Вопрос N 60. Основные показатели пожароопасности веществ. Классификация веществ.

Для оценки пожароопасности производств необ­ходимо знать показатели пожароопасности веществ, используемых в производственных процессах.

Горючие вещества (вещества, которые способны гореть после удаления источника зажигания) могут находиться в трех агрегатных состояниях: газообразном, жидком и твердом. При определении пожароопасности веществ принято считать: газами — вещества, абсолютное давление паров которых при тем­пературе 50 °С равно или выше 300 кПа; жидкостями — вещества с температурой плавления не более 50 °С; твердыми веществами — вещества с температурой плавления, превышаю­щей 50 "С; пылями — диспергированные (размельченные) твердые вещества с размером частиц менее 850 мкм.

Пожароопасность веществ, т. е. сравнительная ве­роятность их горения в равных условиях, определяется целым рядом их свойств (группой горючести, температурой самовоспламенения и вспышки, концентрационными пределами воспламенения, дисперсностью, летучестью и др.).

Прежде всего определяют группу горючести данного вещества. По горючести все вещества подразделяются на негорючие, трудногорючие и горючие.

Негорючими считаются вещества, которые не способны го­реть в воздухе нормального состава при температуре до 900 °С. Однако негорючие вещества могут быть пожароопасными, так как при нагревании они могут разлагаться с выделением ток­сичных и горючих газов (например, галогенопроизводные угле­водородов) или выделять большое количество теплоты.

Трудногорючие вещества могут загораться под действием источника зажигания в воздухе нормального состава, но не способны к самостоятельному горению (например, бромметан, бромэтан, трифторбромметан и другие, содержащие не менее 50 °о связанного галоида).

Горючие вещества способны загораться от источника зажи­гания в воздухе нормального состава и продолжают гореть по­сле его удаления. При этом следует иметь в виду, что неко­торые металлы (алюминий, бериллий, никель, железо, медь, цинк и др.) в компактном состоянии (в виде слитков или бло­ков) не способны гореть при температуре среды 900 °С и отно­сятся к негорючим веществам. В тонкоизмельченном (порош­кообразном) состоянии они способны к возгоранию при температуре ниже 900 °С и даже проявляют пирофорные свой­ства, т. е. способны в обычных условиях хранения самовозго­раться при контакте с кислородом воздуха.

Горючие вещества в свою очередь подразделяются на три группы: легковоспламеняющиеся — способные воспламеняться от кратковременного воздействия источника зажигания с низ­кой энергией (пламени спички, искры, накаленного электропро­вода); вещества средней воспламеняемости — способные вос­пламеняться от длительного воздействия источника зажигания

с низкой энергией; трудновоспламеняющиеся — способные вос­пламеняться только под действием мощного источника зажи­гания.

Понятие легковоспламеняемости прежде всего относится к горючим жидкостям. Горючие жидкости обычно более пожа­роопасны, чем твердые горючие вещества, так как они легче воспламеняются, интенсивнее горят, образуют взрывоопасные паровоздушные смеси и плохо поддаются тушению водой.

Температурой вспышки называется наименьшая температу­ра горючего вещества, при которой в условиях специальных испытаний над его поверхностью образуются пары или газы, способные вспыхнуть в воздухе при поднесении источника за­жигания, но скорость образования паров или газов еще недо­статочна для устойчивого горения.

Температурой воспламенения называется температура горю­чего вещества, при которой оно выделяет горючие газы и пары с такой скоростью, что после воспламенения их от источника зажигания возникает устойчивое горение.

Температурой самовоспламенения называется самая низкая температура вещества, при которой происходит резкое увели­чение скорости экзотермических реакций, заканчивающееся пламенным горением. Самовоспламенение возможно только в том случае, если количество теплоты, выделяемое в процессе окисления, будет превышать отдачу теплоты в окружающую среду. Наименьшая температура, до которой должна быть рав­номерно нагрета смесь газов и паров жидкости с воздухом для того, чтобы она воспламенилась без внесения в нее внешнего источника зажигания, называется стандартной температурой самовоспламенения (ГОСТ 13920—68).

Концентрационные пределы воспламенения являются важной характеристикой горючих систем. Смесь горючих веществ с окислителем способна гореть только при определенном со­держании в ней горючего. Нижним (верхним) концентра­ционным пределом воспламенения называется минимальное (максимальное) содержание горючего в смеси горючее веще­ство - окислительная среда, при котором возможно распро­странение пламени по смеси на любое расстояние от источника зажигания.

Эти пределы сильно зависят от содержания в смеси инертных (негорючих) компонентов. Добавление в горючую смесь инертных газов сужает область воспламенения и в конце концов делает смесь негорючей. Поэтому область воспламене­ния горючих газов в смеси с воздухом, содержащем около 79 % азота, всегда уже, чем в кислороде. При этом нижние концен­трационные пределы обычно совпадают, верхние же концен­трационные пределы в воздухе всегда меньше, чем в кислоро­де. Сильно сужают пределы воспламенения некоторые приме­си, замедляющие реакции горения. Наиболее активными из них являются галоидированные углеводороды. Понижение давле­ния смеси ниже атмосферного также сужает область воспламе­нения и при определенном давлении смесь становится негорю­чей. Увеличение давления, повышение температуры горючей смеси также расширяют область воспламенения. На концентра­ционные пределы воспламенения влияет также мощность ис­точника поджигания и направление распространения пламени. Меньшие значения наблюдаются при распространении пламе­ни снизу вверх.

Наличие областей негорючих концентраций газов и паров дает возможность выбрать такие условия их хранения, транс­портирования и применения, которые предотвращают возмож­ность возникновения пожара.

Температурными пределами воспламенения называются та­кие температуры горючего вещества, при которых его насы­щенные пары образуют в конкретной окислительной среде кон­центрации, равные соответственно нижнему и верхнему концен­трационным пределам воспламенения.

Температурой самонагревания называется самая низкая тем­пература, при которой в веществе возникают практически раз­личимые экзотермические процессы окисления, разложения и т. п., могущие привести к самовозгоранию. Температура само­нагревания является наименьшей температурой вещества, нагревание до которой может потенциально представлять по­жарную опасность.

Минимальной энергией зажигания называется наименьшее значение энергии электрического разряда, достаточной для вос­пламенения наиболее легковоспламеняющейся смеси газов, па­ра или пыли с воздухом.

Кроме указанных выше существует еще много других пока­зателей пожароопасности веществ, таких, например, как температура тления, кислородный индекс, скорость выго­рания, коэффициент дымообразования, индекс распространения пламени, характер взаимодействия горящего вещества со сред­ствами водопенного тушения и т. п. Характеристика этих показателей, а также ряд методик их определения приведены в ГОСТ 12.1.017—80 «ССБТ. Пожароопасность нефтепродуктов и химических органических продуктов. Номенклатура показателей».