Оценка устойчивости объекта к воздействию светового излучения и взрыва газовоздушной смеси

Критерием устойчивости объекта к воздействию светового излучения является световой импульс, при котором происходит загорание тех или иных зданий и сооружений и возникновение пожаров. При оценке устойчивости учитывается качество строительных материалов, характеристика зданий и сооружений, особенности производства.

Необходимо определить устойчивость объекта в целом к воздействию светового излучения, т.е. при каком значении светового импульса может произойти возгорание тех или иных элементов. Предел устойчивости определяется по наиболее слабым в пожарном отношении возгораемым материалам.

НАПРИМЕР, на объекте имеются:

- деревянные конструкции (окна, двери),

- сухая древесина,

- хлопчатобумажные ткани,

- сырье обувной промышленности,

- горючесмазочные материалы и т.д.

Пожары и взрывы объектов промышленности, административных зданий, общественного и жилищного фонда наносят значительный материальный ущерб и зачастую приводят к гибели людей.

Пожар – это неконтролируемый процесс горения, сопровождающийся уничтожением материальных ценностей и создающий опасность для жизни людей.

Взрыв – это освобождение большого количества энергии в ограниченном объеме за короткий промежуток времени, приводящее к образованию сильно нагретых газов с очень высоким давлением, расширение которых оказывает механическое воздействие (разрушение) на окружающие предметы.

Детонация – это химическое превращение взрывчатого вещества, распространяющееся со сверхзвуковой скоростью и характеризующееся высоким давлением в ударной волне; вызывается механическим или тепловым воздействием.

Пожары и взрывы зачастую представляют собой взаимосвязанные явления. Взрывы могут быть вторичными последствиями пожаров как результат сильного нагрева емкостей с горючими газами (ГГ), легковоспламеняющимися жидкостями (ЛВЖ), горючими жидкостями (ГЖ), а также пылевоздушных смесей, находящихся в закрытом пространстве помещений, зданий и сооружений. В свою очередь, взрывы, как правило, приводят к возникновению пожара на объекте, так как в результате взрыва образуется сильно нагретый газ (плазма) с очень высоким давлением, который оказывает не только ударное механическое, но и воспламеняющее воздействие на окружающие предметы, в том числе горючие вещества.

Инженерно-технический комплекс объекта включает здания и сооружения, технологическое оборудование и коммуникации, электросети, теплосети, газопровод, водопровод, канализацию и т.д.

Пожарная нагрузка в помещениях представляет собой различные виды мебели, материалов, инвентаря, оборудования и т.п., а на открытых пространствах – отдельные объекты (здания, штабели пиломатериалов, емкости и сооружения), материалы в россыпи, растительный покров (трава, кустарник, лес), торфоразработки и т.п.

Разрушение и повреждение зданий и сооружений, технологических установок и трубопроводов на предприятиях химической и других отраслей промышленности с взрыво-, газо- и пожароопасной технологией может привести к истечению газообразных или сжиженных углеводородных продуктов и СДЯВ. При перемешивании углеводородных продуктов с воздухом образуются взрывопожароопасные смеси, а по следу движения ядовитого облака – зона опасного химического заражения.

Взрывы газо-, паро- и пылевоздушных смесей происходят при определенных условиях, когда содержание газа, пара или пыли находится в диапазонах нижнего и верхнего концентрационных пределов взрываемости (таблица 19) и при наличии источника взрыва (искра, пламя и т.п.). Так, например, взрыв паров ацетона в воздухе возможен при содержании от 2 до 13 % по объему.

Пожароопасность горючих материалов определяется их физико-химическими свойствами через систему показателей, включающих температуру вспышки, температуру воспламенения, температуру самовоспламенения, нижний и верхний концентрационные пределы взрываемости вещества.

Взрывопожарная и пожарная опасность помещений и зданий производственного и складского назначений определяется в зависимости от количества и пожаровзрывных свойств горючих веществ, находящихся в них, и особенностей осуществляемых технологических процессов. Нормами пожарной безопасности все производства и помещения подразделяются на категории пожарной опасности А, Б, В1-В4, Г и Д (таблица 20).

В зависимости от того, из каких материалов построено здание и сооружение (сгораемые, трудносгораемые, несгораемые), определяется степень огнестойкости (таблица 21).

Таблица 19

Нижний и верхний концентрационные пределы взрываемости

Вещество	Концентрационный предел взрываемости, %	Вещество	Концентрационный предел взрываемости, %
нижний	верхний	нижний	верхний
1. Аммиак	15,5	27,0	19. Окись пропилена	2,0	22,0
2. Акрилонитрил	3,0	17,0	20. Окись углерода	12,5	74,2
3. Ацетилен	2,2	80,0	21. Окись этилена	3,0	80,0
4. Ацетон	2,0	13,0	22. Пропан	2,4	9,5
5. Бензин	1,2	7,0	23. Пропилен	2,0	11,0
6. Бензол	1,4	9,5	24. Пентан	1,4	7,8
7. Бутан	1,9	8,4	25. Сероуглерод	1,0	50,0
8. Бутилен	1,7	9,0	26. Сероводород	4,3	45,5
9. Водород	4,0	75,2	27. Синильная кислота	5,6	40,0
10. Гексан	1,2	7,0	28. Толуол	7,0	49,8
11. Гептан	1,0	6,0	29. Хлор	3,5	17,0
12. Гептил	4,7	100,0	30. Циклогексан	1,0	9,0
13. Дихлорэтан	6,2	15,9	31. Этан	3,2	12,5
14. Керосин	1,0	7,0	32. Этилен	2,8	28,6
15. Ксилол	3,0	7,6	33. Этиловый спирт	19,0	67,0
16. Метан	5,0	15,0	34. Этиловый эфир	1,85	40,0
17. Метиловый спирт	5,5	37,0	35. Этил бромистый	7,0	11,0
18. Метил хлористый	8,0	20,0	36. Этил хлористый	3,5	14,8

Таблица 20

Категории пожарной опасности производств и помещений

Категория помещения	Характеристика вещества и материалов, находящихся (обращающихся) в помещении
А взрывопожароопасная	Горючие газы, ЛВЖ с температурой вспышки до 28 °С в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные парогазовоздушные смеси, при воспламенении которых развивается расчетное избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа. Вещества и материалы, способные взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или один с другим в таком количестве, что расчетное избыточное давление взрыва в помещении превышает 5 кПа.
Б взрывопожароопасная	Горючие пыли или волокна, ЛВЖ с температурой вспышки более 20 °С, ГЖ в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные пылевоздушные или паровоздушные смеси, при воспламенении которых развивается расчетное избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа
В1-В4 пожароопасные	Горючие и трудногорючие жидкости, твердые горючие и трудногорючие вещества и материалы (в том числе пыли и волокна), вещества и материалы, способные при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом только гореть, при условии, что помещения, в которых они имеются в наличии или обращаются, не относятся к категориям А или Б.
Г1	Процессы, связанные со сжиганием в качестве топлива ГГ и ЛВЖ.
Г2	Негорючие вещества и материалы в горячем, раскаленном или расплавленном состоянии, процесс обработки которых сопровождается выделением лучистого тепла, искр и пламени. Процессы, связанные со сжиганием в качестве топлива ГЖ, а также твердых горючих веществ и материалов.
Д	Негорючие вещества и материалы в холодном состоянии.

Таблица 21

Степени огнестойкости зданий и сооружений

Степень огнестойкости	Применяемые материалы
I	Здания и сооружения из несгораемых материалов с повышенным сопротивлением конструкций к огню.
II	Здания и сооружения с небольшим количеством сгораемых или трудносгораемых материалов (окна, двери).
III	Здания и сооружения с кирпичными стенами, несгораемыми или трудносгораемыми перекрытиями.
IV	Деревянные оштукатуренные здания или с несгораемыми стенами.
V	Деревянные здания.

Пользуясь таблицей 22, определяем световой импульс, приводящий к возгоранию материалов.

Таблица 22

Величины светового импульса

№ п/п	Наименование материалов	Световой импульс, кДж/м²
Воспламенение
	Бумага белая Х/б ткани темные Х/б ткани светлые Прорезиненная ткань Каучук, резиновые изделия Брезент Шерстяные материалы Древесина неокрашенная Древесина светлая Толь, рубероид Кожаное сырье Склад ГСМ (бензин) Деревянные конструкции, окрашенные в белый цвет Деревянные конструкции, окрашенные в темный цвет	345-420 250-420 500-750 500-630 250-420 420-500 1250-1450 500-670 500-670 580-840 800-1250 200-250 750-1000 250-420

Данные оценки устойчивости зданий и сооружений световому импульсу сводим в таблицу 23.

Таблица 23

№ п/п	Наименование зданий и сооружений	Возгораемые материалы	Категория производства	Степень огнестойкости	Световой импульс, кДж/м²
	Цех № 1 Цех № 2 Цех № 3 Склад ГСМ	Деревянные двери и оконные рамы, окрашенные в белый цвет Х/б ткани, сырье Сырье обувной промышленности Бензин