Показатели пожаро – взрывоопасности

В соответствии с ГОСТ 12.1.044-89 «Пожаровзрывоопасность веществ и материалов номенклатура показателей и методы их определения» при оценке пожарной опасности веществ различают:

ü газы – вещества, абсолютное давление паров которых при 50 °С равно или более 300 кПа или критическая температура которых менее 50 °С;

ü жидкости – вещества с температурой плавления (каплепадения) менее 50 °С;

ü твердые вещества и материалы с температурой плавления (каплепадения) более 50 °С;

ü пыли – диспергированные твердые вещества и материалы с частицами размером менее 850 мкм.

Пожаровзрывоопасность веществ и материалов – совокупность свойств, характеризующих их способность к возникновению и распространению горения. Следствием горения, в зависимости от его скорости и условий протекания, могут быть пожар (диффузионное горение) или взрыв (дефлаграционное горение предварительно перемешанной смеси горючего с окислителем).

По горючести вещества и материалы подразделяют на три группы:

негорючие (несгораемые) – вещества и материалы, не способные к горению в воздухе. Негорючие вещества могут быть пожаровзрывоопасными (например, окислители или вещества, выделяющие горючие продукты при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом);

трудногорючие (трудносгораемые) – вещества и материалы, способные гореть в воздухе при воздействии источника зажигания, но не способные самостоятельно гореть после его удаления;

горючие (сгораемые) – вещества и материалы, способные самовозгораться, а также возгораться при воздействии источника зажигания и самостоятельно гореть после его удаления. Горючие жидкости с температурой вспышки не более 61°С в закрытом тигле или 66°С в открытом тигле, зафлегматизированных смесей, не имеющих вспышку в закрытом тигле, относят к легковоспламеняющимся. Особо опасными называют легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки не более 28 °С.

В первом случае взрыв не происходит из-за недостатка горючего вещества, во втором – из-за недостатка воздуха (кислорода), необходимого для окисления горючего вещества.

Температурные пределы распространения пламени (воспламенения) - такие температуры вещества, при которых его насыщенный пар образует в окислительной среде концентрации, равные соответственно нижнему (нижний температурный предел) и верхнему (верхний температурный предел) концентрационным пределам распространения пламени.

Температура тления – температура вещества, при которой происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций окисления, заканчивающихся возникновением тления.

Условия теплового самовозгорания – экспериментально выявленная зависимость между температурой окружающей среды, количеством вещества (материала) и временем до момента его самовозгорания.

Минимальная энергия зажигания – наименьшая энергия электрического разряда, способная воспламенить наиболее легко воспламеняющуюся смесь горючего вещества с воздухом.

Кислородный индекс – минимальное содержание кислорода в кислородно-азотной смеси, при котором возможно свечеобразное горение материала в условиях специальных испытаний.

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

Нормальная скорость распространения пламени – скорость перемещения фронта пламени относительно несгоревшего газа в направлении, перпендикулярном к его поверхности.

Скорость выгорания – количество жидкости, сгорающей в единицу времени с единицы площади. Скорость выгорания характеризует интенсивность горения жидкости.

Коэффициент дымообразования – показатель, характеризующий оптическую плотность дыма, образующегося при пламенном горении или термоокислительной деструкции (тлении) определенного количества твердого вещества (материала) в условиях специальных испытаний.

Значение коэффициента дымообразования следует применять для классификации материалов по дымообразующей способности. Различают три группы материалов:

с малой дымообразующей способностью – коэффициент дымообразования до 50 м²·кг^-1 включ.;

с умеренной дымообразующей способностью – коэффициент дымообразования св. 50 до 500 м²·кг^-1 включ.;

с высокой дымообразующей способностью – коэффициент дымообразования св. 500 м²·кг^-1.

Индекс распространения пламени – условный безразмерный показатель, характеризующий способность веществ воспламеняться, распространять пламя по поверхности и выделять тепло.

Значение индекса распространения пламени следует применять для классификации материалов:

не распространяющие пламя по поверхности – индекс распространения пламени равен 0;

медленно распространяющие пламя по поверхности – индекс распространения пламени св. 0 до 20 включ.;

быстро распространяющие пламя по поверхности – индекс распространения пламени св. 20.

Показатель токсичности продуктов горения – отношение количества материала к единице объема замкнутого пространства, в котором образующиеся при горении материала газообразные продукты вызывают гибель 50 % подопытных животных.

Классификация материалов по значению показателя токсичности продуктов горения приведена в табл. 1.

Табл. 1

Класс опасности	, г м-3, при времени экспозиции, мин
Чрезвычайно опасные	До 25	До 47	До 13	До 10
Высокоопасные	25-70	47-50	13-40	10-30
Умеренноопасные	70-210	50-150	40-120	30-90
Малоопасные	Св. 210	Св. 150	Св. 120	Св. 90

Минимальная флегматизирующая концентрация флегматизатора – наименьшая концентрация флегматизатора в смеси с горючим и окислителем, при которой смесь становится неспособной к распространению пламени при любом соотношении горючего и окислителя.

Минимальное взрывоопасное содержание кислорода – такая концентрация кислорода в горючей смеси, состоящей из горючего вещества, воздуха и флегматизатора, меньше которой распространение пламени в смеси становится невозможным при любой концентрации горючего в смеси, разбавленной данным флегматизатором.

Максимальное давление взрыва – наибольшее избыточное давление, возникающее при дефлаграционном сгорании газо-, паро- или пылевоздушной смеси в замкнутом сосуде при начальном давлении смеси 101,3 кПа.

Скорость нарастания давления взрыва – производная давления взрыва по времени на восходящем участке зависимости давления взрыва горючей смеси в замкнутом сосуде от времени.

Концентрационный предел диффузионного горения газовых смесей в воздухе (ПДГ) – предельная концентрация горючего газа в смеси с разбавителем, при которой данная газовая смесь при истечении в атмосферу не способна к диффузионному горению.

Горючие пыли по степени взрыво- и пожароопасности делятся на четыре класса.

1-й класс – наиболее взрывоопасные – аэрозоли, имеющие нижний концентрационный предел воспламенения (взрываемости) (НКПВ) до 15 г/м³ (сера, нафталин, канифоль, пыль мельничная, торфяная, эбонитовая).

2-й класс – взрывоопасные - аэрозоли имеющие величину НКПВ от 15 до 65 г/м³ (алюминиевый порошок, лигнин, пыль мучная, сенная, сланцевая).

3-й класс – наиболее пожароопасные – аэрогели, имеющие величину НКПВ, большую 65 г/м³ и температуру самовоспламенения до 250° С (табачная, элеваторная пыль).

4-й класс – пожароопасные – аэрогели, имеющие величину НКПВ большую 65 г/м³ и температуру самовоспламенения, большую 250° С (древесные опилки, цинковая пыль).

В соответствии с ГОСТ 12.1.041-83 «Пожароопасность горючих пылей. Общие требования», горючие пыли, находящиеся во взвешенном состоянии в газовой среде, характеризуются следующими показателями пожаровзрывоопаоности:

нижним концентрационным пределом воспламенения (НКПР);

минимальной энергией зажигания (W_min);

максимальным давлением взрыва (P_max);

скоростью нарастания давления при взрыве

минимальным взрывоопасным содержанием кислорода (МВСК).

Горючие пыли, находящиеся в осевшем состоянии в газовой среде, характеризуются следующими показателями пожаровзрыво-опасности:

температурой воспламенения;

температурой самовоспламенения (t _св);

температурой самонагревания;

температурой тления;

температурными условиями теплового самовозгорания;

минимальной энергией зажигания (W_min);

Показатели взрывной опасности некоторых взрывоопасных пылей и волокон приведены в таблице 2.

Табл. 2

Взрывоопасная пыль (волокно)	Температура самовоспламенения аэрозоля tc, °С	Нижний концентрационный предел взрываемости (НКПВ), г/м3
Алюминий
Ацетат целлюлозы
Древесная мука		11.2
Какао		45.0
Каучук синтетический		30.0
Магний		20-30
Мельничная пыль		17.6
Нафталин		2.5
Сахар свекловичный		8.9
Смола эпоксидная		17.2
Титан		45.0
фенопласт		36.8
Чай		32.8
Этилцеллюлоза		37.8

Пожаро и взрывоопасность может определяться по пказателям взрыво и пожароопасности среды, например по критическому диаметру.

Критический диаметр — наименьший диаметр цилиндрического заряда взрывчатого вещества (ВВ), при котором возможно распространение детонации.

При диаметре заряда менее критического детонация либо не возникает, либо затухает. Минимальная скорость детонации, соотетствующая критическому диаметру, называется критической скоростью. С увеличением диаметра заряда скорость детонации возрастает до постоянного значения, характерного для данного состава и состояния ВВ. Диаметр заряда, выше которого скорость детонации не увеличивается, называется предельным диаметром, а скорость — предельной или оптимальной скоростью детонации.

Для бризантных индивидуальных взрывчатых химических соединений критический диаметр обычно составляет несколько мм, для инициирующих — сотые доли мм, для гранулированных промышленных ВВ — до 150 мм. Использование ВВ с бо́льшим критическим диаметром детонации не имеет практического смысла.

На величину критического диаметра детонации влияют состав, степень измельчения, физическое состояние ВВ, влажность, температура, плотность заряжания и другие параметры. Значительно снизить критический диаметр может прочная оболочка заряда.

Критический диаметр детонации обычно определяют путем подрыва модельных зарядов длиной не менее пяти диаметров заряда. Наличие или отсутствие детонации определяют по следам от взрыва.

Для прессованных или пластичных взрывчатых веществ часто определяют критическую толщину заряда в пластинах с шириной более четырех толщин и длиной более 10 толщин.