Пожарные свойства веществ и материалов

ГОСТ 12.1.044-84 ССБТ " Пожаро- и взрывоопасность веществ и материалов, номенклатура показателей и методы их определения" устанавливает номенклатуру показателей пожаро- и взрывоопасности веществ и материалов, их применяемость, а также методы их определения.

Показатели пожаро- и взрывоопасности используют при категорировании помещений и зданий, при разработке систем для обеспечения пожарной безопасности и взрывобезопасности в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.004-85 ССБТ и ГОСТ 12.1.010-76 ССБТ.

Применяемость показателей пожаро- и взрывоопасности определяется агрегатным состоянием вещества. При этом различают: газы, жидкости, твердые вещества и материалы и пыли. Рассмотрим некоторые основные показатели, определяющие пожаро- и взрывоопасность веществ и материалов.

Группа горючести - показатель, который применяется для всех агрегатных состояний.

Горючесть - способность вещества или материала к горению.

По горючести вещества материалы подразделяются на три группы:

Негорючие - вещества и материалы, не способные гореть на воздухе.

Трудногорючие - вещества и материалы, способные возгораться в воздухе от источника зажигания, но не способные самостоятельно гореть после его удаления.

Горючие - вещества и материалы, способные самовозгораться, а также возгораться от источника зажигания и самостоятельно гореть после его удаления.

На практике группу горючести используют при определении категории помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности, при разработке мероприятий для обеспечения пожаро- и взрывобезопасности оборудования и помещений.

Температура вспышки - самая низкая температура горючего вещества, при которой в условиях специальных испытаний над его поверхностью образуются пары или газы, способные вспыхивать от источника зажигания, но скорость их образования еще недостаточна для устойчивого горения.

Температуру вспышки используют для оценки воспламеняемости жидкости, а также при разработке мероприятий для обеспечения пожаро- и взрывобезопасности ведения процессов.

В зависимости от численного значения температуры вспышки жидкости относят к легковоспламеняющимся (ЛВЖ) и горючим (ГЖ).

К ЛВЖ относят жидкости с температурой вспышки не более 61°С в закрытом тигле или 66°С в открытом.

Согласно ГОСТ 12.1.017-80 ЛВЖ подразделяются на 3 разряда.

Особо опасные ЛВЖ - это горючие жидкости с t_всп = от -18°С и ниже в закрытом тигле или от -13°С в открытом тигле (ацетон, диэтиловый эфир, изопентан).

Постоянно опасные ЛВЖ - t_всп от -18°С до +23°С в закрытом тигле или от -13°С до +27°С в открытом тигле (бензол, толуол, этиловый спирт, этилацетат и др.)

Опасные при повышенной температуре ЛВЖ - t_всп от 23°С до 61°С в закрытом тигле или выше 27°С до 66°С в открытом тигле (хлорбензол, скипидар, уайтспирит и др.)

Температура самовоспламенения - самая низкая температура вещества, при которой в условиях специальных испытаний происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций, заканчивающихся пламенным горением.

Температура самовоспламенения горючих веществ очень разнообразна, например, для твердых веществ она находится в пределах 30-670°С. У большинства древесных пород эта температура равна 330-470°С.

Явление, когда вещество загорается только за счет выделения теплоты от химических, биологических или физических процессов, происходящих в нем самом, называется самовозгоранием. Вещества могут самовозгораться от воздействия на них воздуха, воды или смешения друг с другом.

Самая низкая температура, при которой происходит воспламенение вещества за счет выделения теплоты от процессов, происходящих в нем самом без подвода тепла извне, называется температурой самовозгорания.

При соприкосновении с воздухом к самовозгоранию склонны каменный уголь, торф, сульфиды железа, желтый фосфор, порошки цинка, аммония, железа; при соприкосновении с водой - карбиды кальция и щелочных металлов, калий, натрий, рубидий, цезий; в группу веществ, самовозгорающихся при смешивании, входят газообразные, жидкие и твердые окислители: галоиды, азотная кислота, марганцовокислый калий, селитра и т.д.

На практике часто создаются условия, когда скорость горения достигает огромных величин, и горение превращается в тепловой взрыв.

Взрыв - это чрезвычайно быстрое, определяемое долями секунды горение, сопровождающееся выделением большого количества тепла, раскаленных газообразных продуктов и образованием большого давления.

Сила взрывной волны чрезвычайно велика, и взрывы вызывают большие разрушения. Взрыв сопровождается также звуковой волной.

Для возникновения взрыва какой-либо смеси необходимо три условия:

Определенная концентрация паро- или газовоздушной смеси.

Импульс, способный нагреть вещество до температуры самовоспламенения (пламя, удар, адиабатическое сжатие и т.д.).

Замкнутый объем.

Основными показателями пожаровзрывоопасности горючих газов (ГГ) и пыли являются нижний (НПВ) и верхний (ВПВ) концентрационные пределы воспламенения (взрываемости), выраженные в объемной доле компонента в смеси (%) или в массовых концентрациях (мг/м³).

Выраженная в процентах минимальная концентрация пара, газов или пыли в воздухе, которая способна воспламениться и дать взрыв, называется нижним пределом взрыва П_н.

Выраженная в процентах максимальная концентрация пара, газа или пыли, выше которой смесь перестает быть взрывчатой, называется верхним пределом взрыва П_в.

Промежуточные концентрации, лежащие между нижним и верхним пределами взрыва, являются взрывчатыми и определяют диапозон взрыва того или иного вещества. Пределы взрыва не являются неизменными и находятся в большой зависимости от давления смеси, температуры и запаса энергии начального импульса.

Пределы взрываемости некоторых газов при нормальном атмосферном давлении:

П_н, % П_в, %

бензин 1, 1 5, 4

ацетилен 1, 5 82, 0

Н₂ 4, 1 75, 0

СО 12, 8 75, 0

СН₄ 5, 0 16, 0

Большую пожарную опасность на производстве представляет пыль. Взвешенная в воздухе (аэрозоль), способна образовывать взрывчатые смеси, а пыль, осевшая из воздуха (аэрогель) на оборудовании и конструкции здания, может тлеть и гореть. Пожаровзрывоопасность пылевых смесей характеризуется температурой самовоспламенения аэрогеля и нижним концентрационным пределом взрываемости П_н.

П_н, г/м3

Алюминиевый порошок 58, 0

Канифоль 5, 0

Цинковая пыль 800

Эбонитовая пыль 7, 6

Поскольку достижение очень больших концентраций пыли во взвешенном состоянии практически нереально, термин " верхний предел воспламенения" к пыли не применяется.