Глава 6. Химия и решение проблем техносферной безопасности машиностроения
Предприятия машиностроения до сих пор на недостаточном уровне
обеспечивают техносферную безопасность при использовании значительных
объемов химических реагентов и материалов в технологиях производства своих изделий. Кроме того с каждым годом возрастает загрязнение окружающей среды энергетическими отходами – тепловой энергией, электромагнитными и акустическими волнами. Уровень загрязнения увеличивается также из-за недостаточного качества эксплуатации изделий машиностроения.Так, в настоящее время около 90% загрязнения атмосферы в г.Москве обусловлено выбросами автомобильного транспорта.Загрязнение водной среды и почвы как на территориях предприятий, так и в зоне населенных пунктов промышленными и бытовыми отходами значительно превышает способность природной среды к самоочищению.
Генеральными направлениями работ по решению проблем техносферной безопасности являются:
●Разработка экологически безопасных технических устройств и производств.
● Модернизация производств, выбрасывающих в окружающую среду значительный объем отходов, путем создания и внедрения качественно новых мало- и безотходных технологий, включающих рециклинг материальных и энергетических отходов.
6.1.Повышение огнестойкости технических сооружений
Профилактические меры обеспечения техносферной безопасности инженерных сооружений от пожаров включают:
● создание технических сооружений и устройств из несгораемых материалов;
● повышение огнестойкости технических сооружений путем покрытия их огнестойкими составами (антипиренами) [66].
Общероссийский классификатор пожарно-технической продукции относит все составы (вещества) к системам и средствам ограничения распространения пожара по конструкциям и помещениям зданий и сооружений (рис.6.1).
Металлы обладают высокой чувствительностью к высоким температурам и к действию огня. Они быстро нагреваются и снижают свои прочностные свойства. Фактический предел огнестойкости стальных конструкций в зависимости от толщины элементов сечения и действующих напряжений составляет от 0,1 до 0,4 часов, в то время, как минимальные значения требуемых пределов огнестойкости основных строительных конструкций, в том числе металлических, составляют от 0,25 и до 2,5 часов в зависимости от степени огнестойкости зданий и типа конструкций.
Структура применения огнезащитных покрытий выдерживающих высокие температуры и непосредственное действие огня. приведена на рис.6.1.
Рис 6.1. Общая классификация огнезащитных составов (веществ)
Наличие огнезащитных покрытий позволяет замедлить прогревание металла и сохранять функции конструкций при пожаре в течение заданного периода времени.
Огнезащиту металлических конструкций осуществляют как традиционными методами (бетонирование, оштукатуривание цементно-песчаными растворами, использования кирпичной кладки), так и новыми современными методами, основанных на механизированном нанесении облегченных материалов и легких наполнителей - асбеста, вспученного перлита и вермикулита, минерального волокна, обладающих высокими теплоизоляционными свойствами или основанных на использовании плиточных и листовых теплоизоляционных материалов.
Современные методы огнезащиты металлических конструкций включают использование:
●теплоизоляционных штукатурок, состоящих из цемента или гипса, перлитового песка или вермикулита, жидкого стекла;
●огнезащитных покрытий из асбеста или гранулированного минерального волокна, жидкого стекла, цемента и др.;
●вспучивающихся красок, представляющих сложные системы органичес-ких и неорганических компонентов.
Обеспечение огнестойкости стальных конструкций в течение 0,5 часов достигают путем увеличения их массивности за счет повышения размера сечений, что существенно повышает их стоимость.
Огнезащитное действие вспучивающихся красок основано на увеличении объема покрытия при температурах 170-200°С с образованием пористого теплоизолирующего слоя, толщина которого составляет несколько сантиметров. В зависимости от толщины слоя штукатурного состава, облегченного покрытия, конструктивных огнезащитных листов и плит обеспечивается предел огнестойкости стальных конструкций от 0,75 до 2,5 часов. Вспучивающиеся краски используют для огнезащиты стальных конструкций в течение 0,75-1 ч. Номенклатура современных огнезащитных материалов весьма обширна, например, к ним относятся: Джокер-М, Огнелат, Огнещит, Тексатерм, Вупротек, Негорин, КСД, ПФ-218 ХС, Терма Люкс, Терма Люкс-2, КЛ-1, КЛ-1В, Феникс СТС, Феникс СТВ , Феникс ДБ, Феникс КП, Феникс ДП, Феникс СЕ, Феникс СЕ В, Феникс ПМО, КРАУЗ, Полистил, Nullifire S607 HB, Неоспрей, Interchar 963, Пиропласт-ST 100(200), Пирекс кабель плюс, Неофлэйм 513, ВУП-2, ВУП-3Р, Девиспрей, Стабитерм-107, Стабитерм-117, Латик, Латик-КД, Пиропласт HW100 , Огнестой Био-1, Огнестой Био-2, Огнестой Профи, Антисептик ХМ-11, Уралтэкс Био, Уралтэкс Био плюс, Уралтэкс-Д , Уралтэкс-Бетон, Вуп-2Б , Щит-АК , Асфор, Асфор-ТМ , Асфор-экстра , Экопласт, Универ, КЛ-2, Тексотерм вод, Тексатерм орг, Пламкор-1, Пламкор-2, Монолит, Бизон.
Представим для примера огнезащитную краску «Лидер», представляющую собой двухкомпонентную систему, состоящую из основы (смесь термостойких, газообразующих и пенообразующих наполнителей в эпоксидной смоле) и отвердителя. Покрытие на основе огнезащитной краски «Лидер» предназначено для повышения предела огнестойкости металлических огрунтованных конструкций, эксплуатируемых в условиях открытой атмосферы и агрессивных средах.
Огнезащитный состав «Айсберг-101» - атмосферостойкая огнезащитная краска с добавлением терморасширяющихся добавок, которые при воздействии открытого огня в условиях пожара способствуют образованию плотного негорючего пенококса, препятствующего нагреванию защищаемой конструкции и предотвращающего потерю её несущей способности. Краска после высыхания образует плотное, устойчивое к механическим повреждениям покрытие. Состав не токсичен, при нагревании не выделяет вредных веществ и не образует токсичные продукты.
Cложность составов огнезащитных средств демонстрируют материалы патента. РФ 2174527 [44], в котором представлена огнезащитная вспучивающаяся краска, включающая в качестве связующего смолу или смеси смол, карбонизирующее вещество, вспенивающий агент, пигмент и наполнитель, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит в качестве стабилизатора пенококса крахмал и мочевину, в качестве катализатора пенообразования – сернокислые соли металлов церия, марганца, меди, магния, в качестве компонента, повышающего огнестойкость, – гидроксид алюминия, в качестве диспергатора – тальк, а в качестве карбонизирующего вещества она содержит многоатомный спирт, как вспенивающий агент – аммонийные соли фосфорной и полифосфорной кислот, меламин и борную кислоту, причем краска выполнена однокомпонентной или двухкомпонентной и содержит: связующего – 20-40 мас.% от общей массы и сухой смеси – 60-80 мас.%, при следующем соотношении ингредиентов сухой составляющей в мас.%: аммонийные соли фосфорной и полифосфорной кислот 37 - 54; многоатомный спирт 10 - 20; мочевина 3,0 - 6,0; меламин 10-20; борная кислота 0,5-4,0; крахмал 8,0-15; церий сернокислый 0,3-0,5; марганец сернокислый 0,3-0,5; магний сернокислый 0,3-0,5; медь сернокислая 0,3- 0,5; гидроксид алюминия 1,0-7,0; наполнитель 6,0-26; пигмент 0,2-0,5.
В качестве связующего эти краски содержат смолу или смолы, выбранные из группы, включающей: пентафталевые, карбамидо-формальдегидные, меламиноформальдегидные, воднодисперсные акриловые сополимеры.
При сгорании краски для образования из нее негорючего каркаса кокса используют пентаэритрит.
Огнестойкие краски могут содержать также хлористый аммоний в качестве вспенивающего агента.