Физико-химические основы процессов горения и взрывов. Показатели пожаровзрывоопасности веществ и материалов

Пожаровзрывоопасность веществ и материалов — совокупность свойств, характеризующих их способность к возникновению и распространению горения. Следствием горения может быть пожар или взрыв.

Перечень показателей, которые характеризуют пожаровзрывоопасность веществ, приведен ниже:

При оценке пожаровзрывоопасности к газам относят вещества, абсолютное давление паров которых при температуре 50 °С равно или превышает 300 кПа или критические температуры которых менее 50 °С; к жидкостям — вещества с температурой плавления (каплепадения) менее 50 °С; к твердым — вещества с температурой плавления (каплепадения) от 50 °С и выше; к пылям — диспергированные твердые вещества с частицами размером менее 50 мкм (см. ГОСТ 12.1.044-89 «Пожаровзрывоопасность веществ и материалов»).

Группа горючести — классификационная характеристика 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. 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 нс более 61 °С в закрытом тигле или 66 °С в открытом тигле, зафлегматизированные смеси, не имеющие вспышки в закрытом тигле, относят к легковоспламеняющимся. Особо опасными называют легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки нс более 28 °С.

Результаты оценки группы горючести применяют: при классификации веществ и материалов по горючести со включением этих данных в стандарты и технические условия на вещества и материалы; при определении категории помещений по взрывопожарной и пожарной опасности в соответствии с требованиями норм технологического проектирования; при разработке мероприятий по обеспечению пожарной безопасности согласно требованиям ГОСТ 12.1.004-85.

Сущность экспериментального метода определения горючести заключается в создании температурных условий, способствующих горению, и в оценке поведения исследуемых веществ и материалов в этих условиях (ГОСТ 12.1.044-89 «Пожаровзрывоопасность веществ и материалов»).

Температура вспышки — наименьшая температура конденсированного вещества, при которой в условиях специальных испытаний над ее поверхностью образуются пары, способные вспыхивать в воздухе от источника зажигания; устойчивое горение при этом не возникает.

Значение температуры вспышки следует применять: при характеристике пожарной опасности жидкости, включая эти данные в стандарты и технические условия на вещества; при определении категорий помещений по взрывопожарной и пожарной опасности в соответствии с требованиями норм технологического проектирования; при разработке мероприятий по обеспечению пожарной безопасности и взрывобезопасности в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.004-85 и ГОСТ 12.1.010-76.

Экспериментальный метод определения температуры вспышки основан на нагревании определенной массы вещества с заданной скоростью: периодически зажигая выделяющиеся пары, устанавливают наличие или отсутствие воспламенения при фиксируемой температуре.

Температура вспышки жидкостей, принадлежащих к одному и тому же классу, закономерно зависит от физических свойств членов гомологического ряда. Она повышается с увеличением молекулярной массы, температуры кипения и плотности. Так, метиловый спирт имеет молекулярную массу 32, плотность 791 кг/м3, температуру кипения 64,7 К, температуру вспышки 8 К, а последний член гомологического ряда, н-амиловый спирт, — соответственно 88,817 кг/м3, 138 К и 40 К. Однако закономерность изменения температуры вспышки в гомологических рядах не распространяется на жидкости, принадлежащие к разным классам органических соединений.

Температура воспламенения — наименьшая температура вещества, при которой в условиях специальных испытаний вещество выделяет горючие пары и газы с такой скоростью, что при воздействии на них источника зажигания наблюдается воспламенение.

Значение температуры воспламенения применяют: при определении группы горючести вещества; при оценке пожарной опасности оборудования и технологических процессов, связанных с переработкой горючих веществ; при разработке мероприятий по обеспечению пожарной безопасности в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.004-85 и ГОСТ 12.1.010-76. Его необходимо также включать в стандарты и технические условия на жидкости.

Сущность экспериментального метода определения температуры воспламенения заключается в нагревании определенной массы с заданной скоростью: периодически зажигая выделяющиеся пары, устанавливают наличие или отсутствие воспламенения при определенной температуре. При температуре воспламенения устанавливается постоянный (стационарный) процесс горения.

Температура самовоспламенения — самая низкая температура вещества, при которой происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций, заканчивающихся пламенным горением.

Сложность непосредственного измерения температуры самовоспламенения газовой смеси и условия практического использования этого показателя привели к тому, что в качестве температуры самовоспламенения принимают температуру стенки реакционного сосуда, при которой наблюдается самовоспламенение смеси.

Для одной и той же пары веществ горючее — окислитель эта температура непостоянна. Она зависит от давления, объема сосуда, условий тепло- и массообмена внутри реакционного сосуда с окружающей средой, от объема и состава вводимой в реакционный сосуд смеси и концентраций реагирующих веществ, от присутствия в сосуде положительных и отрицательных катализаторов самовоспламенения. Поэтому для получения воспроизводимых данных методика измерения температуры самовоспламенения стандартизирована.

Измеренная стандартным методом самая низкая температура, до которой должна быть нагрета наиболее легко воспламеняющаяся смесь горючего газа (или пара) с воздухом для того, чтобы она воспламенялась без внесения в нее постороннего источника зажигания, называется стандартной температурой самовоспламенения.

Сущность метода определения температуры самовоспламенения заключается во введении определенной массы вещества в нагретый объем и оценке результатов испытания. Изменяя температуру испытания, находят ее минимальное значение, при котором происходит самовоспламенение вещества.

Значение температуры самовоспламенения применяют при определении группы взрывоопасной смеси по ГОСТ 12.1.011-78 для выбора типа взрывозащищенного электрооборудования, при разработке меропрятий по обеспечению пожаровзрывобезопасности технологических процессов в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.004-85 и ГОСТ 12.1.010-76. Его необходимо также включать в стандарты или технические условия на вещества и материалы.