Характеристики пожежовибухонебезпечності речовин і матеріалів

Пожежовибухонебезпечні властивості — це сукупність влас­тивостей речовин і матеріалів, які характеризують їх схильність до горіння, його особливості, а також здатність піддаватися гасінню загорянь. За цими показниками виділяють три групи горючості:

1. Негорючі (неспалимі) речовини та матеріали — нездатні горіти в повітрі під впливом вогню або високої температури.

До цієї групи відносять матеріали мінерального походження та продукцію, виготовлену на їх основі (цеглу, бетон, азбест, ме­тали тощо). Деякі з негорючих речовин можуть бути пожежонебезпечними, якщо вони здатні виділяти горючі продукти під час розкладання або хімічних реакцій.

2. Важкогорючі (важкоспалимі) речовини та матеріали — здатні спалахувати (тліти) в повітрі від джерела запалювання, але не здатні самостійно горіти після його усунення. До цієї групи відносять матеріали, що містять спалимі та неспалимі компонен­ти (просочена деревина, деякі пластмаси тощо).

3. Горючі (спалимі) речовини та матеріали — здатні спалаху­вати, тліти чи самозайматися від джерела запалювання та само­стійно горіти після його усунення.

 

З групи горючих речовин і матеріалів виділяють легкозай­мисті, що здатні займатися від короткочасної (до ЗО с) дії джере­ла запалювання низької енергії.

Залежно від агрегатного стану й особливостей горіння різних горючих речовин і матеріалів пожежі, згідно з ГОСТ 27331-87, поділяють на відповідні класи та підкласи (рис.).

З точки зору пожежної безпеки вирішальне значення мають показники пожежовибухонебезпечних властивостей горючих ре­човин і матеріалів згідно з ГОСТ 12.1.044-89. Перелік цих показ­ників, достатній для оцінки пожежовибухонебезпечності об’єкта, залежить від агрегатного стану речовин і виду горіння.

 

Основними показниками пожежовибухонебезпечності газів і парів є нижня та верхня концентраційна межа поширення полум’я (відповідно до НКМП та ВКМП) — мінімальний (макси­мальний) вміст горючої речовини в однорідній суміші з окисрюваним середовищем, за якого можливе поширення полум’я по суміші на будь-яку відстань від джерела запалювання. Для визна­чення концентраційних меж поширення полум’я використову­ють експериментальні та розрахункові методи.

Сутність експериментального методу полягає в запалюванні газо-, пароповітряної суміші заданої концентрації досліджуваної речовини в об’ємі реакційної посудини та встановлення факту на­явності або відсутності поширення полум’я.

Розрахунок НКМП здійснюють за методиками, наведеними в довідниковій літературі [31]. Метод ґрунтується на тому, що гра­нична температура вуглеводневих газів і парів є однаковою для будь-яких речовин і становить 1 300 °С:

 

 

Т_Г = ------------ = const

 

де Т_Г — температура горіння, °С;

Q_ЗГ — молярна теплота згорання;

С G — добуток теплоємностей продуктів горіння на їх вміст (у молярних частках).

 

З наведеної формули — вираз для НКМП (% об.)

 

 

де п, т — експериментальні константи, які визначають за довід­ковою літературою.

 

 

Основним показником пожежовибухонебезпечності горючих рідин є температура спалаху та межі поширення полум’я.

Спалах — короткочасне інтенсивне займання обмеженого об’єму газо- і пароповітряної суміші над поверхнею горючої речо­вини, що супроводжується короткочасним видимим випроміню­ванням, але без ударної хвилі та стійкого горіння.

Температура спалаху — це найменша температура речовини, за якої, згідно зі встановленими вимогами до випробування, над її поверхнею утворюється пара, що може спричинити спалах у повітрі під впливом джерела запалювання. ГІри цьому швидкість утворення пари недостатня для підтримання стійкого горіння.

Для визначення температури спалаху використовують експе­риментальні та розрахункові методи.

Сутність експериментального методу полягає в нагріванні пев­ної маси речовини із визначеною швидкістю, в періодичному за­палюванні парів, які виділяються, і встановленні наявності або відсутності спалаху за фіксованої температури.

 

Розрахунок температури спалаху можна виконати за методом, запропонованим у ГОСТ 12.1.044-89, або за формулою Елея:

 

ТСП = ТКИП -18 √ К

 

 

де ТКИП — температура кипіння рідини, 0 °С;

К — коефіцієнт горю­чості, який визначають за формулою

 

К = 4n_c + n _H + 4n _{S +} n _N -2n _O

 

де п — кількість атомів певних елементів у молекулі рідини, яку досліджують.

Залежно від значення температури спалаху рідини поділяють на легкозаймисті (ЛЗР) та горючі (ГР).

 

До ЛЗР належать ті, температура спалаху яких не перевищує 61 °С під час визначення в закритому тиглі або 66 °С — у від­критому. Рідини з температурою спалаху, вищою від наведеної, відносять до ГР.

 

 

Відповідно до ГОСТ 12.1.017-80 виділяють три розряди ЛЗР:

— особливо небезпечні — рідини з температурою спалахування від -18 °С і нижче в закритому тиглі або -1 °С — у відкритому (наприклад, ацетон, диетиловий ефір тощо);

— постійно небезпечні — рідини з температурою спалахуван­ня від -18 до +23 °С у закритому тиглі або від -13 °С до 28 °С — у відкритому (наприклад, бензол, толуол, спирт етиловий тощо);

— небезпечні за високих температур — рідини з температу­рою спалаху від 23 до 61 °С у закритому тиглі або від 28 до 66 °С — у відкритому (наприклад, скипидар, хлорбензол тощо).

 

Нижня та верхня температурні межі поширення полум’я (від­повідно t _нкмп і t _вкмп) — температури речовини, за яких її насичена пара утворює в окиснюваному середовищі концентрації, що від­повідають НКМП і ВКМП.

Основним показником пожежовибухонебезпечності пилу го­рючих речовин є нижня концентраційна межа вибуховості (НКМВ), оскільки великі концентрації пилу можуть бути досяг­нуті у відкритому просторі, а за будь-яких концентрацій пилу згорає лише та його частина, яка забезпечена окисником. НКМВ залежить від масової концентрації пилу, розміру його часточок, вологості тощо.

 

Залежно від НКМВ пил поділяють на дві групи та чотири класи.

 

До групи А (вибухонебезпечний пил) належать:

I клас — найбільше вибухонебезпечний пил з НКМВ до 15 г/м³;

II клас — вибухонебезпечний пил з НКМВ від 15 до 65 г/м³.

 

До групи Б (пожежонебезпечний пил) належать:

III клас — найбільше пожежонебезпечний пил з НКМВ понад

65 г/м³ та температурою займання (1;) до 250 °С;

IV клас — пожежонебезпечний пил з 1_з понад 250 °С.

 

До основних показників пожежовибухонебезпечності твердих речовин відносять температуру займання та температуру само­займання.

Температура займання — це найменша температура речови­ни, за якої в умовах спеціальних випробувань речовина виділяє горючі пари або гази з такою швидкістю, що після їх запалюван­ня від зовнішнього джерела відбувається спалахування — поча­ток стійкого горіння з наявністю полум’я.

Температура самозаймання — це найменша температура ре­човини, за якої в умовах спеціальних випробувань відбувається різке збільшення швидкості екзотермічних реакцій, що призво­дить до горіння з наявністю полум’я або вибуху без зовнішнього джерела полум’я.

ГОСТ 12.1.044-89 передбачає понад 20 показників вибухопо- жежонебезпечних властивостей горючих речовин і матеріалів, але для оцінки пожежобезпечності об’єкта використовують лише наведені в табл. 25.