13.1.2. Механические искры

Механические искры - достаточно распространенные источники зажига­ния. Образуются они при взаимодействии двух материалов при трении и ударе. По происхождению механические искры разделяют на две группы:

- ударные искры;

- искры трения.

При трении материалов микронеровности на их поверхности подверга­ются значительной пластической деформации. Точечное нагревание обеих поверхностей и срезание частичек материала в этих микрозонах приводит к образованию искр трения.

Удар представляет собой динамический, резкий контакт двух элемен­тов. При этом происходит выделение теплоты в результате трения, а оторвавшиеся частички образуют ударную искру.

В промышленных условиях возникновение искр возможно, в частности:

а) при работе промышленного оборудования в результате его перег­рузки, ударов движущихся частей о неподвижные;

б) при попадании в механизмы посторонних предметов, металлических деталей, камней и т.п. (такое возможно в мешалках, мельницах, вентиля­торах - посторонние предметы могут оказаться в сырье или образоваться при поломках и повреждениях оборудования);

в) при использовании ненадлежащих инструментов при выполнении различных работ.

Температура ударной искры повышается почти линейно с увеличением силы удара.

Размеры искр трения и удара достигают 0,1-0,5 мм.

По характеру взаимодействия с окружающей средой искры разделяют на две группы:

- искры активные (реагирующие с окружающей средой, в основном окисляющиеся);

- искры пассивные (не реагирующие с воздухом, их температура максимальна в начале и быстро снижается по мере движения частички).

Наиболее опасны искры активные. Их температура за счет реакции окисления кислородом воздуха может возрастать во время полета искры, что увеличивает вероятность возникновения пожара.

Активные искры образуются в основном из углеродистых низколегированных сталей. А именно из этих сталей изготавливается основная масса металлопроката, используемого в строитель­стве и на производстве.

Отметим, что при соударении или трении стали с металлами, имеющими более низкую температуру плавления, искрообразование затруднено. Нап­ример, при соударении латуни и чистой стали искр не образуется, в то время как при ударе стали о сталь искры могут образовываться в значи­тельном количестве. Опасное исключение из этого правила - взаимодейс­твие алюминия со ржавой сталью.

Соударение алюминия с чистой, не ржавой сталью дает частицы алю­миния с невысокой начальной температурой и не окисляющиеся на воздухе. При соударении же алюминия со ржавой сталью происходит термическая ре­акция взаимодействия алюминия с оксидами железа - разогрев, окисление и воспламенение алюминиевых частиц. Д. Драйздейл отмечал, что такой же эффект проявляется, если ударить, например, твердым предметом по ржа­вому железному прутку, покрытому алюминиевой краской. При этом возни­кает дождь искр.

Относительно воспламеняющей способности механических искр из специальной литературы известно следующее:

- воспламеняющая способность искр возрастает по мере роста энергии удара;

- воспламеняющая способность искр трения больше, чем искр удара;

- повышение скорости перемещения объектов относительно друг друга при трении в пределах до 100 м/сек увеличивает воспламеняющую способность образующихся искр;

- особенно большой воспламеняющей способностью обладают искры, образующиеся при шлифовке углеродистых сталей;

- наиболее опасно с пожарной точки зрения сочетание удара и трения;

- возможность воспламенения существенно зависит от состава воспламеняющейся смеси. Решающую роль играет количество кислорода в смеси.

На последнем пункте необходимо остановиться более подробно. Горючие вещества, способные практически загореться от искр, можно разделить на три группы:

а) смеси с воздухом и кислородом горючих газов, паров, пылей. К последним относятся металлические пыли (титана, магния, алюминия) пыль серы и др.;

б) материалы, склонные к тлению;

в) в условиях повышенного содержания кислорода - некоторые другие вещества и материалы.

Вышесказанное относится в основном к стальным искрам. Значительно большей воспламеняющей способностью обладают искры от легких металлов, особенно металлов, склонных к окислению. Так, например, механические искры алюминия и магния могут вызвать загорание практически всех смесей горючих газов и паров с воздухом. Но ввиду мягкости этих металлов искры при трении и ударе от них практически не образуются. Поэтому и пожаров от таких искр возникает меньше.

Чтобы принять версию о возникновении пожара от механических искр, необходимо установить:

а) источник образования механической искры и место образования (след от удара, локальное разрушение);

б) горючую среду, воспламенившуюся от искры.

В качестве примера приведем пожар, произошедший на ледоколе "Василий Прончищев" в Архангельском морском торговом порту в январе 1989 года. Ледокол отошел от причала в 9 час. 30 мин., а в 10 час. 05 мин. члены экипажа увидели дым и пламя из трубы вентиляции, выходящей из помещения главного дизельгенератора (ГДГ). В результате пожара погибли три человека, находившиеся в помещении ГДГ на момент пожара. Людей вы­несли оттуда уже без признаков жизни, а горение было ликвидировано пу­тем герметизации помещения и подачи средств газового тушения.

Осмотр места пожара показал, что очаг пожара действительно распо­ложен в данном помещении, в месте установки ГДГ. Крышка верхнего кар­тера ГДГ была пробита, края пробоины вывернуты наружу (рис.13.1). Ок­рашенные поверхности окружающих конструкций обгорели, пластмассовые светильники оплавились; на конструкциях вокруг ГДГ имелась копоть и капли масла, выброшенного из дизельгенератора.

При разборке ГДГ обнаружилось разрушение поршневой группы десято­го цилиндра первого ГДГ; были найдены и остатки шатуна цилиндра (рис.13.1).

Результаты осмотра места пожара позволили реконструировать произо­шедшие события следующим образом.

При работе дизель-генератора по неизвестной причине (возможно, это был заводской брак или усталостные напряжения в металле) произошло разрушение шатуна цилиндра. Отлетевшие при этом куски шатуна пробили корпус генератора и вылетели наружу. Разгерметизация генератора сопровождалась выбросом содержащегося в нем масла М10Б2, а также дизельного топлива за счет разрушения топливопровода. Удар колоссальной силы шатуна о корпус, разрушивший последний, неминуемо должен был привести к образованию ударных искр, которые и явились, вероятнее всего, источником зажигания.

Р

2

1

3

ис.13.1. Последствия аварии главного дизельного генератора на ледоколе «Василий Прончищев»

1 – корпус дизель-генератора;

2 – пробоина в корпусе;

3 – остатки разрушенного шатуна.

Горючей средой в данном случае стала аэровзвесь (облако) мельчайших частичек масла и дизтоплива, образовавшаяся при их выбросе под давлением из корпуса генератора. Такого рода аэровзвеси представляют пожарную опасность значительно большую, нежели нераспыленное масло и дизтопливо. Энергии механической искры вполне достаточно для их зажигания.