4.Опасные показатели пожаро- и взрывоопасности веществ и материалов

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

Пожаровзрывоопасность веществ и материалов определяется показателями, выбор которых зависит от агрегатного состояния вещества (материала) и условий его применения.

При определении пожаровзрывоопасности веществ и материалов различают:

• газы - вещества, в которых кинетическая энергия теплового движения молекул значительно превосходит потенциальную энергию взаимодействий между ними.

• жидкости - вещества, давление насыщенных паров которых при температуре 25°С и давлении 101,3 кПа меньше 101,3 кПа.

К жидкостям относят также твердые плавящиеся вещества, температура плавления и каплепадения которых меньше 50 °С;

• твердые вещества и материалы - индивидуальные вещества и их смесевые композиции с температурой плавления или каплепадения больше 50 ос, а также вещества, не имеющие температуры плавления (например, древеси­на, ткани и т.п.);

• пыли - диспергированные твердые вещества и материалы с размером частиц менее 850 мкм.

Показатели пожаро- и взрывоопасности веществ и материалов выбираются в зависимости от агрегатного состояния (табл.1).

Кроме указанных в табл.1, допускается использовать другие показатели, более детально характеризующие пожаро- и взрывоопасность веществ и материалов.

Таблица 1. Номенклатура показателей и их применяемость для характеристики пожаро- и взрывоопасности веществ и материалов

Показатель	Агрегатное состояние веществ и материалов
	Газы	Жидкости	Твердые	Пыли
Группа горючести	+	+	+	+
Температура вспышки	−	+	−	−
Температура воспламенения	−	+	+	+
Концентрационные пределы распространения пламени (воспламенения)	+	+	+	+
Температурные пределы распро-странения пламени (воспламенения)	+	+	-	+
Температура тления	−	+	−	−
Условия теплового самовозгорания	−	−	+	+
Минимальная энергия зажигания	−	−	+	+
Кислородный индекс	+	+	-	+
Способность взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха и другими веществами	−	−	+	−
Нормальная скорость распространения пламени	+	+	+	+
Скорость выгорания	+	+	−	−
Коэффициент дымообразования	+	+	−	−
Индекс распространения пламени	−	−	+	−
Показатель токсичности продуктов горения полимерных материалов	−	-	+	−
Минимальное взрывоопасное со· держание кислорода	−	+	−	+
Максимальное давление в:зрыва	+	+	−	+
Скорость нарастания давления	+	+	−	+
взрыва

Примечание. Знак «+» обозначает применяемость,

знак «−» ­неприменяемость показателя.

Группа горючести является классификационной характеристикой способности веществ и материалов к горению.

По горючести вещества и материалы подразделяются на три группы:

• негорючие (несгораемые) - вещества и материалы, не способные к горению в воздухе. Они могут быть пожаро- и взрывоопасными, 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.

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

Группы горючести используются для оценки веществ и материалов, определения категории помещений по взрывопожарной и пожарной опасности, при разработке мероприятий по пожарной безопасности и др.

Максимальная скорость процесса горения достигается при стехиометрической концентрации, т.е. при концентрации, которая точно соответствует количественному содержанию веществ, соединяемых друг с другом при реакции горения.

Концентрационные пределы могут быть выражены через температуру (при атмосферном давлении). Значения температуры жидкости, при которых концентрация насыщенных паров в воздухе над жидкостью равна концентрационным пределам распространения пламени, называются температурными пределами распространения пламени (воспламенения) (нижним и верхним соответственно - НТПРП и ВТПРП).

Для газов и паров жидкости НКПРП и ВКПРП определяются в процентах, для пыли и волокон - в граммах на кубический метр.

Интервал между нижним и верхним концентрационными пределами называется, областью воспламенения.

Величины пределов воспламенения используют при расчете допустимых концентраций внутри технологических аппаратов, систем рекуперации, вентиляции, а также при определении предельно допустимой взрывоопасной концентрации (ПДВК) паров и газов при работе с применением искрящего инструмента.

Процесс воспламенения и горения жидкостей можно представить следующим образом. Для воспламенения необходимо, чтобы жидкость была нагрета до определенной температуры (не меньше нижнего температурного предела распространения пламени). После воспламенения паров жидкости скорость испарения должна быть достаточной для поддержания постоянного горения. Эти особенности горения жидкостей характеризуются температурами вспышки и воспламенения.

В соответствии с ГОСТ 12.1.044 температурой вспышки называется наименьшая температура конденсированного вещества, при которой в условиях специальных испытаний над его поверхностью образуются пары, способные вспыхивать в воздухе от источника зажигания; устойчивое горение при этом не возникает. Температура вспышки соответствует нижнему температурному пределу воспламенения.

Температуру вспышки используют для оценки воспламеняемости жидкости, а также при разработке мероприятий для обеспечения пожаро- и взрывобезопасности ведения технологических процессов.

В зависимости от численного значения температуры вспышки жидкости подразделяются на легковоспламеняющиеся (ЛВЖ) и горючие (ГЖ).

К легковоспламеняющимся относятся жидкости с температурой вспышки не более 61°С в закрытом тигле или 66 ос в открытом тигле. ДЛЯ ЛВЖ температура воспламенения обычно на 1-5 ос выше температуры вспышки, а для горючих жидкостей эта разница может достигать 30-35 ос.

В соответствии с ГОСТ 12.1.017, в зависимости от температуры вспышки ЛВЖ подразделяются на три разряда.

Особо опасные ЛВЖ - с температурой вспышки от -18°С и ниже в закрытом тигле или от -13 °С и ниже в открытом тигле. К особо опасным ЛВЖ относятся ацетон, диэтиловый спирт, изопентан и др.

Постоянно опасные ЛВЖ - это горючие жидкости с температурой вспышки от -18°С до +23°С в закрытом тигле или от -13°С до +27°С в открытом тигле. К ним относятся бензил, толуол, этиловый спирт, этилацетат и др.

Опасные при повышенной температуре ЛВЖ - это горючие жидкости с температурой вспышки от 23 до 61°С в закрытом тигле. К ним относятся хлорбензол, скипидар, уайт-спирит и др.

Температура вспышки жидкостей, принадлежащих к одному классу (жидкие углеводороды, спирты и др.), закономерно изменяется в гомологическом ряду, повышаясь с увеличением молекулярной массы, температуры :кипения и плотности.

Температуру вспышки определяют экспериментальным и расчетным путями. Для экспериментального определения температуры вспышки заданную массу жидкости (вещества) нагревают с определенной с:коростью, периодически зажигая выделяющиеся пары и визуально оценивая результаты зажигания.

Температурой воспламенения называется наименьшее значение температуры жидкости, при :котором интенсивность испарения ее такова, что после зажигания внешним источником возникает самостоятельное пламенное горение.

Температура самовоспламенения - самая низкая температура вещества, при которой в условиях специальных испытаний происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций, заканчивающихся горением.

Самонагревание. Все горючие вещества на воздухе при оп­ределенных температурах окисляются, выделяя при этом тепло, п н зависимости от их структуры и свойства, от скорости про­цесса выделения и отвода тепла способны самонагреваться.

Самонагревание некоторых веществ может происходить не только в результате окисления, а также и вследствие ряда фи­зических и биологических явлений. Температурой само­нагревания называется самая низкая температура, при которой в веществе или материале возникают практически различные экзотермические процессы окисления, разложения и т. п.

Температура самонагревания потенциально может представ­лять пожарную опасность. Величину ее используют при опреде­лении условий безопасного длительного (или постоянного) на­гревания вещества. Безопасной температурой постоянного на­гревания данного вещества или материала ВНИИПО считает температуру, не превышающую 90% величины температуры самонагревания. Процесс самонагревания при определенных ус­ловиях может перейти в горение. Эти условия создаются при температуре самовоспламенения вещества.

Минимальное взрывоопасное содержание кислорода (окислителя) - такая его концентрация в горючей смеси, ниже которой воспламенение и горение смеси становятся невозможными при любой концентрации горючего в смеси, разбавленной данным флегматизатором.

Склонность к взрыву и детонации - чувствительность к механическому воздействию (удару или трению).

Взрывоопасной средой являются: смеси веществ (газов, паров, пылей) с воздухом и другими окислителями (:кислород, озон, хлор, окислы азота и др.), способные к взрывчатому превращению, а также индивидуальные ве­щества, склонные к взрывному разложению (ацетилен, озон, гидразин, аммиачная селитра и др.).

Основными параметрами, характеризующими опасность взрыва, являются:

• максимальное давление взрыва - наибольшее давление, возникающее при дефлаграционном взрыве газо-, паро- или пылевоздушной смеси в замкнутом сосуде при начальном давлении смеси 101,3 кПа;

• скорость нарастания давления при взрыве - это производная давления взрыва по времени на восходящем участке зависимости давления взрыва газо-, паро-, пылевоздушной смеси в замкнутом сосуде от времени.

Минимальная энергия зажигания (W) - наименьшее значение энергии электрического разряда, способного воспламенить наиболее легко воспламеняющуюся смесь газа, пара или пыли с воздухом.

Для оценки взрывоопасности газо- и паровоздушных смесей используют понятие критического зазора (диаметра).

С критическим диаметром (зазором) связано также определение категории взрывоопасной смеси, которая характеризует способность газопаровоздушной смеси передавать взрыв через узкие щели и фланцевые зазоры.

В соответствии с ГОСТ 12.1.011 взрывоопасные смеси газов и паров подразделяются на категории взрывоопасности в зависимости от величины безопасного экспериментального максимального зазора (БЭМ3) и значения соотношения минимального тока воспламенения испытуемого газа или пара к минимальному току воспламенения метана (МТВ).

БЭМ3 - это экспериментальный максимальный зазор, через который не происходит передача взрыва из оболочки в окружающую среду при любой концентрации горючего в воздухе.

Установлены два вида взрывоопасных смесей: 1 - метан на подземных горных работах; П - газы и пары, за исключением метана на подземных горных работах.

Кроме категорий взрывоопасные смеси газов и паров подразделяются на группы в зависимости от величины температуры самовоспламенения.

Характеристика взрывоопасных смесей необходима для обоснованного выбора электрооборудования для взрыво- и пожароопасных производственных помещений и наружных установок.