Izgorevanje polimerov in materialov, ki zmanjšujejo njihovo vnetljivost

Razvrstitev trdnih gorljivih materialov (TGM) \\ t

V skladu z GOST 12.1.044 ?? 89 "Požarna in eksplozijska nevarnost snovi in ​​materialov" se imenujejo trdni materiali, katerih temperatura taljenja ali razgradnje presega 50 ° C, pa tudi snovi, ki nimajo talilne temperature (les, tkanine itd.).

TGM je mogoče razvrstiti po več merilih:

1. kemično sestavo
2. obnašanje pri segrevanju.

Za ogljikovodikov  vključujejo naravne, umetne in sintetične polimerne materiale, ki vključujejo ogljik, vodik, dušik in kisik. Glede na strukturo ogljikovodikov ?? Ti materiali so homogeni.

V ločeni podskupini so naravne organske snovi, ki temeljijo na celulozi. Sem spadajo polimerni materiali rastlinskega izvora (les, bombaž itd.), Ki za razliko od umetnih in sintetičnih polimerov niso homogeni materiali, ampak mešanica naravnih polimerov. Obnašanje v požarnih razmerah vseh rastlinskih materialov je podobno in so zato združeni v eno skupino ?? celulozni materiali.

Organske spojine  ?? organske snovi, ki vključujejo elemente, kot so žveplo, fosfor, silicij, halogenidi in kovine. V požarnih razmerah organsko-organske spojine tvorijo posebej strupene snovi in ​​se zato razlikujejo v posebno skupino.

Anorganske trdne gorljive snovi  ?? to so kovine in nekovine. Skoraj vse kovine pri normalnih pogojih se oksidirajo v zraku. Toda samo tisti, ki se lahko v zraku vnamejo iz odprtega vira vžiga s povprečno močjo in ki sami izgorejo po odstranitvi, se štejejo kot gorljivi. Med najbolj gorljivimi so alkalne in zemeljsko alkalijske kovine.

Nekovine vključujejo fosfor, arzen, silicij, žveplo. Mehanizem njihovega vžiga v mnogih pogledih spominja na značilnosti gorenja kovin.

Kot je razvidno iz diagrama, lahko vse trdne snovi razdelimo v dva razreda glede na obnašanje pri segrevanju: brez plinov in plinifikacije pri segrevanju.

Velika večina kondenziranih snovi spada v drugi razred. Pri segrevanju se plinizirajo, nato se izvede homogeno izgorevanje produktov uplinjanja. Po drugi strani pa se uplinjanje TGM razdeli v dve veliki skupini glede na način prehoda v stanje parnega plina. Trdne vnetljive snovi, ki skozi tekočo fazo prehajajo v plinasto stanje (talina pri povišanih temperaturnih pogojih), se običajno imenujejo TGM prve vrste.

Proces vžiga TGM prve vrste ponavlja postopek priprave in vžiga gorljivih tekočin. Njihovo sežiganje poteka v homogenem načinu.

Trdni gorljivi materiali, ki preidejo v stanje hlapnih plinov mimo tekoče faze zaradi sublimacije ali toplotnega uničenja molekul, se imenujejo Druga vrsta TGM. Pri sežiganju snovi te skupine je možen homogen in heterogen način zgorevanja.

Splošni zakoni vžiga in zgorevanja TGM

Procesi nastajanja in razvoja zgorevanja za trdne gorljive materiale imajo veliko skupnega s procesi zgorevanja plinov in tekočin, ki smo jih raziskali prej. Vendar pa poleg splošnih značilnosti obstajajo številne značilnosti zaradi agregatnega stanja in razlik v strukturi.

Upoštevajte mehanizem vžiga TGM. Ko TGM pride v stik s toploto zaradi visokih temperatur, pride do izmenjave toplote in pride do naslednjih procesov z materialom:

1. Segrevanje površinskega sloja na temperaturo faznega prehoda (taljenje ali toplotna razgradnja). Če je ta snov rastlinskega izvora, potem najprej začne izhlapevati vlaga.
2. Nadaljnje segrevanje vodi do začetka faznega prehoda. Če gre za TGM prve vrste, se taljenje in prenos materiala v tekočo fazo izvede, nato se talina segreje na temperaturo vrelišča ali razgradnjo. Če je ta material 2. vrsta ?? takoj začne postopek sublimacije ali razgradnje s sproščanjem hlapnih produktov.
3. Nastajanje gorljive zmesi hlapov in zraka ter predgrevanje.
4. Samovžig mešanice pare in zraka, ki mu sledi izgorevanje.

Če se pri izgorevanju tekočine toplotni tok, ki prihaja na površino, porabi samo za segrevanje in izhlapevanje tekoče faze, potem so za trdne snovi potrebni tudi stroški za taljenje in razgradnjo.

Na vsaki stopnji potekajo specifični fizikalno-kemijski procesi, ki določajo stanje sistema. Naslednje cone ustrezajo tem stopnjam:

kjer t 0, t praznik, t h, t gore? začetna temperatura, temperatura pirolize, temperatura vžiga, temperatura zgorevanja.

1. cona izhodnega materiala;
2. cona predgrevanja materiala do temperature fizikalno-kemijskih transformacij;
3. gre za fazni prehod, v katerem se material tali ali razgradi;
4. območje nastajanja gorljive zmesi in njeno segrevanje na temperaturo vžiga;
5. območje fronte plamena, kjer se sprosti večina toplotne energije in se opazuje najvišja temperatura;
6. območje produktov zgorevanja, kjer se reakcijski produkti mešajo s hladnim zrakom.

Tako se proces gorenja večine TGM začne s homogenim režimom. Za zgorevanje je značilna visoka hitrost širjenja, močni konvektivni tokovi in ​​sevanje.

Čas vžiga TGM je odvisen od hitrosti tvorbe nad površino materiala hlapnih komponent v koncentraciji, ki je večja od nižje CPRP. Proces nastajanja hlapnih sestavin prihaja z energijskimi stroški, materiali različne sestave pa se začnejo pri različnih temperaturah in potekajo z različno intenzivnostjo. Sposobnost materiala, da se upira toploti brez spreminjanja kemijske strukture, se imenuje toplotna odpornost materiala.

Plamen se razširi preko TGM površine

Po vžigu TGM se plamenska fronta premika vzdolž površine. Širjenje zgorevanja nastane zaradi prenosa toplote iz območja izgorevanja na še vedno ne-goreča področja materiala. Prenos toplote je posledica sevanja, konvekcije in toplotne prevodnosti. Odvisno od pogojev zgorevanja je lahko razmerje med količino toplote, ki jo zagotavljajo ti tipi prenosa toplote, različni. Zato je hitrost širjenja plamena po površini TGM odvisna od pogojev gorenja.

Največji vpliv na hitrost širjenja plamena na površino TGM imajo naslednji dejavniki:

1. naravo materiala, njegove fizikalne in kemijske lastnosti (hitrost nastajanja hlapnih produktov);
2. vlažnost materiala;
3. orientacija vzorca v prostoru;
4. hitrost in smer pretoka zraka;
5. začetna temperatura materiala;
6. geometrijske dimenzije vzorca (debelina, disperzija).

Gorljivi celulozni materiali

Celuloza  ?? Je polisaharid z visoko molekulsko maso, sestavljen iz molekul glukoze.

Upoštevajte obnašanje pri segrevanju lesa kot najpogostejšega gorljivega materiala.

Sežiganje lesa se bistveno razlikuje od gorenja tekočin in plinov in lahko poteka istočasno na več načinov - homogeno in heterogeno. Zato lahko med zgorevanjem lesa ločimo dve fazi: 1) homogeno (tj. Ognjeno) zgorevanje plinastih razkrojnih produktov in 2) heterogeno izgorevanje nastalega trdnega ogljikovega ostanka.

Stopnja ognjenega gorenja traja krajše obdobje, vendar sprošča približno 55–60% vse energije. Hitrost heterogenega zgorevanja je določena s hitrostjo, po kateri zrak doseže površino.

Tinja

Tinja  ?? brezplamensko gorenje vlaknenih in poroznih materialov, ki pri segrevanju tvorijo trden ogljikov ostanek. Gre za poseben način zgorevanja, ko gorljivi plini, ki nastanejo zaradi pirolize, ne gorijo, ampak nastane le heterogeno izgorevanje ogljikovega ostanka (površinska oksidacija). Razpad nastopi zaradi kisika v porah materiala.

Materiali, ki lahko tlenjajo, vključujejo široko paleto materialov rastlinskega izvora (papir, celulozne tkanine, žaganje), gumo iz lateksa, nekatere vrste plastike (poliuretanska pena, filmi iz pene). Materiali, ki se lahko topijo ali razpadejo in proizvajajo malo ogljikovih ostankov, ne morejo tliti.

Gorljivi prah

Prah  ?? koloidni sistem, ki sestoji iz trdne disperzne faze in plinskega disperzijskega medija, t.j. je trdno dispergiran (fino zmlet) v plinastem mediju.

Dispergirana faza lahko sestoji iz delcev enake velikosti ( monodisperzni sistem) ali delci različnih velikosti ( polidisperzni sistem). Vsa industrijska prašna polidisperznost.

Odvisno od povprečne velikosti delcev lahko prah ostane v suspenziji dlje časa ali takoj po kratkem prehodu v suspenzijo.

Razpršen sistem, ki je prah, ki je suspendiran v zraku, se imenuje z aerosolom. Nastali prah se imenuje aerogel.

Tudi v ustaljenem stanju je vsak posamezen delec zdrobljene snovi obdan z vseh strani s plinom (zrakom).

Zaradi svojih lastnosti aerosoli zavzemajo vmesni položaj med zračnim zrakom in homogeno mešanico plin-zrak. Tako kot aerogeli so heterogeni dispergirani sistemi z enako trdno fazo, njihovo obnašanje pa določajo fizikalno-kemijske lastnosti te trdne faze. Pri zmesi zrak-plin so aerosoli podobni, saj se zgorevanje večine pojavlja z eksplozijo in so značilni za številne parametre, značilne za plinske mešanice.

Od lastnosti prahu, ki določajo njihovo požarno nevarnost, so najpomembnejše: disperzija, kemijska aktivnost, adsorpcijska zmogljivost, nagnjenost k elektrifikaciji.

Značilnosti gorenja aerogela

Glavni parametri, ki označujejo požarno nevarnost zračnega zraka, so temperatura vžiga in samovžig.

Na splošno sežiganje prahu v ustaljenem stanju v mnogih pogledih spominja na gorenje trdnega gorljivega materiala, iz katerega se ta prah pridobiva. Posebnost aerogela je njegova sposobnost premikanja v stanje mirovanja. Pri segrevanju vsi procesi priprave so značilni za pretok trdnih gorljivih materialov, vendar je njihov pretok višji, kar je pojasnjeno z razvito površino, povečano kemično aktivnostjo, zmanjšano toplotno prevodnostjo materiala zaradi mletja, povečano adsorpcijsko zmogljivost prahu. To povzroči krajše obdobje indukcije vžiga, višjo stopnjo širjenja zgorevanja, kot tudi povečano nagnjenost k samovžigu v primerjavi z izhodnim materialom, iz katerega je bil pridobljen prah.

Procesi oksidacije potekajo hkrati na površini plasti prahu in v njeni globini. V tem primeru reakcija vključuje kisik, adsorbiran na površini materiala. Stopnja oksidacije pod plastjo vnetljivega prahu je zato za red velikosti nižja kot na površini gorenje v globini prašnih nanosov lahko preide v tlacni nacin. Tinjajoči prah je velika nevarnost, ker 1) se sproščeni gorljivi razkrojni produkti lahko nabirajo v zaprtih volumnih, zgorevanje iz difuzije pa lahko postane kinetično; 2) Tudi pri šibkem tresenju (turbulenca) lahko tinjajoča se masa samodejno vname zaradi močnega dotoka kisika in povzroči eksplozijo vrtinčnega prahu.

Posebnosti gorenja aerosola

Aerosoli so vnetljivi in ​​gorijo kot mešanice plin-zrak. Zato so za požarno nevarnost značilni enaki parametri kot mešanice plinov in zraka: KPP, minimalna energija vžiga, maksimalni eksplozivni tlak.

Prednost aerosolov proti koagulaciji  (adhezija) in odlaganje jih zelo razlikuje od mešanic plin-zrak. Ta lastnost povzroča višja energija vžiga  (za dva reda velikosti višja) kot za plinske mešanice.

Če je širjenje plamena v plinskih mešanicah posledica segrevanja hladne zmesi zaradi toplotne prevodnosti, se širjenje plamena v prašnih mešanicah zraka pojavi zaradi: segrevanje hladne zmesi z sevanjemki ga oddaja prednji del plamena.

Vnetje in širjenje plamena v aerosolu se pojavita le, če je koncentracija v območju mejnih koncentracij vžiga.

Najmanjša koncentracija prahu v zraku, pri kateri se zmes lahko vžge iz vira vžiga z naknadnim širjenjem zgorevanja na celoten volumen mešanice, se imenuje. nižja koncentracijska meja širjenja plamena.

Tudi zgornja meja koncentracije plamena za prah obstaja in jo je mogoče določiti v laboratorijskih pogojih, vendar se v praksi ne uporablja, ker je konstantna koncentracija aerosola nad zgornjo mejo, ko je izključen vžig, nemogoča in vedno bo tak trenutek. ko bo zaradi padavin koncentracija prahu v eksplozivnem območju.

V aerosolnem stanju se lahko prah vžge in gorijo v kinetičnem načinu, tj. zaradi eksplozije se NKPRP upošteva kot glavni parameter požarne nevarnosti. V ustaljenem stanju se lahko prah spontano vžge in spontano vname, zato se temperatura samovžiga T St uporabi za oceno požarnih lastnosti zračnega zraka.

Vse vnetljive prah lahko razdelimo v dve skupini in štiri razrede:

Prva skupina ?? eksplozivnega prahu.  Prah, ki je sposoben kinetičnega zgorevanja in ima nižjo mejno koncentracijo širjenja plamena do vključno 65 gramov na kubični meter.

1 razred ?? najbolj eksplozivni prah z NKPRP 15 g / m in manj;

2 razred ?? eksplozivni prah z NKPRP od 15 do 65 g / m;

Druga skupina ?? vnetljiv prah

3 razred? najbolj vnetljiv prah s T St ne višji od 250 ° C;

4 razred? vnetljiv prah z T nad 250 ° C.

Prašni sistemi NKPRP so odvisni od številnih dejavnikov, med katerimi so:

1. moč od;
2. prašna vlaga;
3. vsebnost pepela v materialu;
4. vsebnost hlapnih sestavin;
5. vsebnost nevnetljivih plinov;
6. razprševanje prahu.

Znanstveno teorijo zgorevanja je najprej razvil M.V. Lomonosov leta 1756. Trenutno so splošno sprejete teorije zgorevanja peroksidna oksidacijska teorija akademika A.N. Bach, ki ga je razvil leta 1897, in verižno teorijo akademika N.N. Semenova, razvita leta 1927

V skladu s peroksidno teorijo oksidacije nastane peroksid te snovi kot posledica interakcije oksidativne snovi s kisikom. V reakcijo vnesemo vzbujene molekule kisika, katerih energija je višja od povprečne energije molekul snovi. Ta energija

A.N. Bach je imenoval aktivacijsko energijo. Pod delovanjem te energije molekule kisika preidejo v aktivno stanje, ki velja za lomljenje ene od dveh vezi v molekuli kisika.

Molekule lahko aktivirajo različne vrste energije. Tako se aktivacija molekule klora odvija pod delovanjem svetlobne energije, molekula kisika pa pod vplivom toplotne energije. Skupina -O-O-, v kateri so atomi vezani šibkeje kot v prosti molekuli, ki združuje z oksidativno snovjo, tvori peroksid - močno oksidacijsko sredstvo.

Veriga teorije oksidacije razvija in dopolnjuje peroksid in omogoča razlago kinetične strani pojava in vzrokov pospeševanja procesa ter načine aktiviranja reagirajočih snovi.

Znano je na primer, da mešanica vodika in klora, kuhanega v temi, eksplodira na svetlobi. Primarna reakcija verige

je razgradnja molekule klora v atome z absorpcijo kvanta svetlobe. Klorov atom reagira z vodikovo molekulo, da tvori vodikov atom in HCl molekulo. Atom vodika, ki nastane med reakcijo, reagira s klorovo molekulo in regenerira atom klora.

Posledično nastajanje enega samega atoma klora povzroči verigo reakcij, ki se ustavijo, ko se zaradi rekombinacije ali reakcije z nečistoto izloči aktivno središče - atom vodika ali klora.

Izgorevanje je kemijska reakcija oksidacije, ki jo spremlja sproščanje velikih količin toplote in običajno luminiscenca.

Požar - nenadzorovano sežiganje, ki se dogaja izven posebne pozornosti in povzroča materialno škodo.

Običajno se gorenje odvija v zraku, kisik pa deluje kot oksidant. Vendar pa obstajajo številne snovi, ki lahko gorijo in združujejo z drugimi oksidanti. Na primer, acetilen opekline v klor, magnezij v ogljikovem dioksidu, fosfor vname, reagira s klorom in bromom itd. Acetilen, kloridni dušik in številni drugi plini lahko eksplodirajo med stiskanjem, kar povzroči razgradnjo snovi s sproščanjem svetlobe in toplote. Tako se proces zgorevanja lahko pojavi ne samo med kemično reakcijo spojine, temveč tudi med reakcijo razgradnje.

Procese kemičnega zgorevanja običajno spremljajo fizični procesi prehoda gorljive snovi v tekoče in plinasto stanje. Na primer, vosek, parafin in nekatere druge snovi pod vplivom toplote se najprej pretvorijo v tekočino, nato pa v paro, ki gori s plamenom zunaj vnetljive snovi. Vnetljive in vnetljive tekočine same ne sežigajo, vendar se njihove pare, ki nastanejo na površini pod vplivom toplote, goreče.

Za sežig gorljive snovi v zraku je potrebno imeti kisik (najmanj 14–15% volumna zraka) ali drugega oksidacijskega sredstva in temperaturo, pri kateri lahko izgori. Izgorevanje se lahko zgodi ne le zaradi zraka v zraku, ampak tudi zaradi kisika, ki ga vsebuje sestava drugega

iz njih (peroksidi, klorati, nitrati itd.).

Proces gorenja poteka intenzivneje, večja je specifična površina stika gorljive snovi z oksidatorjem (papirji sežgajo bolj intenzivno kot snopi papirja) in višja je koncentracija oksidanta, temperatura in tlak. Če odpravite vsaj enega od vzrokov zgorevanja, se postopek ustavi.

Med požari temperatura doseže 1000-1300 ° C, v nekaterih primerih, na primer pri sežiganju magnezijevih zlitin, - 3000 °.

Eksplozija, detonacija, bliskavica, požar, samovžig, vžig, samovžig so vse vrste zgorevanja.

Eksplozija  - izjemno hitra kemična transformacija, ki jo spremlja sproščanje energije in nastajanje stisnjenih plinov, ki lahko opravljajo mehansko delo. To delo je posledica pojavljanja udarnega vala - nenadne spremembe tlaka, ki se širi v mediju z nadzvočno hitrostjo.

Širjenje eksplozije zaradi prehoda udarnega vala skozi snov in pretoka v dano snov pod danimi pogoji s konstantno nadzvočno hitrostjo (reda tisoč metrov na sekundo) se imenuje detonacija.

Eksplozivne mešanice gorljivih plinov in hlapov (pri določeni koncentraciji v zraku) - bencin, toluen, etanol, aceton, etil acetat itd. - se lahko proizvajajo v proizvodnih delavnicah poglobljenega in fleksografskega tiskanja, barvnih oddelkov, proizvodnih oddelkov fotopolimernih oblik in polnjenja. baterije. To se lahko zgodi v odsotnosti učinkovitega prezračevalnega sistema, kršitve tehnologije, neskladnosti električnih instalacij z zahtevami EMP itd. Eksplozivne mešanice z zrakom tvorijo tudi prah škroba, papirja, aluminija, magnezija, kolofonije, šelaka itd. Najnevarnejši je prah, s katerim se tvori eksplozivna zmes

pri koncentracijah do 15 (aluminij, kolofonija, šelak itd.).

Flash  - hitro izgorevanje gorljive zmesi, ki ne spremlja nastajanja stisnjenih plinov. V tem primeru se ne sprosti dovolj toplote, da nastane nova koncentracija hlapov vnetljive mešanice in se sežiganje ustavi.

Ogenj- pojav izgorevanja pod vplivom vira vžiga.

Samovžig  - pojav močnega povečanja stopnje eksotermnih reakcij, ki povzroči nastanek goreče snovi (material, mešanica) v odsotnosti vira vžiga. Samovžig je lahko toplotna, mikrobiološka in kemična.

Toplotno samovnetje se zgodi, ko zunanje ogrevanje snovi (materiala, zmesi) preseže temperaturo vžiga, tj. najnižjo temperaturo, pri kateri pride do samo-segrevanja. Na primer, hrast, bor, smrekov les in izdelki, narejeni iz njega pri temperaturi okolja nad 100 ° C, se začnejo samo segrevati - njene nestabilne spojine razpadejo. Pri 230-270C se razgradnja pospeši in začne se oksidacija. Proces razgradnje lesa je eksotermičen, in če toplota, ki se sprosti med oksidacijo, preseže prenos toplote v okolje, kopičenje toplote vodi do spontanega izgorevanja.

Za preprečevanje samovžiga s toploto je potrebno zaščititi vnetljive snovi in ​​materiale pred delovanjem zunanjih virov toplote.

Mikrobiološko spontano izgorevanje nastane kot posledica samosegrevanja, ki se pojavi pod vplivom vitalne aktivnosti mikroorganizmov v masi snovi (materiala, zmesi). Za mikrobiološko spontano izgorevanje so prisotne snovi rastlinskega izvora (večinoma ne sušene) - seno, slama, žagovina, listi, mokro razsuto šoto itd.

Kemično spontano izgorevanje nastane kot posledica kemične interakcije snovi. Na primer, nekateri rjavi in ​​črni premogi, zloženi v pilote, se lahko zaradi oksidacije in adsorpcije samozgreti in, če ni dovolj prenosa toplote v okolje, se lahko spontano vžge. Če navlažite vlaknene ali zdrobljene materiale (npr. Bombažno volno, krpe, les ali celo kovinsko žaganje) z rastlinskimi olji ali živalskimi maščobami, jih razporedite v tanko plast nad veliko površino teh materialov, nato pa intenzivno oksidirate in polimerizirate, kar spremlja tudi pomembna proizvodnja toplote. Naoljen vlaknasti material, zložen v kup, ima nizek prenos toplote v okolje. Zato akumulirana toplota pomaga pospešiti proces oksidacije in polimerizacije, kot tudi nadaljnje povečanje temperature. Takoj, ko temperatura naoljenega materiala doseže temperaturo vžiga olja, se samodejno vžge.

Mineralna olja (naftni derivati) niso nagnjena k samovžigu.

Ignite  - To je ogenj, ki ga spremlja videz plamena.

Samovžig  - samovžig, ki ga spremlja videz plamena.

V praksi industrijskih podjetij so znani primeri spontanega izgorevanja naoljenih čistilnih materialov in kombinezonov, ki so zloženi v kup. lederin, katerega zgornji sloj vsebuje laneno olje.

Nekatere kemikalije se lahko spontano vžgejo ali povzročijo druge snovi, da se v zraku vnamejo, kadar so izpostavljene vodi in kadar se mešajo.

Zaradi oksidacijske reakcije, zlasti v prisotnosti vlage, se vnamejo nekateri kovinski prah (aluminij in cink)

zato jih je treba shranjevati v hermetično zaprtih posodah.

Kalcijevi in ​​alkalijski karbidi, hidridi alkalijskih in zemeljskoalkalijskih kovin itd. So snovi, ki povzročajo zgorevanje pod vplivom vode na njih, ki pri medsebojnem delovanju z vodo običajno oddajajo vnetljive pline, ki se pri segrevanju s toploto reakcije samodejno vžgejo.

Klor in drugi halogenidi, dušikova kislina, kromov anhidrid, belilo, natrijev peroksid in kalij itd. So lahko snovi, ki se spontano vžgejo, če se mešajo med seboj. . Drugi se spontano vžgejo, ko so izpostavljeni mešanici oksidacijskega sredstva z vnetljivo snovjo, žveplovo ali dušikovo kislino, ob trku ali vročini.

Snovi, ki so samovnetljive v zraku, vključujejo prah fosforja, cinka in aluminija, sulfide, karbide alkalnih kovin itd.

Pri razvijanju ukrepov za preprečevanje požara med skladiščenjem, prevozom, sušenjem, izvajanjem tehnoloških operacij ipd. Je treba upoštevati naklonjenost snovi in ​​materialov do samovžiga.

Seznam kazalnikov, potrebnih za oceno nevarnosti požara in eksplozije ter požarne nevarnosti snovi in ​​materialov, odvisno od njihovega agregacijskega stanja, je podan v tabeli. 1 priloge k Zveznemu zakonu "Tehnični predpisi o zahtevah za požarno varnost". Zvezni zakon Ruske federacije 123 ".

Glavni kazalci pri ocenjevanju požarne nevarnosti tekočin so: skupina vnetljivosti; plamenišče; plamenišče in meje koncentracije vžiga. Glavni kazalci pri ocenjevanju požarne ogroženosti trdnih snovi in ​​materialov so skupina vnetljivosti; temperatura vžiga, temperatura samovžiga, nagnjenost k samovžigu.

Skupina vnetljivosti. Snovi in ​​materiale delimo z vnetljivostjo v tri skupine: negorljive, t.j. ne morejo goreti v zraku običajne sestave; počasnega gorenja, ki se lahko vname in sežge v prisotnosti vira vžiga, vendar se ne morejo sami požgati, ko se odstrani; vnetljiv, prižgati iz vira vžiga in še naprej goriti, ko je odstranjen. Gorljivi materiali so nato razdeljeni na vnetljive, t.j. tiste, ki se vnamejo iz vira vžiga manjše energije (ujemanje, iskra, itd.) brez predhodnega segrevanja, in jih je težko vžgati, ki se vžgejo le iz sorazmerno močnega vira vžiga.

Plamenišče je najnižja (v pogojih posebnih preskusov) temperatura vnetljive snovi, pri kateri se nad njeno površino tvorijo hlapi in plini, ki lahko v zraku utripajo iz vira vžiga, vendar je hitrost njihovega nastanka še vedno nezadostna za poznejše gorenje.

Izraz "plamenišče" se običajno nanaša na vnetljive tekočine, nekatere trdne snovi (kafra, naftalen, fosfor itd.), Ki izhlapevajo pri normalni temperaturi, so prav tako označene s plameniščem. Čim nižja je plamenišče vnetljive tekočine, tem bolj nevarno je ogenj.

Po Ormandyjevem in Gravenovem pravilu je plamenišče

t in = t kip. Xk

kjer je vrelišče, toča. K; K je koeficient 0,736.

Glede na nevarnost požara, glede na plamenišče, so vnetljive tekočine razdeljene v dva razreda:

Razred 1 - vnetljive tekočine (vnetljive tekočine) - bencin, toluen, benzen, aceton, metil in etil alkoholi, eter, kerozin, terpentin itd.

2. razred - vnetljive tekočine (GJ) - mineralna olja, kurilna olja, formalin itd.;

Temperatura vžiga je temperatura vnetljive snovi, pri kateri odda vnetljive hlape in pline s tako hitrostjo, da po vžigu iz vira vžiga pride do stalne izgorevanja.

Temperatura samovžiga je najnižja temperatura snovi (materiala, zmesi), pri kateri se hitrost eksotermnih reakcij močno poveča, kar povzroči sežiganje s tvorbo plamena.

Temperatura samovžiga ni konstantna niti za isto snov. Odvisna je od koncentracije kisika v zraku, tlaka, pogojev prenosa toplote v okolje itd. Na primer, temperatura samovžiga gorljivih plinov in hlapov se giblje med 300-700С, les, šota, papir, karton - 250-400С, celuloid - 140-180С, vinilna plastika - 580С, guma - 400С.

Mejne koncentracije vžiga so najnižja in najvišja koncentracija vžigalne regije, t.j. koncentracijska območja vnetljive snovi, v katerih se lahko njene zmesi z danim oksidacijskim sredstvom (običajno z zrakom) vžigajo iz vira vžiga z naknadnim širjenjem zgorevanja skozi zmes, poljubno daleč od vira vžiga. Na primer, za aceton je nižja mejna koncentracija vžiga (eksplozija) 2,6%, vrh pa 12,2% (volumen), za bencin A-76, 0,76% in 5,03%, za etilni alkohol - 3, 3% in 18,4%, zemeljski plin 5% in 16% itd.

Večja kot je spodnja meja koncentracije vžiga in širša je razlika med spodnjo in zgornjo mejo vžiga, večja je nevarnost eksplozije vnetljivih plinov, hlapov in prahu. Tako je nevarnost eksplozije neposredno sorazmerna z velikostjo območja vžiga.

Požari so razvrščeni glede na vrsto gorljivega materiala in so razdeljeni v naslednje razrede.

Požari trdnih gorljivih snovi in ​​materialov (A).

Požari vnetljivih tekočin ali topljivih trdnih snovi in. \\ T

materialov (B).

Požari plinov (C).

Požari kovin (D).

Požari gorljivih snovi in ​​materialov električnih instalacij, ki so pod napetostjo (E).

Požari jedrskih snovi, radioaktivnih odpadkov in radioaktivnih snovi (F).

Pomemben dejavnik, ki ovira vnos različnih polimernih materialov, je nevarnost požara zaradi gorljivosti in spremljajočih procesov.

Vnetljivost- To je goreča snov, ki jo sproži vir vžiga in se nadaljuje po njeni odstranitvi. Za oceno nevarnosti požara za snov določite temperaturo vžiga. Med termoplasti je najvišja stopnja za CPVC 482 ° C in tudi za polipropilen 325 ° C.

Indeks kisikaprikazuje odstotek kisika, potrebnega za vzdrževanje goreče snovi. Vsebnost kisika v ozračju je 21%, kisikov indeks CPVC 60 - to pomeni, da se lahko zgorevanje tega materiala izvede z dodatno zalogo 39% kisika. Zato se ta material imenuje "samougasljivo". To gradivo je ugodno ločeno od drugih termoplastov, kot so polipropilen in polietilen, katerih kisikov indeks je 17, zato se njegovo izgorevanje nadaljuje po vžigu, v takih primerih pa je nastanek gorečih kapljic, ki služijo kot dodatni vir vžiga, velika nevarnost. V primeru CPVC se material ne tali in vroče kapljice se ne tvorijo.

Strupenost. Toksičnost snovi, ki nastanejo pri zgorevanju, je nezaželen dejavnik za varnost ljudi. Manjši je, manjši je odstotek dima in glavni produkti zgorevanja - CO in CO2.
  Povezani procesi zgorevanja:
   - emisije dima med gorenjem in izpostavljenostjo plamenu, \\ t
   - strupenost produktov zgorevanja in pirolize - razgradnja snovi pod vplivom visokih temperatur, \\ t
   - požarna odpornost materiala ali izdelka - zmožnost ohranjanja fizikalnih in mehanskih lastnosti (trdnost, togost) in funkcionalne lastnosti pri izpostavljenosti plamenu.
  Zato je zmanjšanje vnetljivosti polimernih materialov naloga optimizacije kompleksnih lastnosti ustvarjenega materiala.
Narava večine polimernih materialov je takšna, da jih ni mogoče popolnoma ognjevati. Edina stvar, ki jo je mogoče storiti, je zmanjšati njihovo zmožnost opeklin in ohranjanja gorenja. V ta namen se uporabljajo dodatki, ki ovirajo vžig in zmanjšajo hitrost širjenja plamena - zaviralci gorenja.

Sl. № 1. Shema procesa zgorevanja

Izgorevanje polimerov je zelo zapleten fizikalno-kemijski proces (shema 1), ki vključuje kemijske reakcije med razgradnjo polimerov in kemijske reakcije za pretvorbo in oksidacijo plinastih produktov z intenzivnim prenosom toplote in prenosom mase. Zaradi kemijskih reakcij nastanejo dve vrsti produkta izgorevanja - gorljivi in ​​negorljivi plini in pepel (ki vsebuje ogljik ali mineral). Tabela 1 prikazuje temperaturo vžiga polimerov in njihove produkte razgradnje v procesu izgorevanja.

Tabela številka 1 .

Med izgorevanjem organskih polimernih materialov je oksidacijsko sredstvo kisik v zraku, vodik in ogljik-ki vsebujejo plinaste produkte uničenja polimera pa so vnetljivi. Pri segrevanju se makromolekule z lahkoto razgradijo v nasičene in nenasičene ogljikovodike z nizko molekulsko maso, ki so izpostavljene eksotermnim oksidacijskim reakcijam, tj. Reakcija spremlja sproščanje toplote.
  Med sežiganjem polimerov so opazni tudi kritični pojavi, značilni za procese zgorevanja na splošno. Zmanjšanje temperature plamena iz enega ali drugega razloga vodi do skokovnega prehoda iz enega načina oksidacije - izgorevanja - v drugega, do zelo počasne oksidacije. Ti načini se razlikujejo po hitrosti za več velikosti. Zato lahko govorimo o obstoju kritičnih pogojev, ki določajo meje možnega gorenja tega materiala. Treba je opozoriti, da so ti pogoji odvisni od geometrije vzorcev in plamena, temperature polimera in plinskega medija in niso absolutne značilnosti tega materiala.
Eden najbolj značilnih primerov praktične uporabe kritičnih pojavov pri izgorevanju polimerov je eksperimentalna metoda za ocenjevanje njihove vnetljivosti, ki jo je najprej predlagal britanski znanstvenik Martin.

Vzorec se požari od zgoraj s posebnim plinskim gorilnikom, po katerem se gorilnik odstrani, vzorec pa tudi sam gori, gori skoraj do konca ali se hitro razpade. Taki poskusi se izvajajo z drugačno sestavo plinske atmosfere, to je različnim razmerjem kisika in dušika. Kritična koncentracija kisika v zmesi (v vol.%), Nad katero je možno neodvisno izgorevanje in ne manjša, se imenuje kisikov indeks (CI) in označuje vnetljivost tega materiala. Fizikalno bistvo metode je, da se z zmanjšanjem koncentracije kisika poveča poraba toplote za segrevanje inertnega plina, dušika, temperatura plamena se zmanjša, kar določa kritične pogoje zgorevanja. Trenutno se ta metoda pogosto uporablja po vsem svetu.

Tabela številka 2 .

Razvrstitev stopnje vnetljivosti materialov po Martinu

Trenutno poteka postopek prehoda EGS na enoten standard gradbenih materialov, sprejet leta 2001, na koncu. V tem standardu je vnetljivost določena s črkami abecede: A ( počasi goreča), E ( kratkoročna požarna odpornost) in F ( negorljivi materiali).

Zaviralci gorenja so razdeljeni v 3 velike skupine.:

Dopolnila prve vrste   uporablja se predvsem za reaktoplast (epoksi, nenasičen poliester in podobne smole). Dibromoneopentil glikol (DBNPG) se uporablja predvsem za poliestrske smole, organske fosforne spojine pa so priznane kot najboljši sistem za epoksi smolo. Te spojine so vgrajene v kemično mrežo duroplastičnih plastike in ne zmanjšujejo fizikalnih in mehanskih lastnosti izdelkov.
Dodatki druge vrste   sežig polimera se ustavi v zgodnji fazi, to je v fazi njegove termične razgradnje, skupaj s sproščanjem gorljivih plinastih produktov.
Intumescenčni postopek je sestavljen iz kombinacije tvorbe koksa in penjenja površine gorečega polimera. Nastali penasti celični sloj koksa, katerega gostota se zmanjšuje z naraščajočo temperaturo, varuje goreči material pred učinki toplotnega toka ali plamena.
Dodatki tipa 3   uporablja se za termoplastiko, termoplastove in elastomere.
  Obstaja več vrst takih dodatkov, od katerih so trije najpogostejši:
   halogeniran;
   fosfor, ki vsebuje;
   kovinskih hidroksidov.

Učinkovitost zaviralcev gorenja, ki vsebujejo halogen, se povečuje v seriji F-Cl-Br-I. Najpogosteje se spojine, ki vsebujejo klor in brom, uporabljajo kot zaviralci gorenja, saj zagotavljajo najboljše razmerje med ceno in kakovostjo.

Brom, ki vsebuje zaviralce gorenja, so veliko bolj učinkoviti od tistih, ki vsebujejo klor, ker so njihovi produkti zgorevanja manj hlapni. Poleg tega zaviralci gorenja, ki vsebujejo klor, oddajajo klor v širokem temperaturnem razponu, zato je njegova vsebnost v plinski fazi nizka, zaviralci gorenja, ki vsebujejo brom, pa se razgradijo v ozkem temperaturnem območju, kar zagotavlja optimalno koncentracijo broma v plinski fazi. Zaviralci gorenja z bromovimi spojinami se zaradi visoke odpornosti na toploto enostavno reciklirajo.

Zaviralci gorenja, ki vsebujejo klor: vsebuje veliko količino klora in deluje v plinski fazi. Najpogosteje se uporablja v kombinaciji z antimonskimi oksidi kot sinergist. So relativno poceni, ne razpadejo pod vplivom svetlobe, ampak za doseganje želenega razreda požarne varnosti zahteva velik odstotek vnosa v polimer. V primerjavi z zaviralci ognja, ki vsebujejo brom, so manj termostabilni, vendar povzročajo hudo korozijo opreme.

Zaviralci gorenja, ki vsebujejo fosfor. Spojine, ki vsebujejo fosfor, so lahko organske in anorganske. Aktivni so v plinski ali kondenzirani fazi in včasih v obeh.
  Nomenklatura spojin, ki vsebujejo fosfor, je precej široka, za začetek pa jih lahko razdelimo v 2 skupini - brez halogenov in halogenov.
  Prednost spojin, ki vsebujejo halogen in fosfor, je, da najprej z razcepitvijo halogenskih radikalov med razpadom radikale deaktiviramo z običajnim brezhalogenskim mehanizmom radikalov H * in OH * in drugič, spodbujamo tvorbo karboniziranih struktur ( saje, pepela).

Sinergijske mešanice. Večina zaviralcev gorenja, ki vsebujejo halogen, se uporablja v obliki sinergističnih zmesi z antimonovimi oksidi. Sam antimonov oksid ne upočasni gorenja, saj se topi pri temperaturah nad temperaturo vžiga večine plastike. V mešanici s spojinami, ki vsebujejo halogen, pa antimonov oksid tvori halogenide in hidroksilne halogenide antimona, ki so v plinskem stanju pri vžigni temperaturi in razredčijo gorljive pline. Poleg tega halidi in hidroksi halidi delujejo kot OH * radikalni lovilci, podobni delovanju HCl in HBr. Antimonovi oksidi se pogosto uporabljajo za povečanje požarne odpornosti PVC, zaradi sinergističnega učinka s klorom, ki ga vsebuje izhodni polimer. Ne priporočamo uporabe antimonovih oksidov v prosojnih in prosojnih izdelkih. V tem primeru in za proizvodnjo izdelkov z izboljšanimi električnimi izolacijskimi lastnostmi se lahko železov oksid uporablja kot sinergist. Celovite študije so pokazale, da antimonov oksid ni rakotvorna spojina.

Merila za izbiro zaviralca gorenja, ki vsebuje halogen.

Pri izbiri zaviralca gorenja so glavni dejavniki: vrsta polimera, zahteve za vnetljivost in obnašanje med obdelavo polimerov - njegova toplotna odpornost, tališče in kakovost disperzije v polimeru.
  Učinkovitost zaviralcev gorenja ni odvisna  o stopnji njihove disperzije ali topnosti v polimeru, saj se večina reakcij, povezanih z inhibicijo zgorevanja, zgodi v plinski fazi. Določa jo hitrost difuzije halogenskih radikalov in hitrost njihove interakcije s prostimi radikali.

Vendar je treba upoštevati učinek zaviralca gorenja na fizikalno-mehanske, električne in druge lastnosti, ki jih določa končna uporaba proizvoda. Uvedba zaviralcev gorenja običajno vodi do določenega zmanjšanja fizikalno-mehanskih, dielektričnih in drugih obratovalnih in tehnoloških lastnosti materialov.

Tu je pomemben dejavnik enotne disperzije. Poleg tega je priporočljivo izbrati zaviralec gorenja, tako da se halogenski ostanki tvorijo pri enaki temperaturi kot gorljivi produkti pirolize polimera. Tako bodo lovilci prostih radikalov v plinski fazi sočasno z gorivom, kar bo zagotovilo maksimalno učinkovitost zaviralnega delovanja gorenja. Hitrost tvorbe halogenskih radikalov mora biti taka, da se lahko zajame aktivne radikale ves čas, da temperatura površine ostane nad temperaturo vžiga hlapnih snovi.

Drugi zaviralci gorenja .

Kovinski hidroksidi .

Aluminijev in magnezijev hidroksid zaseda prvo mesto med zaviralci ognja v smislu uporabe (več kot 40% skupne količine zaviralcev gorenja). To je posledica nizkih stroškov v primerjavi s sistemi na osnovi halogenov ali fosforja.

Mehanizem delovanja. Kovinski hidroksidi pod vplivom visokih temperatur razpadejo z izpustom vode. Reakcija razgradnje je endotermna (skupaj z absorpcijo toplote), kar vodi do ohlajanja substrata do temperatur pod plameniščem. Nastajanje vode prispeva k redčenju vnetljivih plinov, ki se sproščajo med razgradnjo, slabi učinek kisika in zmanjšuje hitrost zgorevanja. Učinkovitost hidroksidov je neposredno sorazmerna z njihovo vsebnostjo v polimeru.

Magnezijev hidroksid (MH)   - je bel prašek z velikostjo delcev od 0,5 do 5 mikronov. Za doseganje ustreznega negorljivega učinka uvedemo količino 50-70 mas.% Polimera. Magnezijev hidroksid je dražji od aluminijevega hidroksida, zato je količina uporabe veliko manjša. Vendar pa ima eno neizpodbitno prednost - ima višjo toplotno odpornost (do 3000 0 S), zato se lahko uporablja pri obdelavi strukturnih termoplastov. Uporablja se predvsem v polipropilenu, ABS plastiki in polifeniliden oksidu. Priporočljivo je, da se ta zaviralec gorenja ne uporablja v termoplastičnih poliestrih (PET, PBT), ker pospešuje razgradnjo takih polimerov. Na slikah je prikazan mikrograf deleža magnezijevega hidroksida in polimernega penastega koksa z magnezijevim hidroksidom.

Aluminijev hidroksid (ATH) - uporablja se v elastomerih, termoplastih in termoplastih. Razgradi se pri temperaturah 190 - 2300С, odvisno od velikosti delcev (0,25-3 mikronov). Eno glavnih področij uporabe je povečanje požarne odpornosti stiren-butadien lateksa, ki se uporablja pri izdelavi preprog. Prav tako se pogosto uporablja za izdelavo negorljivih elastomerov za kabelsko izolacijo, transportne trakove, strešne materiale in cevi. Lahko se uporablja za izboljšanje požarne odpornosti nenasičenih poliestrov. Ta zaviralec gorenja se pogosto uporablja v poliolefinih, PVC, termoplastičnih elastomerih.   Največjo učinkovitost opazimo pri uporabi aluminijevega hidroksida v polimerih, ki vsebujejo kisik - PET, PBT, PA.

Melamin in njegovi derivati   - majhen, a dokaj hitro razvijajoč se tržni segment.

Vključuje melamin, njegove homologe in soli z organskimi in anorganskimi kislinami (borov, cianurik in fosfor). Glavni proizvajalec aditivov te vrste je DSM. Pri uporabi zaviralcev gorenja, ki vsebujejo melamin, pride do endotermne razgradnje z redčenjem plinov, absorpcijo aktivnih radikalov z tvorbo ogljikovih struktur. Poleg tega so spojine, ki vsebujejo melamin, poceni, nestrupene in ne povzročajo korozije opreme.
  Trenutno se ta razred zaviralcev gorenja uporablja predvsem v penastih in termoplastičnih poliuretanih, poliamidih. Razvijajo se tudi zaviralci gorenja, ki vsebujejo melamin za poliolefine in termoplastične poliestre.

Nanokompozitipred tradicionalnimi zaviralci gorenja. Kot polnila se uporabljajo majhne količine modificiranih večplastnih silikatov. Njihove mehanske lastnosti so enake tistim pri nepolnjenih polimerih. Obdelava nanokompozitov je zelo enostavna, medtem ko nanokompoziti ne vsebujejo halogenov in veljajo za okolju prijazno alternativo.
Mehanizem zatiranja plamena z vnosom silikatnih nanokompozitov temelji na nastanku ogljikovega sloja in njegove strukture. Ogljikov sloj izolira osnovni polimer iz vira toplote in tako tvori pregrado, ki zmanjšuje sproščanje hlapnih produktov med procesom zgorevanja. Čeprav je zatiranje plamena relativno novo področje uporabe za nanokompozite, so zelo pomembni kot polnila za ustvarjanje razmeroma plamensko odpornih polimerov z izboljšanimi lastnostmi. Kombinacije organskega aluminijevega oksida z drugimi polnili, ki zavirajo gorenje, kot je aluminijev hidroksid, kažejo tudi obetavne lastnosti.

Običajno se uporablja v kombinaciji s spojinami, ki vsebujejo fosfor, oksidi antimona ali kovinskimi hidroksidi, ki ustvarjajo substrat za plast ekspandiranega grafita. Pomanjkljivost grafita je črna barva in električna prevodnost, kar omejuje njegovo uporabo.

Trendi na trgu zaviralcev gorenja.

Svetovni trg zaviralcev gorenja je ocenjen na približno 30% celotne porabe dodatkov v polimerih (razen pigmentov in barvil). Struktura trga, ki zavira gorenje, je naslednja: \\ t

Kazalniki snovi, nevarnih za požar.Nekateri kazalniki so potrebni za popolno oceno nevarnosti požara s trdnimi snovmi in snovmi ter tekočin in plinov.

Temperatura vžigase imenuje najnižja temperatura vnetljive snovi, pri kateri odda vnetljive hlape ali pline s tako hitrostjo, da po vžigu iz zunanjega vira vžiga snov enakomerno gori. Temperatura vžiga je indikator požarne nevarnosti le za gorljive snovi in ​​materiale, saj označuje njihovo sposobnost samostojnega gorenja.

Temperatura samovžiga  imenujemo najnižja temperatura snovi (ali njena mešanica z zrakom), pri kateri se močno poveča hitrost eksotermnih reakcij, kar vodi do pojava gorečega gorenja.

Temperatura vžiga plinov in hlapov se upošteva v naslednjih primerih:

razvrstitev plinov in hlapov vnetljivih tekočin v eksplozijskih skupinah za izbiro tipa električne opreme (glede na standardno temperaturo samovžiga);

izbira temperaturnih pogojev za varno uporabo snovi, ko se segreje na visoke temperature (v tem primeru se uporablja najnižja temperatura samovžiga);

izračun največje dovoljene temperature ogrevanja za neizolirane površine procesne, električne in druge opreme;

raziskati vzrok požara, če je treba ugotoviti, ali se snov lahko vžge iz segrete površine.

Nagnjenost k samovžiguoznačuje sposobnost številnih snovi in ​​materialov, da se spontano vžgejo, ko se segrejejo na relativno nizke temperature ali pridejo v stik z drugimi snovmi, kot tudi kadar so izpostavljeni toploti, ki jo proizvajajo mikroorganizmi v procesu njihove življenjske dejavnosti. V skladu s tem se razlikujejo toplotno, kemijsko in mikrobiološko spontano izgorevanje.

Nagnjenost k samovžigu s toploto  značilne temperature samosegrevanja in tlenja, kot tudi odvisnost temperature medija, v katerem se opazi samovžig, na velikost in obliko vzorca. Pri pripravi protipožarnih ukrepov je treba upoštevati nagnjenost k samovžigu.

Temperatura samo-segrevanja  je najnižja temperatura, pri kateri se v snovi ali materialu pojavijo praktično ločljivi eksotermni oksidacijski in razgradni procesi, ki lahko vodijo do spontanega izgorevanja.

Ogrevanje na temperaturo samo-segrevanja, najnižja temperatura snovi, lahko predstavlja nevarnost požara. Pri določanju pogojev za varno dolgoročno (ali konstantno) segrevanje snovi se upošteva temperatura samosegrevanja.

Varna temperatura ogrevanja  to snov ali material (ne glede na velikost vzorca) je treba šteti za temperaturo, ki ne presega 90% vrednosti temperature samo-segrevanja.

Temperatura trenjaimenujemo kritično temperaturo trdne snovi, pri kateri se hitrost samozagorevalnega postopka dramatično poveča, kar vodi do pojava tlečega ognjišča. Pri raziskovanju vzrokov požarov, določanju varnih pogojev za ogrevanje trdnih materialov itd., Se upošteva temperatura taljenja.

Razmislite o značilnostih oksidacijskega procesa samovnetljivih snovi rastlinskega izvora, fosilnih premogov, olj in maščob, kemikalij in zmesi.

Med samovnetljive snovi rastlinskega izvora spadajo  moka, ribja moka, seno, oljne pogače itd. Mokri rastlinski proizvodi, ki nadaljujejo delovanje mikroorganizmov, so še posebej občutljivi na samovžig.
Prisotnost vlage v rastlinskih proizvodih pri določenih temperaturah spremlja razmnoževanje mikroorganizmov, povečanje njihove življenjske aktivnosti, ki povzroča povišanje temperature. Rastlinska živila so slabi prevodniki toplote, zato še dodatno zvišujejo temperaturo.
Pod ugodnimi pogoji za akumulacijo toplote: velika količina rastlinskega proizvoda, na primer seno ali oljna pogača v skladišču, temperatura lahko doseže 70 ° C.

Pri tej temperaturi mikroorganizmi umrejo in njihovo razgradnjo spremlja nadaljnje povišanje temperature z nastajanjem poroznega premoga, ki je sposoben absorbirati pare in pline v velikem volumnu.
Ta proces spremlja tudi sproščanje toplote in postopno zvišanje temperature na 100-130 ° C, pri čemer nastane razgradnja novih spojin z nastajanjem poroznega premoga. Pri temperaturi 200 ° C se celuloza, ki je del rastlinskih proizvodov, razgradi in nastane nova vrsta premoga, ki lahko intenzivno oksidira. Proces oksidacije premoga vodi do nadaljnjega povišanja temperature, do nastanka zgorevanja.

Oglje, proizvedene s toplotno razgradnjo celuloznih materialov, kot je oglje, se lahko spontano vžgejo.  In to se zgodi takoj po izdelavi. Sčasoma se zmanjša njegova sposobnost absorbiranja hlapov in plinov, zaradi česar oglje, ki je že dolgo v zraku, izgubi težnjo po samovžigu.

Nekatere vrste fosilnega premoga lahko oksidirajo pri nizkih temperaturah in absorbirajo kisik iz zraka in drugih plinov ali hlapov. Glavni vzrok spontanega izgorevanja pa je oksidacija premoga. Absorpcijo pare in plinov v premog spremlja tudi povišanje temperature.
Najvišja absorpcijska sposobnost ima mladi premog, ki vsebuje vlago. Torej sveže izkopani lignit vsebuje 10 - 20% higroskopne vlage in pusto - približno 1%, zato je slednje bolj odporno na samovžig. Povečanje vlage povzroči zvišanje temperature premoga na 60–75 ° C, zaradi oksidacije organske snovi pa se sprosti nadaljnja toplota.

Razvoj procesa spontanega izgorevanja fosilnega premoga  odvisno od stopnje drobljenja: če je premog lepši, večja je absorpcija in oksidacija površine, večja je njihova stopnja pretoka, več toplote se sprosti.

Pogosto je vzrok požara spontano izgorevanje maščob in olj mineralnega, rastlinskega ali živalskega izvora.s katerimi so impregnirani vlaknasti materiali in tkanine.

Mineralna olja (motor, dizel, transformator) so mešanica nasičenih ogljikovodikov in se ne morejo vžgati v čisti obliki. Njihovo spontano izgorevanje je možno v prisotnosti nečistoč rastlinskih olj. Rastlinska olja (konoplja, laneno, sončnično, bombažno) in olja živalskega izvora (maslo) so mešanica gliceridov maščobnih kislin.

Številne kemikalije in njihove mešanice se lahko samodejno segrejejo, ko so v stiku z zrakom ali vlago. Ti postopki se pogosto končajo s spontanim izgorevanjem.

Kemikalije se s svojo sposobnostjo samovžiganja razdelijo v tri skupine:

1. skupina.

Snovi, ki se spontano vžgejo v stiku z zrakom(aktivno oglje, beli fosfor, rastlinska olja in maščobe, žveplene kovine, aluminijev prah, karbid alkalijskih kovin, železo v prahu, cink itd.).
Oksidacijo določenih snovi te skupine, ki jo povzroča njihova interakcija z vodno paro zraka, spremlja sproščanje velike količine toplote in tako hitro napreduje, da se kmalu spremeni v izgorevanje ali eksplozijo. Za druge snovi se samozagrevalni procesi nadaljujejo dolgo časa (na primer, postopek samovžiga belega fosforja se konča z gorenjem po nekaj sekundah, proces samovžiga sveže pripravljenega aktivnega oglja pa traja več dni).

2. skupina.

Snovi, ki povzročajo izgorevanje pri medsebojnem delovanju ha z vodo(alkalijske kovine in njihovi karbidi, kalcijev oksid (živo apno), natrijev peroksid, fosforni kalcij, natrijev fosfor itd.).
Medsebojno delovanje alkalnih kovin z vodo ali vlago zraka spremlja sproščanje vodika, ki se vname zaradi toplote reakcije. Majhna količina vode, ki pada na živo apno, povzroči samo segrevanje, kar povzroči močno segrevanje (pred luminiscenco), tako da se lahko vnetljive snovi v bližini vnamejo.

3. skupina.

Snovi, ki se spontano vžgejo, ko se mešajo.  Tako učinek dušikove kisline na les, papir, tkanine, terpentin in eterična olja povzroča vnetje slednjega; Kromov anhidrid vname alkohole, estre in organske kisline; acetilen, vodik, metan in etilen se spontano vžgejo v atmosferi klora pri dnevni svetlobi; zdrobljeno železo (žagovina) se spontano vžge v atmosferi klora; karbidi alkalnih kovin se vnamejo pod klorom in ogljikovim dioksidom.

Plamenišče To se imenuje najnižja temperatura vnetljive snovi, pri kateri se pod pogoji posebnih preskusov nad površino tvorijo hlapi ali plini, ki lahko v zraku utripajo iz zunanjega vira vžiga.

Plamenišče je parameter, ki grobo kaže temperaturne pogoje, pod katerimi lahko vnetljiva snov postane vnetljiva. Plamenišče vnetljivih tekočin v tej klasifikaciji je določeno le v zaprtem lončku.

Območje vžigaplinov (hlapov) v zraku je območje koncentracije danega plina v zraku pri atmosferskem tlaku, znotraj katerega se lahko mešanice plina z zrakom vnamejo iz zunanjega vira vžiga in nato razpenjajo plamen skozi mešanico.

Mejne koncentracije območja vžiga se imenujejo oz spodnje in zgornje meje vnetljivosti  plinov (hlapov) v zraku. Vrednosti meja vžiga se uporabljajo pri izračunu dopustnih koncentracij plinov v eksplozivni procesni opremi, prezračevalnih sistemih, kot tudi pri določanju največje dovoljene eksplozivne koncentracije hlapov in plinov pri delu z ognjem, instrumentom za iskrenje.

Koncentracija plina ali hlapov v zraku znotraj procesne enote, ki ne presega 50% spodnje meje vžiga, se lahko vzame kot koncentracija proti eksploziji. Zaščita pred eksplozijo  okolje v opremi v normalnih procesnih pogojih ne daje podlage, da se ta oprema šteje za neeksplozivno.

Za vrednost največje dovoljene koncentracije, ki je odporna proti eksploziji (PDVK) hlapov in plinov pri delu z ognjem, je treba orodje za iskrenje vzeti s koncentracijo, ki ne presega 5% spodnje meje vžiga hlapov ali plina v zraku v odsotnosti kondenzirane faze v zadevni napravi.

Temperaturne meje vžiga hlapov v zrakuto so temperaturne meje snovi, pri katerih nasičene pare tvorijo koncentracije, ki so enake spodnji ali zgornji mejni koncentraciji vžiga.

Temperaturne meje vžiga se upoštevajo pri izračunu varnih temperaturnih pogojev v zaprtih procesnih količinah s tekočinami (rezervoarji za gorivo itd.), Ki delujejo pri atmosferskem tlaku.

Temperaturo in največji tlak eksplozije je treba šteti za varne glede na možnost nastanka eksplozivnih zmesi hlapov in zraka.

Maksimalni tlak eksplozije - To je največji pritisk med eksplozijo. Upošteva se pri izračunu eksplozivne odpornosti opreme z vnetljivim plinom, tekočinami in praškastimi snovmi ter varnostnimi ventili in eksplozivnimi membranami, lupinami eksplozijsko varne električne opreme.

Indeks vnetljivosti  (koeficient. \\ t K) ~brezrazsežno količino, ki izraža razmerje med količino toplote, ki jo oddaja vzorec med preskusom, in količino toplote, ki jo oddaja vir vžiga,

kjer q - toplota, ki jo sprosti vzorec v procesu zgorevanja, kcal;

q in - toplotni impulz, tj. toplote, ki se dobavlja vzorcu iz stalnega vira

vžig, kcal.

Glede na rezultate preskusov je stopnja vnetljivosti ocenjena na naslednji način.

Ognjevarni materiali- materiali, ki pri segrevanju na 750 ° C ne gorijo in ne oddajajo vnetljivih plinov v zraku v količini, ki je zadostna za vžig od dvignjenega plamena. Ker je koeficient določen z metodo kalorimetrije Za< 0,1, taki materiali niso sposobni gorenja v zraku.

Negorljivi materiali- materiali, katerih temperatura vžiga je nižja od 750 ° C, in material gori, tinja ali pa je zgorela samo pod vplivom plamena, ki se dvigne in ustavi sežiganje ali tlenje po odstranitvi (0.1)< Za< 0,5).

Ognjevarni materiali  (ali samougasljive) - materiali, pri katerih je temperatura vžiga nižja od 750 ° C, material pa goreča, tlenja ali goreči pod vplivom dvignjenega plamena. Po odstranitvi se material še naprej poganja z dušenim plamenom, ki se ne širi po vzorcu (0,5< Za< 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.).

Gorljivi materiali - snovi, katerih temperatura vžiga je nižja od 750 ° C, in material, ki se vžge iz plamena, še vedno izgoreva ali tinja po njegovi odstranitvi. (K> 2,1).

Hitrost gorenja  Hitrost gorenja trdne snovi je odvisna od njene oblike. Rezane trdne snovi v obliki žagovine ali čipov bodo gorele hitreje kot monolitne. V zdrobljenem gorljivem materialu je velika površina gorenja izpostavljena toploti, zato se toplota absorbira veliko hitreje, izhlapevanje se dogaja veliko bolj aktivno, pri čemer se sprošča večja količina hlapov. Gorjenje poteka zelo intenzivno, zaradi česar se gorljiva snov hitro porabi. Po drugi strani pa bo monolitna vnetljiva snov gorila dlje, kot zdrobljena.

Prašni oblaki so sestavljeni iz zelo majhnih delcev. Če se oblak vnetljivega prahu (npr. Zrna) dobro zmeša z zrakom in se vname, se gorenje zgodi zelo hitro in ga pogosto spremlja eksplozija. Takšne eksplozije so bile opažene med nakladanjem in razkladanjem žita in drugih zdrobljenih gorljivih snovi.

Obstajata dve hitrosti gorenja: masa in linearna.

Hitrost gorenja mase  se imenuje masa (t, kg) izgorele snovi na čas v enoti (min, h).

Hitrost zgorevanja trdnih gorljivih snovise imenuje hitrost širjenja požara (m / min) in hitrost rasti območja požara (m 2 / min). Hitrost gorenja trdnih snovi je odvisna od stopnje brušenja, vlažnosti, gostote, dostopa do zraka in številnih drugih dejavnikov.

Proučevanje primerov požara na ladjah omogoča sprejemanje naslednje povprečne linearne hitrosti gorenja (m / min) različnih objektov:

Upravne službe ................................................ 0.5

Namestitev ................................................ .................... 1,0-1,2

Komunalni prostori, skladiščni prostori za gorljive materiale ..... 0,6-1,0

Prtljažni prostor ..................................... ........... .............. 0,5-0,7

Avtomobilske trajektne palube .......................... 1 5

Strojnica z motorjem z notranjim zgorevanjem pri zgorevanju dizelskega goriva pod pečmi .... 10

Podporni mehanizmi podružnic ......... 1,2

Prostori za električno opremo ............................................ 0.8

Kotlovni prostori pri sežiganju kurilnega olja pod pečjo ........... 8.0

Približno v prvih 2-3 minutah požara se območje njegovega žarišča hitro poveča (na potniških ladjah na 20 m 2 / min). Ta čas ponavadi traja, da zbere alarm za posadko plovila in zato še ni aktivnega požara. V naslednjih 10 minutah, ko se uporabljajo stacionarna sredstva za gašenje vode in pene, se rast območja požarnega centra upočasni.

Linearna hitrost širjenja požara določa območje požara, stopnja izgorevanja vsega, kar lahko zgori na tem območju, pa je trajanje požara.

Hitrost gorenja linearne tekočineznačilen po višini plasti (mm, cm), sežgani na enoto časa (min, h). Hitrost širjenja plamena med vžigom gorljivih plinov je od 0,35 do 1,0 m / s.

Stopnja izgorelostiznačilen po količini zgorevanja goriva na enoto časa na enoto površine zgorevanja. Določa intenzivnost zgorevanja materialov med požarom. Morate vedeti, da lahko izračunate trajanje požara v tekočinah. Stopnja izgorevanja tekočine, ki se je razlila na površino morske vode, je približno enaka kot takrat, ko izgori iz odprtih površin posod.

Temperatura Najpomembnejši parameter ladijskega požara, ki v veliki meri določa ne le inženirske in preventivne ukrepe, temveč tudi taktična dejanja sil in skupin plovil v sili je temperatura. Posebej pomembna je temperatura v notranjih požarih ladij.

Intenzivnost prenosa toplote iz požarnega območja v okolje, hitrost pretoka plina in možnost eksplozij, ki predstavljajo izjemno nevarnost pri gašenju požara, je odvisno od temperature požara.

Temperaturno polje požara je zelo heterogeno.Bližje kot požarno območje je temperatura običajno višja. Na vrhu prostora je zrak ponavadi toplejši od zraka na palubi. Ob upoštevanju obnašanja ladijskih konstrukcij in materialov ter z ognjeno-taktičnega vidika je najprimernejše, da povprečno temperaturo dimnih plinov, ki zapolnijo požarno cono za temperaturo požara. Pomembne so tudi temperature na površinah ladijskih konstrukcij, ki obdajajo požarno cono: temperaturo na površini, obrnjeni proti ognju, in temperaturo na površini nasproti ognju.

Približno lahko temperaturo na nekaterih točkah požarnega območja določimo posredno - s taljenjem nezgorelih materialov, ki so bili v požarnem območju, ali z barvo zapekačenih ogrevanih teles (tabela 4.1).

Tabela 4.1

Odvisnost barve toplote od temperature

Pri gorenju trdnih materialovtemperatura požara je odvisna predvsem od vrste materialov, velikosti požarne obremenitve, pogojev pretoka zraka in odstranjevanja produktov izgorevanja ter trajanja izgorevanja.

Odvisnost temperature ognja od trajanja zgorevanja za vse trdne snovi ima približno enak značaj.  Sprva se temperatura močno dvigne do maksimuma, in ko material izgori, se postopoma zmanjša. Z naraščanjem požarne obremenitve se poveča skupno trajanje gorenja, najvišja temperatura ognja se poveča, temperatura se počasneje zmanjša, vendar pa značaj odvisnosti ostaja nespremenjen.

V pogojih omejene izmenjave plina, na primer pri zaprtih odprtinah v stanovanjskem območju, je povišanje temperature veliko počasnejše. Najvišja temperatura doseže 800-900 ° C.

Temperaturni pogoji v prostorih pri sežiganju tekočin imajo svoje značilnosti.  Ker se tekočine običajno nahajajo v vseh plovilih (v paletah, rezervoarjih itd.), Ima njihovo izgorevanje pogosto lokalni značaj. V teh pogojih, če je razmerje med območjem gorenja in krovom blizu enote, je temperatura ognja približno 1100 ° C. Če je območje gorenja le majhen del površine krova, je temperatura precej nižja.

Temperatura ognja pri gorenju tekočin in trdnih materialov  odvisno od prevladujočih gorljivih materialov: če tekočine sestavljajo le majhen del požarne obremenitve, se temperaturni režim malo razlikuje od tistega pri trdnih materialih.

V primeru notranjih požarov v coni agresivne toplote se lahko pojavijo nenadni konvektivni tokovi vročih plinov, ki nastanejo pri spremembi pogojev izmenjave plinov, ki nastanejo zaradi odpiranja vrat in drugih odprtin.

Območje toplotnega napada je del dima., je lahko nevarna za temperaturo osebe. Oseba je lahko v zelo kratkem času v suhem zraku s temperaturo 80 - 100 ° C. Dolgo bivanje pri temperaturi 50 - 60 ° C povzroča najresnejše posledice pregrevanja. Vlažen zrak pri temperaturi 50 - 60 ° C za mnoge ljudi postane nevzdržen v nekaj minutah.

Pri ocenjevanju požarne nevarnosti plinov  določi območje vžiga v zraku, največji tlak eksplozije, temperaturo samovžiga, kategorijo eksplozivne zmesi, minimalno energijo vžiga, minimalno vsebnost eksplozivnega kisika, nazivno hitrost zgorevanja.

Pri ocenjevanju požarne nevarnosti tekočindoločite skupino vnetljivosti, plamenišče, temperaturo vžiga, mejne vrednosti vžiga, stopnjo izgorevanja. Za vnetljive tekočine se dodatno določita območje vžiga v zraku, največji tlak eksplozije, kategorija eksplozivne mešanice, minimalna energija vžiga, minimalna vsebnost eksplozivnega kisika in normalna hitrost gorenja.

Pri ocenjevanju nevarnosti požara vse trdne snovi in ​​materiali določajo skupino vnetljivosti, temperaturo vžiga. Za trdne snovi s tališčem pod 300 ° C dodatno določijo: plamenišče, temperaturne meje vžiga pare v zraku.
  Za porozne, vlaknate in razsute materiale, če je potrebno, dodatno določajo temperaturo samozagorevanja, temperaturo taljenja med samovžigom, temperaturne pogoje termičnega samovžiga.
  Za snovi v prahu ali za tvorbo prahu, se spodaj določijo spodnja meja vžiga vesoljske vzmetenja, največji tlak eksplozije v vesoljskem prostoru, minimalna energija vžiga v vesoljski industriji, minimalna vsebnost eksplozivnega kisika.

Pri ocenjevanju požarne nevarnosti snovi  potrebno je preučiti njegove lastnosti, ugotoviti možnost njihove spremembe v času in ko se uporablja v določenih pogojih. Zlasti je pomembno, da se pri dolgotrajnem segrevanju, obsevanju in drugih zunanjih vplivih upošteva stik snovi z drugimi aktivnimi snovmi, zaradi česar se lahko spremenijo njene fizikalno-kemijske lastnosti.

Pri preskušanju ladjedelništva in drugih trdnih materialov za vnetljivost se najprej ugotovi skupina gorljivih materialov metoda požarne cevi.

Material, ki se šteje za vnetljiv.če je pri preskusu po metodi s cevjo za ogenj čas za samoregulacijo ali tlenje daljši od 1 min, izguba teže vzorca pa je 20%. Gorljivi materiali vsebujejo tudi materiale, ki neodvisno od gorenja s plamenom potekajo po celotni površini vzorca, ne glede na izgubo teže in čas izgorevanja. Takšni materiali niso predmet nadaljnjih preskusov.

Materiali, katerih izguba teže je manjša od 20%, kot tudi materiali, ki izgubijo 20% ali več teže, vendar sežigajo ali tlijo manj kot 1 minuto sami za končno oceno stopnje vnetljivosti, so predmet dodatnih preskusov na metoda kalorimetrije.