Оценка пожарной опасности веществ и материалов
Охрана Труда
Оценка пожарной опасности веществ и материалов
По агрегатному состоянию все вещества и материалы подразделяются на твердые, жидкие и газообразные.
Твердые вещества в зависимости от состава и строения ведут себя при нагревании различно. Некоторые из них (сера, каучук и стеарин) при этом плавятся и испаряются.
Другие же, как древесина, торф, каменный уголь и бумага, разлагаются с образованием газообразных продуктов и твердого остатка (угля). Встречаются вещества, которые при нагревании не плавятся и не разлагаются (кокс, антрацит и древесный уголь).
Как известно, горят не сами твердые вещества, а газообразные и парообразные продукты, выделяющиеся при разложении и испарении в процессе нагревания.
Таким образом, большинство горючих веществ, независимо от их начального агрегатного состояния, при нагревании переходят в газообразные продукты. Соприкасаясь с воздухом, они образуют горючие смеси, представляющие соответствующую пожарную опасность. Для воспламенения таких смесей не требуется мощного и длительно действующего источника воспламенения. Они воспламеняются даже от искры.
Жидкие горючие и легковоспламеняющиеся вещества (нефтепродукты, растительные масла, ароматические углеводороды, спирты, эфиры, альдегиды, кетоны, органические кислоты и др.) при нагревании испаряются, и соответственно их температуре повышается давление.
•Легковоспламеняющиеся (ЛВЖ) и горючие (ГЖ) жидкости но степени пожарной опасности делятся на четыре класса (разряда). К тому или иному классу ЛВЖ и ГЖ относятся в зависимости от температуры вспышки их паров:
1-й класс — нефтепродукты и сырая нефть; температура вспышки паров 28° С и ниже;
2-й класс — нефтепродукты и сырая нефть; температура вспышки паров выше 28 до 45° С включительно;
3-й класс — нефтепродукты и сырая нефть; температура вспышки паров выше 45 до 120° С включительно;
4-й класс — нефтепродукты и сырая нефть; температура вспышки паров выше 120° С.
Горючие газы (водород, ацетилен, аммиак, коксовый, 1 енераторный, водяной, естественный и другие газы) обладают большей текучестью и диффузионной способностью, чем горючие жидкости. Поэтому образование горючей среды вне емкости, в которой находится газ, возможно в случаях выхода его через неплотности и повреждения емкости. Если выходящая при этом через неплотности струя газа сразу же будет воспламенена, взрывоопасные концентрации не возникнут, газ будет гореть, образуя факел пламени. Создание горючей среды внутри емкости с газом возможно только при достаточном количестве в пей воздуха.
Группа горючести . ВНИИПО подразделяет вещества и материалы по горючести на: негорючие, трудногорючие и горючие.. последние в свою очередь делятся на легковоспламеняющиеся и трудновоспламеняющиеся.
Негорючими называются вещества и материалы, не i пособные к горению на воздухе.
Трудногорючими называются вещества и материалы, которые возгораются при действии источника зажигания, но не- i пособны к самостоятельному горению после его удаления.
Горючими называются вещества и материалы, способные — лмовозгораться, а также возгораться от источника зажигания и продолжать самостоятельно гореть после его удаления.
К трудновоспламеняющимся относятся горючие ве- щества и материалы с пониженной пожарной опасностью, которые при хранении на открытом воздухе или в помещении не пособны возгораться даже при длительном воздействии малокалорийного источника зажигания (пламени спички, искры, накаленного электропровода и т. п.). Такие вещества и материалы загораются от сравнительно мощного источника при нагревании их значительной части до температуры /воспламенения.
К легковоспламеняющимся относятся горючие вещества и материалы с повышенной пожарной опасностью, которые при хранении на открытом воздухе или в помещении способны без предварительного подогревания возгораться от кратковременного воздействия малокалорийного источника зажигания.
Группу горючести веществ и материалов учитывают при разработке противопожарных норм и противопожарного режима.
На речном транспорте группу горючести используют при классификации опасных грузов, которые перевозят на судах.
Степень возгораемости строительных материалов и конструкции определяется в соответствии со «Строительными нормами и правилами» (СНиП) II-A.5-62 «Противопожарные требования. Основные положения проектирования».
Зона воспламенения газов и паров в воздухе. Зоной воспламенения газов (паров) в воздухе называется область концентрации данного газа в воздухе при атмосферном давлении 760 мм рт. ст., внутри которой смесь его с воздухом способна воспламеняться от внешнего источника зажигания с последующим распространением горения на весь объем смеси.
Наименьшее или наибольшее содержание газа (или пара) в воздухе (или кислороде), при котором возникшее от постороннего источника зажигания пламя может распространиться неограниченно по всему объему смеси, называется концентрационным пределом воспламенения газов и паров Жидкостей.
Граничные концентрации зоны воспламенения называются соответственно верхним и нижним пределами воспламенения газов (паров) в воздухе. Величину ниж- -него предела воспламенения газов в воздухе учитывают при классификации производств по пожарной опасности в соответствии со СНиП II-M.2-62 «Производственные здания промышленных предприятий. Нормы проектирования».
Величинами пределов воспламенения пользуются при расчете допустимых концентраций газов внутри взрывоопасных технологических аппаратов, систем рекуперации, вентиляции, а также при установлении предельно допустимой взрывоопасной концентрации газов (паров) во время работы с огнем и искрящим инструментом.
Температурные пределы воспламенения паров в воздухе.
Температурными пределами воспламенения паров в воздухе называются такие температуры вещества, при которых его насыщенные пары, находясь в равновесии с жидкой или твердой фазой образуют в воздухе концентрации, равные соответственно нижнему или верхнему пределам воспламенения.
Значения температурных пределов воспламенения применяют мри расчете безопасных температурных режимов закрытых рф; химические вещества. По температуре самовозгорания испивают степень пожарной опасности теплового режима обрати ки веществ и материалов, условия их хранения.
Воспламенение . Температурой воспламенения насыпается самая низкая температура горючего вещества, прими орой последнее выделяет горючие пары или газы с такой скоростью, что после воспламенения их под воздействием внешнего источника зажигания возникает устойчивое горение.
Среди газов воспламеняться могут только их горючие смеси,, например, смесь метана с воздухом, паров бензина и других, горючих жидкостей с воздухом или кислородом.
Воспламенение жидкостей при соприкосновении с воздухом протекает в две стадии: сначала жидкость испаряется, образуя горючую смесь паров с воздухом; затем при соприкосновении с пламенем эта смесь загорается.
Читайте также.
Чтобы оставить комментарий зарегистрируйтесь или авторизируйтесь пожалуйста на сайте.
Оценка пожарной опасности веществ и материалов;
Сайт СТУДОПЕДИЯ проводит ОПРОС! Прими участие 🙂 — нам важно ваше мнение.
Классификация пожароопасных веществ. Человек научился добывать огонь и применять его для своих нужд много тысячелетий назад. Но огонь не только выполняет полезную работу, но и приносит человеку материальный ущерб. Пожарами, в основе которых лежит химическая реакция горения, могут быть уничтожены жилые и производственные здания, корабли, самолеты, продукты питания, т. е. все, что способно гореть, разрушаться от действия температуры и гибнуть в среде продуктов сгорания.
Пожаром называется неконтролируемое горение вне специального очага, наносящее материальный ущерб (Ост 78 2—73). Ранее были указаны условия, необходимые для возникновения горения, а следовательно, для возникновения пожара. В отсутствие контроля при создании этих условий возникает пожар, который может развиться до больших размеров и нанести значительный материальный ущерб. Следовательно, возможность создания условий возникновения пожара или его быстрого развития представляет собой пожарную опасность.
Пожарной опасностью называется возможность возникновения или развития пожара, заключенная в каком-либо веществе, состоянии или процессе (Ост 78 2—73). Из этого определения можно сделать вывод, что пожарную опасность представляют вещества и материалы, если они в силу своих свойств благоприятствуют возникновению или развитию пожара. Такие вещества и материалы относятся к пожароопасным.
Пожароопасные вещества, по способности к горению, подразделяются на горючие, трудногорючие и негорючие.
Горючими называются вещества (материалы, смеси, изделия), способные самостоятельно гореть после удаления источника зажигания. Среди пожароопасных веществ большинство являются горючими, Горючие вещества в свою очередь разделяются на легковоспламеняющиеся и трудновоспламеняющиеся.
Легковоспламеняющимся веществом (материалом, смесью) называется горючее вещество (материал, смесь), способное воспламеняться от кратковременного воздействия пламени спички, искры, накаленного электропровода и тому подобных источников зажигания с низкой энергией (Ост 78 2—73). Следует отметить, что воспламенение этих веществ происходит при хранении на открытом воздухе или в помещении без предварительного подогрева. К легковоспламеняющимся веществам относятся все горючие газы (водород, метан, этан, пропан и др.), горючие жидкости (ацетон, бензин, бензол, диэтиловый эфир и др.) и горючие твердые вещества (целлулоид, полистирол, древесная стружка, лист бумаги и др.).
Трудновоспламеняющимся веществом (материалом, смесью) называется горючее вещество (материал, смесь), способное воспламеняться только под воздействием мощного источника зажигания. К таким веществам относятся гетинакс, полихлорвиниловая плитка, фенольноформальдегидный стеклопластик, древесина, подвергнутая поверхностной огнезащитной обработке, и другие.
Трудногорючиминазывают вещества (материалы, смеси, изделия), способные гореть под воздействием источника зажигания, но не способные к самостоятельному горению после удаления его.
По пожарной опасности их можно подразделить на три группы:
1) вещества, горение которых происходит только при нагреве до температур, близких к температуре их самовоспламенения (трихлорацетат натрия, дихлоральмочевина и др.);
2) вещества, имеющие определенную область зажигания при температурах, до которых возможен их нагрев в производстве, а также имеющие температуру вспышки в закрытом тигле (дихлорметан);
3) вещества, выделяющие пары или газы, обладающие определенной областью воспламенения в воздухе (слабые водные растворы спиртов, кетонов, альдегидов, органических кислот, аммиачная вода).
Негорючими называют вещества (материалы, смеси, изделия), не способные к горению в атмосфере воздуха.
Среди негорючих веществ находится много весьма пожароопасных. Они могут быть объединены в следующие группы:
1) вещества, выделяющие горючие продукты или тепло при взаимодействии с водой или друг с другом, например карбид кальция СаС2, металлический натрий и негашеная известь с водой, разбавленные кислоты (серная, соляная и др.) с металлами;
3) вещества, самовозгорающиеся на воздухе: желтый фосфор, триизобутилалюминий, жидкий фосфористый водород и др.
Показатели пожарной опасности веществ.Российский научно-исследовательский институт противопожарной обороны (РНИИПО) создал систему оценки пожарной опасности обычных горючих веществ и материалов. Она состоит из описания параметров пожарной опасности веществ и материалов, указаний области их применения и методов определения, а также рекомендаций по использованию параметров пожарной опасности в практической работе пожарной охраны, проектных и других организаций. Для оценки пожарной опасности каждого горючего вещества определяется комплекс показателей, вид и число которых зависят от его агрегатного состояния. Для оценки пожарной опасности газов определяют следующие показатели:
1) температура самовоспламенения;
2) область воспламенения в воздухе;
3) максимальное давление взрыва;
4) категория взрывоопасной смеси;
5) минимальная энергия зажигания;
6) минимальное взрывоопасное содержание кислорода;
7) нормальная скорость горения;
8) критический (гасящий) диаметр;
9) характер взаимодействия горящего вещества с водопенными средствами тушения.
Для оценки пожарной опасности жидкостей определяют показатели:
1) температура самовоспламенения;
2) группа горючести;
3) температура вспышки;
Рис. 9. Температурный режим пожара при различной горючей загрузке древесины, кг/м 2 : 1 — 25; 2-50; 3 – 100.
Таким образом, объяснить увеличение скорости только увеличением числа столкновений нельзя.
Если бы необходимым условием протекания реакций было лишь соударение частиц, то нельзя было бы объяснить различие в скоростях процессов при одинаковых концентрациях реагентов; было бы непонятным действие катализатора и его специфичность. Если бы каждое столкновение оканчивалось актом взаимодействия, то все реакции протекали бы со скоростью взрыва; молекулы, содержащиеся в 1 см 3 газа, испытывают такое колоссальное число соударений, что ему отвечали бы скорости, превышающие экспериментальные в сотни миллиардов раз.
Основываясь на огромном разрыве между числом реагирующих молекул (их называют активными молекулами) и общим числом столкновений, а также характере изменения скорости реакций от температуры, шведский ученый Аррениус (1889 г.) предложил уравнение, показывающее зависимость константы скорости реакции от температуры
,
где А—фактор частоты; е — основание натуральных логарифмов; Е — энергия активации; R — универсальная газовая постоянная; Т — температура, К.
Причина увеличения скорости химической реакции с повышением температуры заключается в том, что при этом увеличивается число эффективных соударений. Известно, что те молекулы при столкновении вступают во взаимодействие, которые обладают избыточной энергией по сравнению со средней энергией молекулы. Такие молекулы называют активными, а энергию, необходимую для перевода молекул в это состояние, называют энергией активации. Если молекулы не обладают необходимым избытком энергии, их столкновение не приводит к реакции. Например, молекулы кислорода могут сталкиваться при комнатной температуре с молекулами бензола или спирта, но реакция между ними при этом не начинается, так как сталкивающиеся частицы не обладают достаточной энергией. Если же нагреть указанные вещества до определенной температуры, т. е. сообщить им избыток энергии, то произойдет воспламенение. Молекулы активизируются чаще всего за счет тепла, но в некоторых случаях этоможет происходить и за счет химической энергии веществ, вступающих в реакцию с кислородом.
Влияние катализаторов.Роль катализаторов в химии исключительно велика. Многие важнейшие химические производственные процессы основаны на применении катализаторов, в частности синтез высокомолекулярных соединений, являющийся основой производства пластических масс. Большую роль катализаторы играют при воспламенении и горении веществ. Влияние посторонних веществ на скорость химической реакции было замечено в начале XIX в. Впервые его наблюдал русский ученый К. С. Кирхгоф, установивший в 1811 г., что серная кислота ускоряет процесс превращения крахмала в сахар. Большое значение имело открытие В. Деберейнера, установившего в 1823г., что при направлении струи водорода на губчатую платину, представляющую собой мелкораздробленный металл, водород загорается, и что для его воспламенения не требуется никакого подвода энергии. В 1835 г. И. Я- Берцелиус предложил для веществ, активизирующих процесс, название катализаторы (каталио— развязываю).
Катализаторы — вещества, которые могут активизировать реакцию или изменять ее скорость, но не изменяют саму реакцию, ее направление, иначе говоря, катализаторы изменяют (понижают положительный катализ или повышают отрицательный) энергию активации процесса. Видимого участия в реакции катализаторы не принимают и остаются неизменными и качественно, и количественно. Катализаторы, замедляющие процесс (т. е. повышающие его энергию активации), называются ингибиторами.
Различают два вида катализа: гомогенный и гетерогенный. При гомогенном катализе катализатор и то вещество, которое участвует в реакции, образуют гомогенную смесь.
Ускоряющее влияние катализаторов при гомогенном катализе объясняется теорией промежуточных реакций, иначе — образованием промежуточного комплекса. Так, реакция между веществами А и В протекает по схеме
При добавлении катализатора К реакция пойдет с образованием промежуточного комплекса по схеме
который взаимодействует с веществом В; при этом образуются вещество АВ и катализатор в свободном виде
Такой комплекс обычно нельзя выделить в свободном виде, так как процесс с его участием (образование и взаимодействие со следующим компонентом реакции) идет мгновенно. Количество применяемого катализатора не является стехиометрическим; для ускорения процесса часто достаточно лишь его следов.
При гетерогенном катализе агрегатное состояние катализатора отличается от состояния реагирующих веществ. Например, для ускоренного разложения Н2О2 (жидкость) в качестве катализатора применяют МпО2 (твердое вещество).
Основную роль в гетерогенном катализе, особенно, еcли катализатор находится в твердой фазе, а реагирующие вещества — в растворенном или газообразном состоянии, играет адсорбция, т. е. поглощение молекул peaгирующих веществ поверхностью катализатора. Для увеличения поверхности катализаторы обрабатывают специальными методами: измельчают, наносят ; на пористый материал, готовят в виде смеси с каким-либо компонентом, который затем растворяют, получая при этом катализатор в виде губчатой массы, и т. п. В качестве пористых материалов используют активный уголь, асбест, пемзу, кизельгур и т. п.
Отрицательные катализаторы — ингибиторы, замедляющие течение реакции, также имеют важное значение. Их применяют для предотвращения коррозии металлов, самовозгорания некоторых веществ, детонации топлива в двигателях внутреннего сгорания и др. Ингибиторы находят большое применение как средства пожаротушения и подавления взрывов парогазовоздушных смесей. Наиболее эффективными ингибиторами и перспективными огнетушащими средствами являются тетрафтордибромэтан (фреон 114 В2) и трифторбромметан (фреон ЗВ1).
Лекция «Общие понятия о горении и пожаровзрывоопасных свойствах веществ и материалов, пожарной опасности зданий»
СОДЕРЖАНИЕ
ВНИМАНИЕ! При изучение данной темы следует учитывать, что деятельность по обеспечению пожарной безопасности детально регламентируется действующим законодательством, которое в рамках проводимых реформ активно изменяется, поэтому рекомендуется положения нормативных правовых актов и нормативных документов в области пожарной безопасности уточнять в актуальных редакциях.
1. ГОРЕНИЕ ВЕЩЕСТВ И МАТЕРИАЛОВ. ПОЖАР И ЕГО РАЗВИТИЕ
1.1. ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
ПОЖАР – неконтролируемое горение, приводящее к ущербу.
ГОРЮЧЕСТЬ – способность веществ и материалов к развитию горения.
Все вещества и материалы обладают определенной горючестью, т.е. способностью к развитию горения.
ГОРЕНИЕ – экзотермическая реакция окисления вещества, сопровождающаяся по крайней мере одним из трех факторов: пламенем, свечением, выделением дыма.
Из данного определения вытекает, что горение – это любая реакция окисления вещества, приводящая к выделению тепла. При этом реакция должна сопровождаться пламенем, свечением или дымом.
ПЛАМЕННОЕ ГОРЕНИЕ – горение веществ и материалов, сопровождающееся пламенем.
ТЛЕНИЕ – беспламенное горение материала.
ДЫМ – аэрозоль, образуемый жидкими и (или) твердыми продуктами неполного сгорания материалов.
ВОЗГОРАЕМОСТЬ – способность веществ и материалов к возгоранию.
ВОЗГОРАНИЕ – начало горения под воздействием источника зажигания.
То есть, начало выделения тепла в результате реакции окисления, сопровождающееся свечением, пламенем или дымом.
САМОВОЗГОРАНИЕ – возгорание в результате самоинициируемых экзотермических процессов.
Самовозгорание сопровождается пламенем, свечением или дымом.
ВОСПЛАМЕНЯЕМОСТЬ – способность веществ и материалов к воспламенению.
ВОСПЛАМЕНЕНИЕ – начало пламенного горения под воздействием источника зажигания.
В отличие от возгорания, воспламенение сопровождается только пламенным горением.
САМОВОСПЛАМЕНЕНИЕ – самовозгорание, сопровождающееся пламенем.
Самовоспламенение сопровождается только пламенем, в отличие от самовозгорания.
САМОСТОЯТЕЛЬНОЕ ГОРЕНИЕ — горение материала после удаления источника зажигания.
ОПАСНЫЙ ФАКТОР ПОЖАРА – фактор пожара, воздействие которого на людей и (или) материальные ценности может привести к ущербу.
Опасными факторами, воздействующими на людей и материальные ости, являются:
— повышенная температура окружающей среды;
— токсичные продукты горения и термического разложения;
— пониженная концентрация кислорода.
Предельные значения опасных факторов пожара:
Температура среды – 70 °С
Тепловое излучение – 500 Вт/м 2
Содержание оксида углерода – 0,1% (об.)
Содержание диоксида углерода – 6% (об.)
Снижение видимости менее 20 м
Содержание кислорода менее 17% (об.)
К вторичным проявлениям опасных факторов пожара, воздействуют на людей и материальные ценности, относятся:
— осколки, части разрушающихся аппаратов, агрегатов, установок, конструкций;
— радиоактивные и токсичные вещества и материалы, вышедшие из разрушенных: аппаратов и установок;
— электрический ток, возникший в результате выноса высокого напряжения токопроводящие части конструкций, аппаратов, агрегатов;
— опасные факторы взрыва по ГОСТ 12.1.010, происшедшего вследствие пожара.
1.2 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ГОРЕНИИ
1.2.1 ДИФФУЗИОННОЕ И КИНЕТИЧЕСКОЕ ГОРЕНИЕ
Все горючие (сгораемые) вещества содержат углерод и водород, – основные компоненты газовоздушной смеси, участвующие в реакции горения. Температура воспламенения горючих веществ и материалов различна и не превышает для большинства 300°С.
Физико-химические основы горения заключаются в термическом разложении вещества или материала до углеводородных паров и газов, которые под воздействием высоких температур вступают в химическое воздействие с окислителем (кислородом воздуха), превращаясь в процессе сгорания в углекислый газ (двуокись углерода), угарный газ (окись углерода), сажу (углерод) и воду, и при этом выделяется тепло и световое излучение.
Воспламенение представляет собой процесс распространение пламени по газопаровоздушной смеси. При скорости истечения горючих паров и газов с поверхности вещества равной скорости распространения пламени по ним наблюдается устойчивое пламенное горение. Если же скорость пламени больше скорости истечения паров и газов, то происходит выгорание газопаровоздушной смеси и самозатухание пламени, т.е. вспышка.
B зависимости от скорости истечения газов и скорости распространения пламени по ним можно наблюдать:
— горение на поверхности материала, когда скорость выделения горючей смеси с поверхности материала равна скорости распространения огня по ней;
— горение с отрывом от поверхности материала, когда скорость выделения горючей смеси больше скорости распространения пламени по ней.
Горение газопаровоздушной смеси подразделяется на диффузионное или кинетическое. Основным отличием является содержание или отсутствие окислителя (кислорода воздуха) непосредственно в горючей паровоздушной смеси.
Кинетическое горение представляет собой горение предварительно перемешанных горючих газов и окислителя (кислорода воздуха). На пожарах этот вид горения встречается крайне редко. Однако он часто встречается в технологических процессах: в газовой сварке, резке и т.п.
При диффузионном горении окислитель поступает в зону горения извне. Поступает он, как правило, снизу пламени вследствие разрежения, которое создается у его основания. В верхней части пламени, выделяющее в процессе горения тепло, создает давление. Основная реакция горения окисления происходит на границе пламени, поскольку истекающие с поверхности вещества газовые смеси препятствуют проникновению окислителя вглубь пламени (вытесняют воздух). Большая часть горючей смеси в центре пламени, не вступившая в реакцию окисления с кислородом, предает собой продукты неполного горения (СО, СН4, углерод и пр.).
Диффузионное горение, в свою очередь, бывает ламинарным и турбулентным (неравномерным во времени и пространстве). Ламинарное горение характерно при равенстве скоростей истечения горючей смеси с поверхности материала и скорости распространения пламени по ней. Турбулентное горение наступает, когда скорость выхода горючей смеси значительно превышает скорость распространения пламени. В этом случае граница пламени становится неустойчивой вследствие большой диффузии воздуха в зону горения. Неустойчивость вначале возникает вершины пламени, а затем перемещается к основанию. Такое горение встречается на пожарах при объемном его развитии.
Горение веществ и материалов возможно только при определенном качестве кислорода в воздухе. Содержание кислорода, при котором исключается возможность горения различных веществ и материалов, устанавливается опытным путем. Так, для картона и хлопка самозатухание наступает при 14% (об.) кислорода, а полиэфирной ваты – при 16% (об.)
Исключение окислителя (кислорода воздуха) является одной из мер пожарной профилактики. Поэтому хранение легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, карбида кальция, щелочных металлов, фосфора должно осуществляться в плотно закрытой таре.
1.2.2 ИСТОЧНИКИ ЗАЖИГАНИЯ
Необходимым условием воспламенения горючей смеси являются источники зажигания. Источники зажигания подразделяются на открытый огонь, тепло нагревательных элементов и приборов, электрическую энергию, энергию механических искр, разрядов статического электричества и молнии, энергию процессов саморазогревания веществ и материалов (самовозгорание) и т.п. Выявлению имеющихся на производстве источников зажигания должно быть уделено особое внимание.
Характерные параметры источников зажигания принимаются по:
Температура канала молнии – 30000°С при силе тока 200000 А и времени действия около 100 мкс. Энергия искрового разряда вторичного воздействия молнии превышает 250 мДж и достаточна для воспламенения горючих материалов с минимальной энергией зажигания до 0,25 Дж. Энергия искровых разрядов при заносе высокого потенциала в здание по металлическим коммуникациям достигает значений 100 Дж и более, что достаточно для воспламенения всех горючих материалов.
Поливинилхлоридная изоляция электрического кабеля (провода) воспламеняется при кратности тока короткого замыкания более 2,5.
Температура сварочных частиц и никелевых частиц ламп накаливания достигает 2100°С. Температура капель при резке металла 1500°С. Температура дуга при сварке и резке достигает 4000°С.
Зона разлета частиц при коротком замыкании при высоте расположения провода 10 м колеблется от 5 (вероятность попадания 92%) до 9 (вероятность попадания 6%) м; при расположении провода на высоте 3 м – от 4 (96%) до 8 м (1%); при расположении на высоте 1 м – от 3 (99%) до 6 м (6%).
Максимальная температура, °С, на колбе электрической лампочки накаливания зависит от мощности, Вт: 25 Вт – 100°С; 40 Вт — 150°С; 75 Вт – 250°С; 100 Вт — 300°С; 150 Вт — 340°С; 200 Вт — 320°С; 750 Вт — 370°С.
Искры статического электричества, образующегося при работе людей с движущимися диэлектрическими материалами, достигают величин от 2,5 до 7,5 мДж.
Температура пламени (тления) и время горения (тления), «С (мин), некоторых малокалорийных источников тепла: тлеющая папироса – 320-410 (2-2,5); тлеющая сигарета – 420-460 (26-30); горящая спичка – 620-640 (0,33).
Для искр печных труб, котельных, труб паровозов и тепловозов, а также других машин, костров установлено, что искра диаметром 2 мм пожароопасна, если имеет температуру около 1000°С, диаметром 3 мм – 800°С, диаметром 5 мм – 600°С.
1.2.3 САМОВОЗГОРАНИЕ
Самовозгорание присуще многим горючим веществам и материалам. Это отличительная особенность данной группы материалов.
Самовозгорание бывает следующих видов: тепловое, химическое, микробиологическое.
Тепловое самовозгорание выражается в аккумуляции материалом тепла, в процессе которого происходит самонагревание материала. Температура самонагревания вещества или материала является показателем его пожарной опасности. Для большинства горючих материалов этот показатель лежит в пределах от 80 до 150°С: бумага – 100°С; войлок строительный – 80°С; дерматин – 40°С; древесина: сосновая – 80, дубовая – 100, еловая – 120°С; хлопок-сырец — 60°С.
Продолжительное тление до начала пламенного горения является отличительной характеристикой процессов теплового самовозгорания. Данные процессы обнаруживаются по длительному и устойчивому запаху тлеющего материала.
Химическое самовозгорание сразу проявляется в пламенном горении. Для органических веществ данный вид самовозгорания происходит при контакте с кислотами (азотной, серной), растительными и техническими маслами. Масла и жиры, в свою очередь, способны к самовозгоранию в среде кислорода. Неорганические вещества способны самовозгораться при контакте с водой (например, гидросульфит натрия). Спирты самовозгораются при контакте с перманганатом калия. Аммиачная селитра самовозгорается при контакте с суперфосфатом и пр.
Микробиологическое самовозгорание связано с выделением тепловой энергии микроорганизмами в процессе жизнедеятельности в питательной для них среде (сено, торф, древесные опилки и т.п.).
На практике чаще всего проявляются комбинированные процессы самовозгорания: тепловые и химические.
2. ПОКАЗАТЕЛИ ПОЖАРОВЗРЫВООПАСНОСТИ
Изучение пожаровзрывоопасных свойств веществ и материалов, обращающихся в процессе производства, является одной из основных задач пожарной профилактики, направленной на исключение горючей среды из системы пожара.
В соответствии с ГОСТ 12.1.044 по агрегатному состоянию вещества и материалы подразделяются на:
ГАЗЫ – вещества, давление насыщенных паров которых при температуре 25°С и давлении 101,3 кПа (1 атм) превышает 101,3 кПа (1 атм).
ЖИДКОСТИ – то же, но давлении меньше 101,3 кПа (1 атм). К жидкостям относят также твердые плавящиеся вещества, температура плавления или ка-плепадения которых меньше 50°С.
ТВЕРДЫЕ – индивидуальные вещества и их смеси с температурой плавления или каплепадения выше 50°С (например, вазилин — 54°С), а также вещества, не имеющие температуру плавления (например, древесина, ткани и т.п.).
ПЫЛИ – диспергированные (измельченные) твердые вещества и материалы с размером частиц менее 850 мкм (0,85 мм).
Номенклатура показателей и их применяемость для характеристики пожаровзрывоопасности веществ и материалов приведены в табл.1.
Значения данных показателей должны включаться в стандарты и технические условия на вещества, а также указываться в паспортах изделий.
Глава 4. ПОКАЗАТЕЛИ ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ ВЕЩЕСТВ И МАТЕРИАЛОВ
ВНИМАНИЕ! САЙТ ЛЕКЦИИ.ОРГ проводит недельный опрос. ПРИМИТЕ УЧАСТИЕ. ВСЕГО 1 МИНУТА.
Понятие пожарной опасности складывается не только из склонности вещества к горению как окислительному процессу, но и зависит от состояния внешней среды, в которой это вещество (материал, объект) находится. Пожарная опасность определяется не только способностью вещества воспламеняться, но и интенсивностью процесса горения и сопутствующих горению явлений (дымообразование, токсичность), а также, возможностью прекращения этого процесса. Для оценки степени пожарной опасности веществ необходимо знать количественные параметры процессов их горения. Однако при нахождении количественных параметров возникают определенные трудности, так как эти показатели не являются постоянными. Они зависят от природы горючего вещества, его агрегатного состояния, концентрации горючего и окислителя, температуры, условий тепловыделения и теплоотвода и т. д. В большинстве случаев на характеристики горения оказывают решающее влияние чисто физические процессы и явления: процессы массо- и теплопередачи, геометрия и пространственное расположение горючих объектов, аэродинамические условия, энергия источника зажигания, время его воздействия.
Перечисленные обстоятельства, которые оказывают влияние на параметры воспламенения и горения, являются причиной существования множества методов оценки пожарной опасности.
Пожарную опасность веществ нельзя охарактеризовать каким-то одним показателем, а только определённым набором, отражающим взрыво- и пожароопасность вещества на разных стадиях развития процесса горения. Число этих показателей зависит также от агрегатного состояния вещества. Поскольку все совокупности изменения и комбинаций внешних факторов учесть нельзя, то система оценки пожароопасных свойств, принятая в настоящее время, унифицирована именно по показателям, характеризующим свойства горючих материалов, окислительной среды и средств пожаротушения, определяемым в нормальных условиях. При иных условиях, например, при повышенных температурах, давлении и т. д., те же параметры пожарной опасности оцениваются дополнительно, учитывая в экспериментальных и расчётных методах заданные начальные условия. Практически любой из существующих методов оценки того или другого показателя пожарной опасности позволяет учитывать влияние только некоторых факторов на степень пожарной опасности, и поэтому методик его определения оказывается несколько. Примером служит определение концентрационных пределов воспламенения, температуры вспышки в приборах закрытого и открытого типа, различные способы нахождения температуры самовоспламенения и т. д. В других методиках оценивают показатели пожарной опасности независимо от реальных внешних условий (например, калориметрические измерения). Более полное представление о пожарной опасности могут дать натурные крупномасштабные испытания, но и они не отражают всего многообразия ситуаций, в которых может оказаться материал при воспламенении и горении.
Наиболее общим показателем пожарной опасности является горючесть материала или вещества, независимо от его агрегатного состояния. Согласно этому показателю, все материалы (вещества) можно разделить на три группы: негорючие, горючие и трудногорючие. Этот показатель характеризуется качественно и количественно. Качественная классификация основывается на способности к горению при воздействии источника зажигания и после его удаления.
Негорючими считаются вещества, неспособные гореть при последовательном нагревании вплоть до температуры 900 ºС. Тем не менее некоторые из них являются пожароопасными. Наиболее распространёнными группами негорючих, но пожароопасных веществ являются следующие:
§ окислители (перманганат калия, азотная кислота, кислород и т. д.);
§ вещества, реагирующие с водой (негашеная известь СаО);
§ вещества, при нагревании которых в закрытых объемах и сосудах происходит повышение давления, например, сжатые и сжиженные газы, а также термически не устойчивые вещества, которые при разложении выделяют газы;
§ вещества, выделяющие горючие газы при реакциях с водой (например, карбид кальция);
§ вещества, способные к взрывчатым превращениям без участия кислорода воздуха.
Трудногорючие вещества при нагревании способны воспламеняться при воздействии источника зажигания, но после его удаления самостоятельно не горят.
Горючие вещества способны самовоспламеняться, самовозгораться и самостоятельно гореть после удаления источника зажигания. Их разделяют на легко- и трудновоспламеняющиеся. Трудногорючие и горючие вещества имеют область воспламенения, характеризуются температурными показателями пожарной опасности, скоростью горения, для их тушения применяются огнетушащие вещества и т. д.
Число и вид показателей для оценки пожароопасных свойств трудногорючих и горючих веществ определяется в зависимости от их агрегатного состояния. У жидкостей и твердых веществ пожароопасных показателей больше, чем у газов. Эти дополнительные показатели, по существу, характеризуют процессы испарения и выделения летучих, а поэтому связаны с температурами при нагревании жидкостей и твердых веществ. Например, для воспламенения и устойчивого горения необходимо, чтобы поверхность жидкости в достаточном количестве «питала» пламя летучими продуктами, а скорость испарения жидкости связана с её температурой, поэтому вводят понятие температуры вспышки и воспламенения. То же относится и к твердым веществам. Вместе с тем для твердых и жидких трудногорючих и горючих веществ и материалов некоторые показатели, применяемые для газов, теряют смысл, так как не могут быть реализованы. Например, понятие верхнего концентрационного предела воспламенения неприменимо для жидкостей, находящихся в открытых резервуарах, твердых горючих − на открытом воздухе. В табл. 4.1 приведены показатели пожаро- и взрывоопасных свойств веществ, принятые в нашей стране. В основу классификации положен принцип деления материалов по агрегатному состоянию.
Для большинства горючих веществ в качестве критериев их пожаро- и взрывоопасных свойств выбирают характеристики, которые дают представление о безопасных условиях их эксплуатации, хранения, транспортировки.
Показатели пожарной безопасности веществ и материалов
