestemme brennbarhetsgruppen, flammepunktet, antennelsestemperaturen, antennelsestemperaturgrensene, utbrentningshastigheten. For brannfarlige væsker er området for antennelse i luft, det maksimale eksplosjonstrykket, kategorien av en eksplosiv blanding, minimum tenningsenergi, minimum eksplosjons oksygeninnhold og normal brennhastighet i tillegg bestemt.

Ved vurdering av brannfare alle faste stoffer og materialer bestemmer brennbarhetsgruppen, antennelsestemperaturen. For faste stoffer med et smeltepunkt under 300 ° C, bestemmer de i tillegg: flammepunkt, temperaturbegrensninger for dampantennelse i luft.
  For porøse, fibrøse og bulkmaterialer, bestemmer de i tillegg selvvarmtemperaturen, smolderingstemperaturen ved spontan forbrenning, temperaturbetingelser for termisk selvantennelse.
  For stoffer som er pulverisert eller i stand til å danne støv, er den nedre grensen for antennelsen av luftfartssuspensjonen, det maksimale eksplosjonstrykket av luftfartøyet, den minste tenningsenergien til luftfartsområdet, det minste eksplosive oksygeninnholdet bestemt.

Ved vurdering av brannfare for et stoff  det er nødvendig å studere sine egenskaper, for å identifisere muligheten for endring over tid og når de brukes under visse forhold. Spesielt er det viktig å ta hensyn til når stoffet kommer i kontakt med andre aktive stoffer ved langvarig oppvarming, bestråling og andre eksterne påvirkninger, noe som resulterer i at dets fysisk-kjemiske egenskaper kan endres.

Ved testing av skipsbygging og andre faste materialer for brennbarhet, oppdages en gruppe brennbare materialer opprinnelig brannrørmetode.

Materialet antas å være brannfarligdersom tiden for selvbrennende eller smoldering, når den testes ved brannrørmetoden, overstiger 1 min, og vekttapet av prøven er 20%. Brennbare materialer inkluderer også materialer som uavhengig brenner med en flamme over hele overflaten av prøven, uavhengig av vekttap og tid for brenning. Slike materialer blir ikke underkastet ytterligere testing.

Materialer som har et vekttap på mindre enn 20%, samt materialer som mister 20% eller mer av vekt, men brenner eller smolder i mindre enn 1 minutt alene for en endelig vurdering av graden av brennbarhet, blir underkastet ytterligere tester på kalorimetri metode.