Баратов - Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения. Книга 1

Приведены физико-химические свойства газообразных, жидких и твердых веществ. Рассмотрены показатели их пожаровзрывоопасности. Приведены численные значения показателей пожаровзрывоопасности свыше 6000 веществ и материалов (в двух книгах).

Описаны средства тушения пожаров. Даны технические характеристики их, особенности применения.

Для инженерно-технических работников пожарной охраны, научно-исследовательских и проектных организаций.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Для решения вопросов обеспечения безопасности технологических процессов, зданий и сооружений, а также обеспечения безопасности людей во время пожаров  необходимо иметь данные о показателях пожаро - и взрывоопасности веществ и средствах их тушения.

Использование этих данных при разработке систем предупреждения пожаров и систем противопожарной защиты регламентировано Государственными  стандартами в области пожаро - и взрывобезопасности (ГОСТ 12.1.004—88. Пожарная безопасность. Общие  требования; ГОСТ 12.1.010.76. Взрывобезопасность. Общие требования), строительными нормами и правилами.

В соответствии с требованиями ГОСТ 1.26—77  сведения о пожаро- и взрывоопасных свойствах должны быть в разделе «требования безопасности» стандартов и  технических условий на вещества и материалы.

Показатели пожаро - и взрывоопасности веществ существенно зависят от метода их определения. Поэтому в нашей стране введена единая система оценки  пожарной опасности (ГОСТ 12.1.044—84 Пожаро - и взрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения). Введению этого  стандарта предшествовала разработка Всесоюзным научно - исследовательским институтом противопожарной обороны (ВНИИПО) совместно с рядом организаций АН СССР, Высшей школы и отраслевых институтов (Минхимпрома, Минмедпрома и других министерств) методик экспериментального и расчетного определения показателей пожаро - и взрывоопасности.

До введения этого стандарта для оценки пожаро- и взрывоопасности веществ использовали различные методики, часто дающие несопоставимые результаты.

Поэтому основная задача состояла в том, чтобы критически оценить накопленный во ВНИИПО фонд данных (более чем 12 000) о пожаро- и взрывоопасности различных веществ и материалов. Указанный фонд создан на основе экспериментальных данных ВНИВИ, ВНИИПАВ, ВНИИПО, ВНИИСДВ, ВНИИТБХП,ВНИИХимпроект, ВНИИХСЗР, «Гиредмет», ГОСНИИХЛОРПРОЕКТ, КНИИХП НПО «Карболит», Купавинском филиале ВНИХФИ, ЛТИ им. Ленсовета, МИТХТ им. М. В. Ломоносова, МИХМ, МХТИ им. Д. И. Менделеева, НИИМСК, УкрНИИКП, ЦНИЛ по газобезопасности, Челябинском филиале ГИПИЛКП, а также литературных данных, полученных методами, принципиально не отличающимися от методов,  изложенных в ГОСТ 12.1.044—84.

Систематизация помещенных в справочник данных выполнена по разработанной по ВНИИПО методике оценки показателей пожаро- и взрывоопасности  веществ и материалов. Результаты показали, что экспериментальные данные имеют различную степень точности. Это обусловлено использованием разными авторами неодинаковых методов исследования и различной чистотой исходных веществ.

Приведенные в справочнике численные данные о пожаровзрывоопасных свойствах веществ и материалов и средствах их тушения в соответствии с ГОСТ 8.310—78 относятся к категории информационных.

При подготовке справочника авторы не имели  возможности обобщить данные по всей номенклатуре веществ, применяемых в народном хозяйстве. Эти  сведения будут дополняться при последующих изданиях справочника.

Все замечания и предложения по улучшению справочника будут приняты авторским коллективом с  благодарностью.

2. СИСТЕМА ОЦЕНКИ ПОЖАРО - И ВЗРЫВООПАСНОСТИ ВЕЩЕСТВ И МАТЕРИАЛОВ

2.1. ПОКАЗАТЕЛИ ПОЖАРО - И ВЗРЫВООПАСНОСТИ ВЕЩЕСТВ И МАТЕРИАЛОВ

Отечественная система оценки пожарной опасности веществ и материалов регламентирована ГОСТ 12.1.044—84 «Пожаровзрывоопасность веществ и  материалов. Номенклатура показателей и методы их  определения». В соответствии с этим стандартом при оценке пожарной опасности веществ различают: газы — вещества, абсолютное давление паров  которых при 50 °С равно или более 300 кПа или  критическая температура которых менее 50 °С; жидкости — вещества с температурой плавления (каплепадения) менее 50 °С; твердые вещества и материалы с температурой  плавления (каплепадения) более 50 °С; пыли — диспергированные твердые вещества и материалы с частицами размером менее 850 мкм.

Перечень показателей, характеризующих пожаро - и взрывоопасность веществ, приведен в табл. 2.1; определения показателей даны в табл. 2.2.

2.2. МЕТОДЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПОЖАРО - И ВЗРЫВООПАСНОСТИ ВЕЩЕСТВ И МАТЕРИАЛОВ

Группа горючести. Методы определения горючести основаны на создании температурных условий, наиболее способствующих горению, и оценке поведения  испытуемых веществ и материалов в этих условиях.

Горючесть газов определяют по наличию  концентрационных пределов распространения пламени: если газ имеет пределы распространения пламени, то его относят к горючим; если не имеет — к негорючим. Если газ не имеет пределов распространения пламени, но имеет температуру самовоспламенения, то его считают трудногорючим. Следует помнить, что трудногорючий газ при нагреве может стать горючим.

Группу горючести жидкостей и плавящихся твердых веществ определяют с помощью прибора, схема  которого показана на рис. 2.1. В качестве нагревательного устройства используют тигельную электропечь,  позволяющую создавать температуру до 900 °С.

При проведении испытаний электропечь нагревают до 900± 10 °С. Образец массой 10 г помещают в тигель и опускают в печь. Продолжительность нагревания образца составляет примерно 3 мин. Если образец в  течение этого времени не воспламеняется или начинает интенсивно кипеть без воспламенения, испытание  прекращают, а результат считают отказом.

Испытанию подвергают пять образцов исследуемого вещества. Если хотя бы в одном из пяти испытаний образец воспламенится, ему дают возможность  разгореться, затем тигель с горящим образцом выносят из электропечи, включают секундомер и определяют продолжительность самостоятельного горения образца.

Если образец вне печи самостоятельно горит менее 5 с, то исследуемое вещество относят к группе  трудногорючих. При времени самостоятельного горения 5 с и более проводят дополнительное испытание для определения температуры воспламенения и группы горючести. При наличии температуры воспламенения вещество относят к горючим, в отсутствие — к трудногорючим. Горючесть твердых материалов определяют по трем независимым методам. Группу горючих материалов выделяют по методу «огневой трубы», группу  трудногорючих — по методу керамической трубы (КГ) и  группу негорючих — по методу испытаний на негорючесть. Схема прибора «огневая труба» представлена на рис. 2.2. Прибор состоит из камеры горения,  представляющей собой стальную трубу внутренним диаметром 50 мм и длиной 165 мм. Подготовленный к испытанию образец подвешивают на крючок держателя по центру камеры. Под образец устанавливают зажженную  горелку с высотой пламени 40 мм. После зажигания образца горелку убирают и фиксируют время самостоятельного горения. Максимальное время зажигания образца не превышает 2 мин. После завершения эксперимента определяют потерю массы образца. Материал относят к группе горючих при выполнении одного из следующих условий: самостоятельное пламенное горение или тление хотя бы у одного из шести испытанных образцов  продолжается более 60 с, и потеря массы превышает 20 %; самостоятельное горение продолжается менее 60 с, но пламя распространяется по всей поверхности образца при одновременной потере массы не менее чем у двух образцов более 90 %; самостоятельное пламенное горение композиционных материалов, состоящих из горючих и негорючих компонентов, продолжается менее 60 с, но пламя распространяется по всей поверхности образца, и при этом  выгорает вся органическая часть материала; самостоятельное пламенное горение композиционных материалов продолжается более 60 с, потеря массы составляет менее 20 %. В этом случае потерю относят только к массе органической части материала.

Если указанные условия не выполняются, то  испытания материала продолжают по методу КТ. Схема прибора КТ показана на рис. 2.3. Прибор состоит из  керамической огневой камеры прямоугольной или цилиндрической формы высотой 300 мм. Площадь поперечного сечения огневой камеры составляет 1,44-102 см .  Камера установлена на металлическую цилиндрическую подставку, снабженную поворотной заслонкой для  регулирования подачи воздуха в зону горения и поддоном для сбора твердых продуктов сгорания. Для испытаний готовят четыре образца исследуемого материала длиной 150 мм, шириной 60 мм и фактической толщиной, не превышающей 10 мм. Образцы пенопластов должны быть толщиной 30 мм. Масса образца должна быть не менее 6 г. Сыпучие вещества и материалы испытывают в корзиночках.

Внутреннюю поверхность камеры горения перед  каждым испытанием покрывают двумя-тремя слоями алюминиевой фольги.

Исследуемый образец закрепляют в держателе,  зажигают газовую горелку и включают потенциометр. Ротаметром устанавливают такой расход газа в газовой горелке, при котором контролируемая в течение 2—3 мин температура газообразных продуктов горения в центре верхнего патрубка зонта составляет 200± ±5 °С. Затем в камеру горения на 5 мин вводят исследуемый образец для выявления времени зажигания, определяемого по характеру температурной кривой, записанной на диаграммной ленте потенциометра.

За время зажигания принимают время достижения максимальной температуры. После определения времени зажигания проводят три испытания с образцами исследуемого материала и одно тарировочное испытание с асбестоцементной плитой, воздействуя на каждый образец пламенем горелки в  течение найденного времени зажигания. После истечения времени зажигания прекращают подачу газа в горелку и оставляют образец в огневой камере до остывания на 20 мин, считая с момента ввода образца внутрь камеры.

При проведении испытаний образец материала  помещают в держатель и опускают на 20 мин внутрь нагретой печи. Через каждые 10 с фиксируют показания трех термопар. Рабочий спай первой термопары  расположен на расстоянии 10 мм от стенки печи по  середине зоны постоянной температуры, рабочий спай второй термопары находится в центре образца, рабочий спай третьей — на поверхности образца (по середине его высоты). Образец взвешивают до и после проведения испытаний. Проводят пять параллельных  испытаний.

Материал относят к негорючим, если выполняются следующие условия: среднее из всех максимальных показаний термопар в печи и на наружной поверхности образца не  превышает более чем на 50 °С первоначально установленную температуру печи; средняя потеря массы образцов не превышает 50 % их начальной массы до введения в печь; среднее из всех отмеченных максимальных значений продолжительности пламенного горения не превышает 10 с.

Температура вспышки. Для определения температуры вспышки заданную массу вещества нагревают с заданной скоростью, периодически зажигая выделяющиеся пары и визуально оценивая результаты зажигания. Температуру вспышки экспериментально определяют в приборах закрытого (з. т.) * и открытого (о. т.) типов.

Схема прибора закрытого типа показана на рис. 2.5. В качестве реакционного сосуда используют металлический тигель с внутренним диаметром 51 мм и высотой 56 мм. Тигель закрыт крышкой, на которой  расположены: зажигательное устройство, заслонка с  поворотным устройством и мешалка. Тигель, крышку и мешалку изготавливают из материалов, не вступающих в химическое взаимодействие с испытуемыми веществами, например из нержавеющей стали.

Перед проведением измерений образцы легколетучих жидкостей с температурой кипения до 100 °С охлаждают до 0 °С, образцы вязких жидкостей нагревают до текучести. Вначале проводят предварительное испытание для получения ориентировочного значения  температуры вспышки.