Горючие газы: виды, взрывопожарная опасность, нормы
По определению ГОСТ Р 60050-426-2011 об электрическом взрывозащищенном оборудовании – горючими газами, парами называются те летучие вещества, которые при смешивании с воздухом в определенных соотношениях способны образовывать взрывоопасные газовые среды.
В Федеральном законе от 21.07.1997 N 116-ФЗ “О промышленной безопасности опасных производственных объектов” (с изменениями на на момент публикации) дано несколько иное, но более расширенное толкование горючих газов, относящее их двум группам пожароопасных веществ:
Приводя все к общему определению, можно сказать, что горючие газы – это те, природные или полученные в процессе технологических процессов, в том числе методами органического синтеза, летучие вещества, что способны при нормальных условиях среды, смешиваясь с воздухом, взрываться и/или гореть.
Кроме пожарной опасности, особое отношение к горючим газам формируют такие характеристики, как токсичность и высокая летучесть. Что позволяет им при разгерметизации технологического оборудования, трубопроводных систем и резервуаров хранения, быстро заполнять объемы помещений зданий, сооружений; зоны воздушного пространства на территориях производственных, складских объектов, создавая непригодную для дыхания среду, способную взорваться от малейшей искры.
Горючий газ в газопроводе
Виды газов
Способность таких газов длительно поддерживать самостоятельный процесс горения позволила использовать их в качестве бытового и промышленного топлива – от квартирной колонки автономного отопления до котлов и турбин тепловых электростанций.
Другие свойства горючих газов и их смесей сделали возможным применение в качестве агентов для холодильного оборудования, в качестве исходного сырья для синтеза большинства видов пластмасс, пластиков, жидких видов топлива, растворителей и других товарных продуктов химической промышленности.
В список используемых горючих природных и получаемых по технологиям промышленного синтеза, газов входят:
Безопасное использование таких газов характерно трубопроводным поступлением в зону горения, что реализовано в варочном и отопительном оборудовании, газовых резаках, а также при плановом горении газовых фонтанов при разведке, на промышленных площадках месторождений.
Пожарная опасность
Пожарная опасность газовых смесей определяется концентрацией горючих газов, паров или пылей в смеси.
Зависимость давления взрыва Рвзр от концентрации горючего вещества φгв в смеси схематически изображена на рисунке.
Давление и концентрация горючего вещества
Давление при взрыве является одним из параметров, характеризующим пожарную опасность веществ и материалов. Так давление взрыва учитывают при пожарной профилактике в строительстве при расчете площади легкосбрасываемых конструкций, или при профилактике в технологии производств при категорировании промышленных объектов.
Для горючих смесей различают нижний и верхний концентрационные пределы распространения пламени.
Нижний концентрационный предел распространения пламени (НКПРП) — наименьшая концентрация горючего вещества в смеси с воздухом, при который уже возможное стойкое, незатухающее распространение горения. На нижнем концентрационном пределе воспламенения (НКПВ) в смеси небольшое количество горючего и избыток воздуха. По мере повышения концентрации горючего в смеси появляется недостаток воздуха, что приводит к потере способности воспламенения.
Верхний концентрационный предел распространения пламени (ВКПРП) — наибольшая концентрация горючего вещества в смеси с воздухом, при который еще возможное стойкое, незатухающее распространение горения.
Концентрационные пределы распространения пламени (КПРП) — одна из важнейших характеристик взрывоопасности горючих газов и паров. Область концентрации горючего вещества, которая лежит между нижним и верхним КПРП, характеризуется возможностью загорания и устойчивого горения смеси и называется областью взрывоопасных концентраций. Если концентрация горючего вещества выходит за концентрационные пределы, горючая смесь становится взрывобезопасной. Так если концентрация горючего вещества меньшее нижнего КПРП, то горение вообще не возможно. Если концентрация горючего вещества больше ВКПРП, то возможно диффузионное горение такой газовой смеси при выходе ее в окружающее пространство и наличии источника зажигания.
Показатели пожарной опасности веществ
В соответствии с «Правилами устройства электроустановок» (ПУЭ) все газо-, паро- и пылевоздушные смеси с НКПВ до 65 г/м3 считаются взрывоопасными.
Учитывая, что концентрационные пределы распространения пламени могут изменяться при изменении внешних условий, для обеспечения пожарной безопасности при работе с горючими веществами определяют не только концентрационные пределы, но и безопасные концентрации φ нб и φвб, ниже или выше которых смесь гарантировано не будет зажигаться. Безопасные концентрации можно рассчитать по формулам:
Какие газы считаются горючими. Получение, применение и техника безопасности при работе с ними
Добыча горючих газов это — его извлечение из недр, удаление лишней влаги и подготовки к транспортировке заказчику. Все процессы работы с газовыми смесями строго герметизированы.
Горючие газы имеют следующие свойства:
Горючие газы представляют большую опасность при несоблюдении ряда правил техники безопасности при работе с данными веществами и их хранением:
Составляющие процесса горения: источник воспламенения, кислород, ГГ. Исключение одного фактора из трёх предотвратит возникновение взрыва и пожара.
Экономичное энергетическое топливо широко применяется в комунально-бытовых хозяйствах, на электростанциях, металлургии, стекольной, пищевой, цементной промышленности, в качестве машинного топлива, в производстве строительных материалов. Применяются горючие газы в качестве сырья для производства органических соединений: формальдегида, метилового спирта, уксусной кислоты, ацетона.
Средствами контроля рабочей среды могут служить газосигнализаторы на мониторинг уровня кислорода и концентраций газа. Основные сферы применения газоанализаторов на взрывоопасные газы — отрасли, связанные с получением, переработкой, хранением и транспортировкой газа, а также вблизи источников воспламенения: печей, газогорелочных устройств.
Искусственное получение горючих газов происходит в процессе переработки твердого и жидкого топлива, а также продуктов нефтепереработки.
Сланцевый газ образуется в результате разложения сланца, нагретого в среде без воздуха до 1000-1100 градусов С. В результате из 1 тонны сланца получается до 400 м3 газа. Состоит сланцевый газ преимущественно из метана, добывается гидроразрывом пласта (ГРП). Гидравлический разрыв пласта (фрекинг) — представляет собой создание трещины в пласте, откуда будет проходить поток добываемого сырья к забою скважины. Мощными насосными станциями на высоком давлении в скважину закачивается жидкость для разрыва пласта. Сужение пор плотных пород способствует высвобождению природного газа, который извлечь привычными методами маловероятно.
Сепарация газа представляет собой процесс разделения компонентов смеси для предотвращения попадания лишних веществ в последующие процессы производства. Так из примеси природного газа выделяют твердые частицы и влагу, чтобы они не попали в последующем в технологическое оборудование.
В нефтяной отрасли сепарация необходима для первичного отделения газов и составляющих нефти перед первичной переработкой сырья. Нефтегазовая смесь поступает в горизонтально расположенный сосуд, работающий под давлением и оснащенный запорной арматурой, манометрами и предохранительными клапанами. Стекая по патрубку, где вмонтировано распределительное устройство, газовая смесь направляется по верхним желобам, затем по нижним, где отделившийся газ проходит через вертикальный и горизонтальный каплеотбойник, который предотвращает вынос капель и жидкости из сепаратора потоком отделившегося газа. Полученный газ поступает в газосборную сеть, а частично разгазированная жидкость скапливается в нижней части сепаратора и через выходной патрубок направляется на прием насосов.
Существуют также и вертикальные сепараторы, предназначенные для большого объема нефтегазовой смеси.
В сепарации химический состав разделяемых веществ не меняется. Процессы разделения подразделяются на следующие способы: по массе, размеру, трению, упругости, электрическим методом, воздушным, магнитным, радиометрическим, пенным. Для наилучшего результата данного процесса зачастую вовлечены сразу несколько процессов разделения, особенно в очищении горной руды от пустой породы.
Газосепаратор используется на распределяющих, перерабатывающих и компрессорных станциях.
Помимо очистки сырья в устройстве осуществляется поддержание давления проходимых углеводородов по магистрали, давление поддерживается благодаря установленным клапанам и манометрам, регуляторам давления и прочими устройствами КИПиА.
Представлен сепаратор в системе комплексного завода нефтегазовой отрасли, либо автономным устройством.
Крекинг — процесс оказания высокой температуры на нефть и ее фракций для получения продуктов меньшей молекулярной массы (моторное топливо и масло, сырье для нефтехимической промышленности). При температуре более 300 градусов С тяжелые нефтяные остатки разлагаются на легкие продукты (бензин, керосин, газы).
В первом этапе крекинга за счет нагревания котла из нефтепродукта испаряется вода и газы, отделяясь от основного содержимого продукта. Далее котел нагревается до более высокой температуры до испарения облегченных углеводородов. Попадая в соборную емкость углеводороды не находят выхода и возвращаются на пройденный цикл, где за счет увеличения их объема возникает высокое давление в системе. Давление увеличивается до тех пор, пока легкие углеводороды не смогут испариться из котла. Таким образом, в котле, трубопроводе, сборной емкости и охладителе поддерживается равномерное давление, затем начинается расщепление тяжелых углеводородов, в результате чего они превращаются в бензин при 250 градусов С.
Ожижение угля — способ получения жидкого топлива из угольного сырья. Основные процессы получения жидких продуктов — газификация, гидрогенизация, пиролиз — проходят при высокой температуре до 450 градусов с продолжительностью нагревания до 60 минут. В зависимости от свойств угля и способа сжижения выход готовых продуктов образуется на уровне 75-85%.
Меры безопасности работников, чья деятельность связана с использованием или получением легковоспламеняющихся газов:
Помимо наличия индивидуальных газоанализаторов, необходима установка в периметрах рабочего объекта стационарных приборов непрерывного мониторинга помещения на горючие газы. Приборы в опасных условиях эксплуатации должны быть промаркированы знаком взрывозащищенности Ex:
Взрывозащита (Ex) — совокупность средств, обеспечивающих надлежащую работу оборудования в местах наибольшей вероятности взрывов.
Горючие газы
Горючие газы в смеси с кислородом предназначены для газопламенной обработки металлов. Наиболее часто для газовой сварки применяют ацетилен. Для газовой резки сталей, когда температура подогревающего пламени не оказывает решающего влияния на протекание процесса, а лишь увеличивает продолжительность начального подогрева металла перед резкой, рекомендуется использовать газы-заменители ацетилена, у которых температура пламени не менее 1800-2000°C.
В качестве газов-заменителей ацетилена используют:
Содержание
Ацетилен
Ацетилен С2Н2 является основным горючим газом для газовой сварки и резки металлов, температура его плавления при сгорании в смеси с технически чистым кислородом достигает 3150°С.
Ацетилен является химическим соединением углерода и водорода. Технический ацетилен при нормальных давлении и температуре представляет собой бесцветный газ с резким специфическим чесночным запахом, обусловленным содержащимися в нем примесями сероводорода, аммиака, фосфористого водорода и др. Длительное вдыхание его вызывает тошноту, головокружение и даже отравление.
Повышение давления существенно снижает температуру самовоспламенения. Присутствие в ацетилене других веществ увеличивает поверхность контакта и тем понижает температуру самовоспламенения.
Зависимость температуры воспламенения ацетилена от давления приведена ниже:
| Температура, °С | 630 | 530 | 475 | 350 |
| Абсолютное давление, МПа | 0,2 | 0,3 | 0,4 | 2,2 |
Присутствие окиси меди снижает температуру самовоспламенения ацетилена до 240°С. При определенных условиях ацетилен реагирует с медью, образуя взрывоопасные соединения, вот почему категорически запрещается при изготовлении ацетиленового оборудования применение сплавов, содержащих более 70% меди.
Взрываемость ацетилена понижается при растворении его в жидкостях. Особенно хорошо он растворяется в ацетоне. В одном объеме технического ацетона при 20°С и нормальном атмосферном давлении можно растворить до 20 объемов ацетилена. Растворимость в ацетоне увеличивается с увеличением давления и понижением температуры.
Технический ацетилен получают двумя способами:
Ацетилен, полученный из природного газа, называется пиролизным. Получение его из природного газа на 30-40% дешевле, чем из карбида кальция.
К месту сварки ацетилен доставляется в специальных стальных баллонах, заполненных пористой пропитанной ацетоном массой, под давлением 1,9 МПа.
При сварке температура пламени должна примерно в два раза превышать температуру плавления металлов, поэтому газы-заменители, температура пламени которых ниже, чем у ацетилена, необходимо использовать при сварке металлов с более низкой температурой плавления, чем у сталей. При кислородной резке используются горючие газы, которые при сгорании в смеси с кислородом дают пламя с температурой не ниже 2000°С. Выбор горючего газа зависит от его теплотворной способности.
Теплотворная способность количество теплоты в килоджоулях, получаемое при полном сгорании 1 м 3 газа
Чем выше теплотворная способность газа, тем меньше его расход при сварке и резке металлов. Для полного сгорания одинакового объема различных горючих газов требуется различное количество кислорода, от этого зависит эффективная мощность пламени.
Эффективной мощностью пламени называется количество тепла, вводимое в нагреваемый металл в единицу времени
Для расчетов замены ацетилена другим газом-заменителем пользуются коэффициентом замены ацетилена.
Водород
Ниже представлена лишь справочная информация о водороде, для более подробной информации читайте статью плотность, формула, масса, получение и другие характеристики водорода
Водород H2 в нормальных условиях представляет собой горючий газ без цвета и запаха. Это один из самых легких газов, он в 14,5 раза легче воздуха. Водород способен образовывать в определенных пропорциях взрывоопасные смеси с воздухом и кислородом. Поэтому при сварочных работах необходимо строго соблюдать правила безопасности труда. Получают водород разложением воды электрическим током. К месту сварки водород доставляют в стальных баллонах в газообразном состоянии под давлением 15 МПа. Баллоны для водорода окрашивают в зеленый цвет. Водород, применяемый для сварочных работ, должен удовлетворять требованиям ГОСТ 3022-80. Водородно-кислородное пламя имеет синюю окраску и не имеет четких очертаний зон пламени, что затрудняет, его регулировку.
Коксовый газ
Городской газ
Пропан
Смесь легко превращается в жидкое состояние, например при температуре 233 К пропан-бутановая смесь сжижается при атмосферном давлении. Сжиженные газы хранят только в закрытых емкостях, так как испарение жидкости происходит даже при 273 К.
Плотность пропан-бутана больше плотности воздуха, поэтому необходимо тщательно следить за герметичностью аппаратуры и коммуникаций во избежание образования взрывоопасной смеси газа с воздухом внизу помещения. Заполнение емкостей пропаном и пропан-бутановой смесью, транспортирование их, а также слив газа должны выполняться в соответствии с «Правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением», утвержденными Госгортехнадзором.
Пропан-бутановые смеси широко применяются при резке сталей, сварке и пайке легкоплавких цветных металлов, закалке, газовой сварке пластмасс. К месту сварки смесь поставляют в стальных баллонах под давлением 1,6 МПа или по газопроводам через перепускную рампу. При испарении 1 кг пропана образуется 500 дм 3 газа.
Бензин
Бензин является продуктом переработки нефти. Он представляет собой легко испаряющуюся прозрачную жидкость с резким характерным запахом. Пары бензина при сгорании в кислороде дают температуру пламени 2400-2500°С. Для очистки бензина его фильтруют через войлок. Бензин используется для кислородной резки, а также для сварки и пайки легкоплавких металлов.
Керосин
Керосин также является продуктом переработки нефти и представляет собой бесцветную желтоватую легко испаряющуюся жидкость. Керосин, применяемый для сварки и резки металлов, должен удовлетворять требованиям ТУ 38.71-58-10-90. Керосин применяют также для сварки и пайки легкоплавких цветных металлов.
Итак, мы узнали, что ацетилен является основным горючим газом для газовой сварки, но для газовой резки применяют другие, менее дорогие газы, которые позволяют осуществлять процесс резки без существенной потери производительности и качества.
Тема 2. Общие понятия о горении и пожаровзрывоопасных свойствах веществ и материалов, пожарной опасности зданий
Вопрос №1. Общие сведения о процессе горения. Основные понятия и определения.
Горение – это химическая реакция окисления, сопровождающаяся выделением большого количества теплоты и свечением. Окислителем чаще всего является кислород воздуха, иногда – другие химические элементы: хлор, фтор и др.
Для возникновения процесса горения необходимо наличие горючего вещества, окислителя и источника зажигания. Горючим называется вещество (материал, смесь, конструкция), способное самостоятельно гореть после удаления источника зажигания. Под источником зажигания понимают горячее или раскаленное тело, а также электрический разряд, обладающие запасом энергии и температурой, достаточной для возникновения горения других веществ (пламя, искры, раскаленные предметы, выделяемая при трении теплота и др.).
Необходимым и достаточным условием для горения при пожаре обычно представляют в виде «классического треугольника пожара» (рис. 1): горючее – окислитель – источник воспламенения. Устранив одно из слагаемых треугольника, снижается вероятность возникновения пожара.
Рис. 1 Классический треугольник пожара.
Горение бывает полное и неполное. Полное горение протекает при достаточном количестве кислорода (не менее 14 %), в результате чего образуются вещества, неспособные к длительному окислению (диоксид углерода, вода, азот и др.). При недостаточном содержании кислорода (менее 10 %) происходит неполное беспламенное горение (тление), сопровождающееся образованием токсичных и горючих продуктов (спиртов, кетонов, угарного газа и т. п.).
Пожар – неконтролируемое горение, причиняющее материальный ущерб, вред жизни и здоровью граждан, интересам общества и государства. Пожар следует отличать от сжигания, представляющего собой контролируемое горение внутри или вне специального очага.
Взрыв – это быстрое превращение вещества (взрывное горение), сопровождающееся образованием большого количества сжатых газов, под давлением которых могут происходить разрушения. Горючие газообразные продукты взрыва, соприкасаясь с воздухом, часто воспламеняются, что обычно приводит к пожару, усугубляющему негативные последствия взрыва.
Детонационное горение возникает во взрывоопасной среде при прохождении по ней достаточно сильной ударной волны. При ударном сжатии температура газа может повыситься до температуры самовоспламенения. Происходит химическая реакция. Часть выделившейся теплоты затрачивается на энергетическое развитие и усиление ударной волны, поэтому она перемещается по горючей смеси не ослабевая. Такой комплекс, представляющий собой ударную волну и зону химической реакции, называют детонационной волной, а само явление – детонацией. Детонационное горение вызывает сильные разрушения и поэтому представляет большую опасность при образовании горючих газовых систем.
Следует различать термины «самовозгорание» и «самовоспламенение».
Самовозгорание – это явление резкого увеличения скорости экзотермических реакций, приводящее к горению вещества, материала или смеси в отсутствие источника зажигания. Оно может быть тепловое, химическое и микробиологическое.
Самовоспламенение представляет собой самовозгорание, сопровождающееся появлением пламени. Температура самовоспламенения большинства горючих жидкостей находится в пределах 250. 700 °С (исключения: сероуглерод – 112…150 °С, серный эфир – 175. 205 °С), а твердых горючих веществ – 150. 700 °С, хотя, например, целлулоид способен самовоспламеняться уже при температуре 141 °С.
Вопрос №2. Показатели, характеризующие взрывопожароопасные свойства веществ и материалов.
Изучение взрывопожароопасных свойств веществ и материалов, обращающихся в процессе производства, является одной из основных задач пожарной профилактики, направленной на исключение горючей среды из системы пожара.
В соответствии с ГОСТ 12.1.044-89 по агрегатному состоянию вещества и материалы подразделяются на:
Номенклатура показателей и их применяемость для характеристики пожаровзрывоопасности веществ и материалов приведены в табл. 1.
Показатели и их применяемость для характеристики
взрывопожароопасных свойств веществ и материалов
Концентрационные пределы воспламенения
Условия теплового самовозгорания
Способность взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха и другими веществами
Показатель токсичности продуктов горения полимерных материалов
(Знак «+» обозначает применяемость, знак «—» неприменяемость показателя).
Температура самонагревания – самая низкая температура вещества, при которой самопроизвольный процесс его нагревания не приводит к тлению или пламенному горению.
Безопасной температурой длительного нагрева вещества считают температуру, не превышающую 90% температуры самонагревания.
Коэффициент дымообразования – показатель, характеризующий оптическую плотность дыма, образующегося при пламенном горении или термоокислительной деструкции (тлении) определенного количества твердого вещества (материала) в условиях специальных испытаний.
Различают 3 группы материалов по дымообразующей способности (табл. 2).
Группы материалов по дымообразующей способности
Группы материалов по дымообразующей способности
Коэффициент дымообразования, м 2 /кг (м 3 /кг)
до 50 вкл. (до 10 вкл.)
свыше 50 до 500 вкл. (св. 10 до 100 вкл.)
свыше 500 (свыше 100)
Примеры дымообразующей способности строительных материалов при тлении (горении), м 3 /кг:
Древесное волокно (береза, осина) — 62.
Декоративный бумажно-слоистый пластик — 75.
Фанера марки ФСФ — 140.
ДВП, облицованная пластиком — 170.
Классификация материалов приведена в таблице 3:
Показатели токсичности веществ и материалов
при времени экспозиции, мин
* Для материалов чрезвычайно опасных по токсичности масса не превышает 25 грамм, чтобы создать смертельную концентрацию в объеме 1 м 3 за время 5 мин. Соответственно, за время 15 мин — до 17; 30 мин — до 13; 60 мин — до 10 грамм.
Нижний (верхний) концентрационные пределы распространения пламени (воспламенения) — минимальное (максимальное) содержание горючего вещества в однородной смеси с окислительной средой, при котором возможно распространение пламени по смеси на любое расстояние от источника зажигания.
Температура тления — температура вещества, при которой происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций окисления, заканчивающихся возникновением тления.
По горючести вещества и материалы подразделяются на три группы: негорючие, трудногорючие и горючие.
Негорючие (несгораемые) — вещества и материалы, не способные к горению в воздухе. Негорючие вещества могут быть пожаровзрыво-опасными (например, окислители или вещества, выделяющие 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 (ГЖ) с Твсп Вопрос №3. Категорирование и классификация зданий, сооружений и помещений по пожаровзрывоопасности.
В соответствии с [2, ст. 26] классификация зданий, сооружений и помещений по пожарной и взрывопожарной опасности применяется для установления требований пожарной безопасности, направленных на предотвращение возможности возникновения пожара и обеспечение противопожарной защиты людей и имущества в случае возникновения пожара в зданиях, сооружениях и помещениях.
По пожарной и взрывопожарной опасности помещения производственного и складского назначения независимо от их функционального назначения подразделяются на следующие категории:
1) повышенная взрывопожароопасность (А);
2) взрывопожароопасность (Б);
4) умеренная пожароопасность (Г);
5) пониженная пожароопасность (Д).
Здания, сооружения и помещения иного назначения разделению на категории не подлежат.
Категории помещений по пожарной и взрывопожарной опасности определяются исходя из вида находящихся в помещениях горючих веществ и материалов, их количества и пожароопасных свойств, а также исходя из объемно-планировочных решений помещений и характеристик проводимых в них технологических процессов (табл. 4).
Определение категорий помещений следует осуществлять путем последовательной проверки принадлежности помещения к категориям от наиболее опасной (А) к наименее опасной (Д). Категории «А», «Б», «В1-В4» определяются расчетным путем согласно СП 12.13130.2009 «Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности».
Категории помещений по взрывопожарной и пожарной опасности
Характеристика веществ и материалов, находящихся (обращающихся) в помещении
Горючие газы, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки не более 28°С в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные парогазовоздушные смеси, при воспламенении которых развивается расчетное избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа, и (или) вещества и материалы, способные взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом, в таком количестве, что расчетное избыточное давление взрыва в помещении превышает 5 кПа.
Горючие пыли или волокна, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки более 28°С, горючие жидкости в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные пылевоздушные или паровоздушные смеси, при воспламенении которых развивается расчетное избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа.
Горючие и трудногорючие жидкости, твердые горючие и трудногорючие вещества и материалы (в том числе пыли и волокна), вещества и материалы, способные при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом только гореть, при условии, что помещения, в которых они находятся (обращаются), не относятся к категории А или Б.
Негорючие вещества и материалы в горячем, раскаленном или расплавленном состоянии, процесс обработки которых сопровождается выделением лучистого тепла, искр и пламени, и (или) горючие газы, жидкости и твердые вещества, которые сжигаются или утилизируются в качестве топлива.
Негорючие вещества и материалы в холодном состоянии.
Категории зданий по взрывопожарной и пожарной опасности определяются, исходя из доли и суммированной площади помещений той или иной категории опасности в этом здании.
Вопрос №4. Классификация строительных, текстильных и кожевенных материалов по пожарной опасности.
Классификация веществ и материалов по пожаровзрывоопасности и пожарной опасности используется для установления требований пожарной безопасности при получении веществ и материалов, применении, хранении, транспортировании, переработке и утилизации.
Классификация строительных, текстильных и кожевенных материалов по пожарной опасности основывается на их свойствах и способности к образованию опасных факторов пожара.
Пожарная опасность строительных, текстильных и кожевенных материалов характеризуется следующими свойствами:
3) способность распространения пламени по поверхности;
4) дымообразующая способность;
5) токсичность продуктов горения.
По горючести строительные материалы подразделяются на горючие (Г) и негорючие (НГ).
Горючие строительные материалы подразделяются на следующие группы:
1) слабогорючие (Г1), имеющие температуру дымовых газов не более 135 градусов Цельсия, степень повреждения по длине испытываемого образца не более 65 процентов, степень повреждения по массе испытываемого образца не более 20 процентов, продолжительность самостоятельного горения 0 секунд;
2) умеренногорючие (Г2), имеющие температуру дымовых газов не более 235 градусов Цельсия, степень повреждения по длине испытываемого образца не более 85 процентов, степень повреждения по массе испытываемого образца не более 50 процентов, продолжительность самостоятельного горения не более 30 секунд;
3) нормальногорючие (Г3), имеющие температуру дымовых газов не более 450 градусов Цельсия, степень повреждения по длине испытываемого образца более 85 процентов, степень повреждения по массе испытываемого образца не более 50 процентов, продолжительность самостоятельного горения не более 300 секунд;
4) сильногорючие (Г4), имеющие температуру дымовых газов более 450 градусов Цельсия, степень повреждения по длине испытываемого образца более 85 процентов, степень повреждения по массе испытываемого образца более 50 процентов, продолжительность самостоятельного горения более 300 секунд.
По воспламеняемости горючие строительные материалы (в том числе напольные ковровые покрытия) в зависимости от величины критической поверхностной плотности теплового потока подразделяются на следующие группы:
1) трудновоспламеняемые (В1), имеющие величину критической поверхностной плотности теплового потока более 35 киловатт на квадратный метр;
2) умеренновоспламеняемые (В2), имеющие величину критической поверхностной плотности теплового потока не менее 20, но не более 35 киловатт на квадратный метр;
3) легковоспламеняемые (В3), имеющие величину критической поверхностной плотности теплового потока менее 20 киловатт на квадратный метр.
По скорости распространения пламени по поверхности горючие строительные материалы (в том числе напольные ковровые покрытия) в зависимости от величины критической поверхностной плотности теплового потока подразделяются на следующие группы:
1) нераспространяющие (РП1), имеющие величину критической поверхностной плотности теплового потока более 11 киловатт на квадратный метр;
2) слабораспространяющие (РП2), имеющие величину критической поверхностной плотности теплового потока не менее 8, но не более 11 киловатт на квадратный метр;
3) умереннораспространяющие (РП3), имеющие величину критической поверхностной плотности теплового потока не менее 5, но не более 8 киловатт на квадратный метр;
4) сильнораспространяющие (РП4), имеющие величину критической поверхностной плотности теплового потока менее 5 киловатт на квадратный метр.
По дымообразующей способности горючие строительные материалы в зависимости от значения коэффициента дымообразования подразделяются на следующие группы:
1) с малой дымообразующей способностью (Д1), имеющие коэффициент дымообразования менее 50 квадратных метров на килограмм;
2) с умеренной дымообразующей способностью (Д2), имеющие коэффициент дымообразования не менее 50, но не более 500 квадратных метров на килограмм;
3) с высокой дымообразующей способностью (Д3), имеющие коэффициент дымообразования более 500 квадратных метров на килограмм.
По токсичности продуктов горения горючие строительные материалы подразделяются на следующие группы (см. табл. 3):
2) умеренноопасные (Т2);
3) высокоопасные (Т3);
4) чрезвычайно опасные (Т4).
Вопрос №5. Огнестойкость строительных конструкций и способы их огнезащиты.
Для строительных конструкций, а также зданий или сооружений важным фактором является огнестойкость. Огнестойкость – это способность строительных конструкций сохранять свои рабочие функции под действием высоких температур пожара. Огнестойкость зданий и сооружений делят на пять степеней (I, II, III, IV и V), которым должны соответствовать пределы огнестойкости строительных конструкций и пределы распространения огня по ним (табл. 5).
Классификация зданий и пожарных отсеков по конструктивной пожарной опасности
Предел огнестойкости строительных конструкций, не менее
Несущие элементы здания
Наруж-ные не-несущие стены
(в т.ч. чердачные и над подвалами)
Элементы бесчердачных покрытий
Настилы (в том числе с утеплите-лем)
Фермы, балки, прогоны
Марши и площадки лестниц
Огнестойкость строительных конструкций характеризуется пределом огнестойкости «П». Под пределом огнестойкости понимают время, по истечении которого конструкция теряет несущую или ограждающую способность. Потеря несущей способности означает обрушение строительной конструкции при пожаре. Потеря ограждающей способности означает прогрев конструкции при пожаре до температур, превышение которых может вызвать самовоспламенение веществ, находящихся в смежных помещениях, или образование в конструкции трещин, через которые могут проникать в соседние помещения продукты горения.
Нормируемые признаки предельных состояний строительных конструкций [6]:
потеря несущей способности (R);
потеря целостности (Е);
потеря теплоизолирующей способности (I).
Различают фактический и требуемый предел огнестойкости. Требуемая огнестойкость – тот минимальный предел огнестойкости Птр, которым должна обладать соответствующая строительная конструкция, чтобы удовлетворить требованиям пожарной безопасности. Значения требуемых пределов огнестойкости определяют опытным путем. Фактический предел огнестойкости Пф запроектированных или уже функционирующих конструкций определяют расчетным путем.
По пожарной опасности строительные конструкции подразделяются на четыре класса [6]:
Поведение железобетонных конструкций при действии высоких температур различно для разных типов конструкций. Предел огнестойкости центрально сжатых железобетонных колонн с гибкой арматурой зависит от сечения колонн, теплотехнических показателей материала колонн, коэффициента изменения прочности бетона при действии высоких температур. Поэтому при необходимости увеличения пределов огнестойкости колонн рекомендуют увеличение сечения, выбор бетона с меньшим коэффициентом температуропроводности, снижение нагрузки на колонну, выбор бетона с более высокой критической температурой, что достигается подбором вяжущих веществ и соответствующих заполнителей для бетонов или применением жаростойких бетонов.
Повышение пределов огнестойкости свободно опертых плит и балок может быть достигнуто путем увеличения толщины защитного слоя бетона, снижения его температуропроводности, нанесения штукатурок или облицовок из малотеплопроводных материалов, уменьшения нагрузки и выбора арматуры с более высокой критической температурой.
Опыты и наблюдения на пожарах показали, что огнестойкость стальных несущих конструкций незначительна, они в основном под действием высоких температур теряют устойчивость. Предел огнестойкости металлических конструкций ограничивается несколькими минутами и зависит от их сечения и температуры пожара. Особенно неблагоприятные условия работы для металлических конструкций при пожаре создаются в тех случаях, когда они находятся в сочетании с горючими материалами, например деревянные прогоны и обрешетки, горючая кровля, заполнение перекрытий горючими материалами. Такое сочетание вызывает быстрое распространение пожара на значительной площади.
Увеличение огнестойкости металлических конструкций осуществляют с помощью технических и проектных решений. К техническим решениям, замедляющим нагрев конструкций до критических температур, относят применение штукатурки, облицовки вспучивающихся красок (рис. 2). Использование вспучивающихся красок очень выгодно. Окраска слоем 2,5. 3 мм по огнезащитному эффекту равноценна штукатурке или облицовочным плитам толщиной 2,5. 3 см.
Рис. 2. Огнезащита стальных конструкций с применением вспучивающихся красок.
В качестве строительного материала широко применяется древесина. Чтобы предотвратить ее воспламенение, необходимы защитные меры. Древесина, предварительно обработанная защитными средствами, подвергаясь действию огня, будет разлагаться, но не воспламеняется. Вследствие этого горение открытым пламенем не будет возникать и распространяться от действия внешнего источника огня. Кроме общеизвестной и широко применяемой для строительных деревянных конструкций облицовки (штукатурки) обработка древесины может осуществляться с помощью обмазки, окраски, пропитки и минерализации.
Обработка древесины окраской состоит в том, что на поверхность древесины наносят плотный слой обмазки или краски, приготовленной из таких веществ, которые сами по себе не горят, достаточно долго не разрушаются в огне и малотеплопроводны.
Обработка древесины пропитыванием огнезащитными веществами — антипиренами более эффективно защищает от загорания, чем окраска. Но этот способ огнезащитной обработки более дорог и трудоемок.