Пожаро-взрывоопасность веществ и материалов

Пожаро-взрывоопасность веществ и материалов определяется показателями, выбор которых зависит от агрегатного состояния веществаи условий его применения.

При этом различают:

газы – вещества, абсолютное давление паров которых при температуре 50°Сравно или выше 300 кПа;

жидкости – вещества с температуройплавления не более 50 °С;

твердые– вещества и материалы с температурой плавления, превышающей 50 °С;

пыли – размельченныетвердые вещества и материалы с размером частиц менее 850 мкм.

Пожаро- и взрывоопасность веществ определяются: группойгорючести, температурой вспышки, температурой самовоспламенения, минимальной энергией зажигания, нижним и верхним концентрационными пределами воспламенения, давлением взрыва,дисперсностью, летучестью и т. д.

Горючесть– способность вещества или материала к горениюпод воздействием источника зажигания.

По горючести веществаи материалы во всех агрегатных состояниях подразделяютсяна три группы:

негорючие (несгораемые) – вещества и материалы, которыенеспособны гореть в воздухе нормального состава при температуре до 900°С; к ним относятся: полупроводниковый кремний,асбест, кварц, стекло и др.;

трудногорючие (трудносгораемые) – вещества и материалы,способные возгораться в воздухе нормального состава под действием источника зажигания, но неспособные самостоятельногореть после его удаления (пластмассы, древесина и ткани, пропитанные антипиренами, строительные бетонные конструкциис органическими наполнителями);

горючие (сгораемые) – вещества и материалы, способные самовозгораться, а также возгораться от источника зажигания исамостоятельно гореть после его удаления (бензин, керосин,ткани, пластмассы, каучук, древесина, этиловый спирт, ацетони др.);

из группы горючих веществ и материалов выделяют легковоспламеняющиеся, способные воспламеняться от кратковременного (до 30 с) воздействия источника зажигания с низкой энергией(пламя спички, искры, тлеющая сигарета и т. п.).

Понятие легковоспламеняемости прежде всего относится к горючим жидкостям.

Минимальная энергия зажигания– энергия искры электрического разряда или статического электричества, достаточная длявоспламенения легковоспламеняемой газо-, паро- или пылевоздушной смеси.

Минимальная энергия зажигания составляет: для водорода–0,019; для сероуглерода– 0,009; циркония – 15; магния – 20;метанола – 0,6; аммиака – 6,8 МДж.

Отнесение вещества или материала к негорючим неадекватноотнесению к непожаро- или невзрывоопасным. Среди негорючихвеществ много весьма пожароопасных или взрывоопасных приопределенных условиях.

Наиболее распространенными пожароопасными или взрывоопасными горючими веществами являются:

окислители;

вещества,выделяющие горючие продукты при взаимодействии с водой илидруг с другом; вещества, реагирующие с водой или одно с другим с взрывом, воспламенением или выделением значительногоколичества теплоты;

вещества, нагревание которых в закрытыхсосудах сопровождается значительным повышением давления;

вещества, способные к взрывчатому превращению без участия кислорода воздуха при нагревании или инициировании ударом, трением, а также взрывом или детонацией другими веществами.

Особой разновидностью среди промышленных веществ являются пирофорные и взрывоопасные.

Пирофорными называют горючие вещества, которые в обычныхусловиях хранения способны самовозгораться при контакте с кислородом воздуха.

Таких веществ имеется четыре вида:

вещества растительного происхождения во влажном состоянии (влажные опилки, стружки);

ископаемые окисляющиеся вещества органического происхождения (каменные и бурые угли, сланцы);

промасленные пористые вещества и материалы (промасленныеткани, бумага, изоляция, ветошь, опилки, металлические стружки);

химические вещества и смеси, соприкасающиеся с воздухом(алюминиевая, титановая, цинковая пыль; сульфиды; металлоорганические соединения, свежая сажа; древесный уголь).

 

Взрывоопасные вещества различны по горючести и способнык быстрому экзотермическому превращению с образованием сжатых газов (взрыву) без участия кислорода воздуха. Таких веществсуществует три вида:

вещества, воспламеняющиеся при соприкосновении с водой(табл. 4.1);

 

Таблица 4.1.

взрывоопасные вещества, воспламеняющиеся
при соприкосновении с водой

 

Азид свинца	Взрывается при влажности до 30 %
Алюминий, магний и их сплавы; титан и его сплавы; цинковая пыль; термит; электрон	При горении разлагают воду на Н+ и ОН-, взрывоопасны
Перекись кальция, цезий металлический	Разлагаются в воде с выделением кислорода
Гидросульфит натрия	Самовозгорается от воздействия воды
Гремучая ртуть, нитроглицерин	Взрываются от удара струи воды
Калий, кальций, натрий, рубидий металлические, калий водородистый	Реагируют с водой с выделением водорода
Карбиды алюминия, бария, кальция	Разлагаются в воде с выделением горючих газов
Карбиды щелочных металлов	Взрываются
Перекись натрия, битум	Возможен взрывоопасный выброс и усиление горения
Натрий фосфористый	Выделяется самовоспламеняющийся фосфористый водород
Негашеная известь, титан четырех хлористый	Выделяется большое количество теплоты, резко возрастает температура(до 400 °С и более)
Селитра	Сильный взрывоопасный выброс и усиление горения

 

окислители, воспламеняющиеся при смешении с ними органических веществ (кислород, галогены, азотная кислота, пероксидыбария и натрия, перманганат калия, селитры, хлорная известьи др.);

промышленные взрывчатые вещества (ВВ), предназначенныедля производства взрывчатых работ (порох, динамит, аммонал,тринитротолуол и др.).

Показателем пожаро-взрывоопасности жидкости является температура вспышки.

Температура вспышки– наименьшая температура горючеговещества, при которой образовавшиеся над его поверхностьюпары и газы способны вспыхивать в воздухе от источника зажигания, однако скорость образования паров или газов еще недостаточна для поддержания устойчивого горения.

В соответствии с ГОСТ 12.1.004—85 «ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования» жидкости в зависимости от температурывспышки делятся на легковоспламеняющиеся (ЛВЖ) и горючие (ГЖ).

К ЛВЖ относятся жидкости, способные самостоятельно гореть после удаления источника зажигания и имеющиетемпературу вспышки в закрытом тигле не выше 61 °С или в открытом тигле не выше 66 °С.

ГЖ способны самостоятельно горетьпосле удаления источника зажигания, но имеют температурувспышки выше 61 °С в закрытом тигле.

По температуре вспышки устанавливают безопасные способыхранения, транспортирования и применения жидкостей.

Ацетон имеет температуру вспышки – 18 °С, разные сортабензина от –39 до –17 °С, керосин +40 °С, масло трансформаторное + 147 °С.

Температура воспламенения и самовоспламенения – основные показатели взрыво-пожароопасности твердых и жидких веществ.

Температура воспламенения– наименьшая температура вещества, при которой вещество выделяет горючие пары и газы с такой скоростью, что после их зажигания начинается устойчивоепламенное горение.

Температуру воспламенения применяют для установлениягруппы горючести веществ, оценки пожарной опасности оборудования и технологических процессов, связанных с переработкойгорючих веществ.

Для ЛВЖ температура воспламенения отличается на 1... 5 °Сот температуры вспышки, а для других веществ – на 20 °С и более.

Ниже представлены значения температур воспламенениянекоторых материалов.

 

Материал	Древесина	Стекло	Резина	Гетинакс
Температура   воспламенения, °С	255	260	270	285

 

Температура самовоспламенения– самая низкая температуравещества, при которой происходит резкое увеличение скоростиэкзотермической реакции, заканчивающейся пламенным горением.

Температура самовоспламенения

газов и паров, горючих жидкостей находится в пределах 250 – 700 °С,

для твердых веществ,например цинка, магния, алюминия – 450– 800 °С,

дерева, каменного угля, торфа –25– 450 °С.

В зависимости от температуры самовоспламенения различают:

горючие вещества, имеющие температуру самовоспламенения вышетемпературы ОС;

горючие вещества, имеющиетемпературу самовоспламенения ниже температуры ОС.

Последние вещества представляют собой большую опасность, так как они могут загораться без внесения теплоты извне,поэтому их называют самовозгорающимися веществами, то есть веществами(материал, смесь), склонными к самовозгоранию в естественных условиях хранения. Самовозгорающиеся вещества подразделяются на три группы:

вещества, способные самовозгораться от воздействия воздуха;к ним могут быть отнесены растительные масла и животные жиры,бурые и каменные угли, торф, обтирочные концы, древесныеопилки и т. п.;

вещества, подверженные самовозгоранию при действии на нихводы; к ним относятся карбид кальция и карбиды щелочных материалов, металлические калий и натрий, негашеная известьи др.;

вещества, самовозгорающиеся в результате смешения другс другом; в эту группу входят различные газообразные, жидкиеи твердые окислители, например сильными окислителями являютсягаллоиды (хлор, бром и др.); ацетилен, водород, метан иэтилен в смеси о хлором самовозгораются.

Способность взрываться и гореть при взаимодействии с водой,кислородом воздуха и другими веществами (взаимный контактвеществ) – это качественный показатель, характеризующий особую пожарную опасность отдельных веществ.

Результаты оценкиэтого показателя применяют при выборе безопасных условийпроведения технологических процессов и условий совместногохранения и транспортирования веществ и материалов.

В зависимости от температуры самовоспламенения Т_сам различают 6 групп взрывоопасных смесей паров и газов с воздухом:

 

Группа взрывоопасных смесей газов и паров с воздухом	Т1	Т2	Т3	Т4	Т5	Т6
Тсам смеси, 0С	Св. 450	300 – 450	200 – 300	135 – 200	100 – 135	85 – 100

 

Основными показателями пожаро- и взрывоопасности горючихгазов и паров являются нижний (НПВ) и верхний (ВПВ) концентрационные пределы воспламенения (взрываемости), выраженныев объемной доле компонента в смеси (%) или в массовых концентрациях (мг/м³).

Минимальная концентрация горючих газов, паров или пылив воздухе, при которой они способны загораться и распространятьпламя, называется нижним концентрационным пределом воспламенения;

 максимальная концентрация горючих газов, паров ипыли, при которой еще возможно распространение пламени, называется верхним концентрационным пределом.