4.4.2. Показники пожежовибухонебезпеки речовин і матеріалів

Пожежовибухонебезпека речовин та матеріалів – це сукупність

властивостей, які характеризують їх схильність до виникнення й

поширення горіння, особливості горіння і здатність піддаватись гасін1

ню загорянь. За цими показниками виділяють три групи горючості

матеріалів і речовин: негорючі, важкогорючі та горючі.

Негорючі (неспалимі) – речовини та матеріали, що нездатні до

горіння чи обвуглювання у повітрі під впливом вогню або високої

температури. Це матеріали мінерального походження та виготовлені

на їх основі матеріали, – червона цегла, силікатна цегла, бетон, камінь,

азбест, мінеральна вата, азбестовий цемент та інші матеріали, а також

більшість металів. При цьому негорючі речовини можуть бути поже1

жонебезпечними, наприклад, речовини, що виділяють горючі продук1

ти при взаємодії з водою.

Важкогорючі (важко спалимі) – речовини та матеріали, що здатні

спалахувати, тліти чи обвуглюватись у повітрі від джерела запалюван1

ня, але не здатні самостійно горіти чи обвуглюватись після його вида1

лення (матеріали, що містять спалимі та неспалимі компоненти,

наприклад, деревина при глибокому просочуванні антипіренами,

фіброліт і т. ін.);

Горючі (спалимі) – речовини та матеріали, що здатні самозаймати1

ся, а також спалахувати, тліти чи обвуглюватися від джерела запалю1

вання та самостійно горіти після його видалення.

У свою чергу, у групі горючих речовин та матеріалів виділяють лег1

козаймисті речовини та матеріали – це речовини та матеріали, що

здатні займатися від короткочасної (до 30 с) дії джерела запалювання

низької енергії.

З точки зору пожежної безпеки вирішальне значення мають показни1

ки пожежовибухонебезпечних властивостей горючих речовин і матеріа1

лів. ГОСТ 12.1.044189 передбачає понад 20 таких показників. Необхідний

і достатній для оцінки пожежовибухонебезпеки конкретного об’єкта

перелік цих показників залежить від агрегатного стану речовини, виду

горіння (гомогенне чи гетерогенне) тощо і визначається фахівцями.

В таблиці 4.1 приведені дані щодо основних показників пожежоне1

безпечних властивостей речовин різного агрегатного стану, які вико1

ристовуються при визначенні категорій вибухонебезпечності примі1

щень та вибухонебезпечних і пожежонебезпечних зон в приміщеннях

і поза ними.

tсп – температура спалаху – це найменша температура речовини, за

якої в умовах спеціальних випробувань над її поверхнею утворюється

386

пара або гази, що здатні спалахувати від джерела запалювання, але

швидкість їх утворення ще не достатня для стійкого горіння, тобто має

місце тільки спалах – швидке згоряння горючої суміші, що не супрово1

джується утворенням стиснутих газів. Значення температури спалаху

використовується для характеристики пожежної небезпеки рідин.

tзайм – температура займання – це найменша температура речови1

ни, при якій в умовах спеціальних випробувань речовина виділяє

горючу пару або гази з такою швидкістю, що після їх запалювання від

зовнішнього джерела спостерігається спалахування – початок стійко1

го полуменевого горіння.

Температура спалаху та займання легко займистих рідин (ЛЗР)

відрізняється на 5–15оС. Чим нижча температура спалаху рідини, тим

меншою є ця різниця, і, відповідно, більш пожежонебезпечною ця

рідина. Температура займання використовується при визначенні

групи горючості речовин, при оцінці пожежної небезпеки устаткуван1

ня та технологічних процесів, пов’язаних із переробкою горючих

речовин, при розробці заходів щодо забезпечення пожежної безпеки.

tсзайм – температура самозаймання – це найменша температура

речовини, при якій в умовах спеціальних випробувань відбувається

різке збільшення швидкості екзотермічних об’ємних реакцій, що при1

водить до виникнення полуменевого горіння або вибуху за відсутно1

сті зовнішнього джерела полум’я. Температура самозаймання речови1

ни залежить від ряду факторів і змінюється у широких межах. Най1

більш значною є залежність температури самозаймання від об’єму та

геометричної форми горючої суміші. Із збільшенням об’єму горючої

суміші при незмінній її формі температура самозаймання зменшуєть1

ся, тому що зменшується площа тепловіддачі на одиницю об’єму речо1

вини та створюються більш сприятливі умови для накопичення тепла

у горючій суміші. При зменшенні об’єму горючої суміші температура

її самозаймання підвищується.

Для кожної горючої суміші існує критичний об’єм, у якому само1

займання не відбувається внаслідок того, що площа тепловіддачі, яка

припадає на одиницю об’єму горючої суміші, настільки велика, що

швидкість теплоутворення за рахунок реакції окислення навіть при

дуже високих температурах не може перевищити швидкість тепловід1

воду. Ця властивість горючих сумішей використовується при створен1

ні перешкод для розповсюдження полум’я. Значення температури

самозаймання використовується для вибору типу вибухозахищеного

електроустаткування, при розробці заходів щодо забезпечення поже1

жовибухобезпеки технологічних процесів, а також при розробці стан1

дартів або технічних умов на речовини та матеріали.

387

Температура самозаймання горючої суміші значно перевищує tсп і

tзайм – на сотні градусів.

НКМПП та ВКМПП – відповідно, нижня і верхня концентраційні

межі поширення полум’я – це мінімальна та максимальна об’ємна

(масова) доля горючої речовини у суміші з даним окисником, при

яких можливе займання (самозаймання) суміші від джерела запалю1

вання з наступним поширенням полум’я по суміші на будь1яку від1

стань від джерела запалювання.

Суміші, що містять горючу речовину нижче за НКМПП чи вище за

ВКМПП, горіти не можуть: у першому випадку за недостатньої кіль1

кості горючої речовини, а в другому – окисника. Наявність областей

негорючих концентрацій речовин та матеріалів надає можливість

вибрати такі умови їх зберігання, транспортування та використання,

за яких виключається можливість виникнення пожежі чи вибуху. З

іншого боку слід зазначити, що пари й гази з НКМПП до 10% по об’є1

му у повітрі, а також горючі пиловидні речовини, особливо в зависло1

му стані при значенні НКМПП менше 65 г/м3 є надзвичайно вибухо1

небезпечними.

КМПП включаються до стандартів, технічних умов на гази, легко1

займисті рідини та тверді речовини, здатні утворювати вибухонебез1

печні газо1, паро1 та пилоповітряні суміші, при цьому для пилу вста1

новлюється тільки НКМПП, тому що великі концентрації пилозави1

сей практично не можуть бути досягнуті у відкритому просторі, а за

будь1яких концентрацій пилу згоряє тільки та його частина, яка забез1

печена окисником. Значення концентраційних меж застосовуються

при визначенні категорії приміщення та класу зон за вибухопожеж1

ною та пожежною небезпекою, при розрахунку граничнодопустимих

вибухобезпечних концентрацій газів, парів і пилу в повітрі робочої

зони з потенційним джерелом запалювання, при розробці заходів

щодо забезпечення пожежної безпеки.

tНКМПП і tВКМПП – відповідно, нижня і верхня температурні межі

поширення полум’я (ТМПП) – температури матеріалу (речовини), за

яких його(її) насичена пара чи горючі леткі утворюють в окислюваль1

ному середовищі концентрації, що дорівнюють нижній або верхній

концентраційним межам поширення полум’я.

Значення ТМПП використовуються під час розробки заходів щодо

забезпечення пожежовибухобезпеки об’єктів, при розрахунку поже1

жовибухобезпечних режимів роботи технологічного устаткування,

при оцінці аварійних ситуацій, пов’язаних з розливом горючих рідин,

для розрахунку КМПП тощо. Безпечною, з точки зору ймовірності

самозаймання газоповітряної суміші, прийнято вважати температуру

388

на 10оС меншу за нижню або на 15оС вищу за верхню температурну

межу поширення полум’я для даної речовини.

Наявність різного набору показників пожежонебезпечних власти1

востей речовин різного агрегатного стану (див. табл. 4.1) пов’язана з

особливостями їх горіння.

Таблиця 4.1

Основні показники, що характеризують пожежонебезпечні

властивості речовин різного агрегатного і дисперсного стану ♦

♦Примітка. В табл. 4.1 знаком «+» відмічено наявність показника для даного

агрегатного стану речовини, а знаком «–» — його відсутність або незначимість.

Агрегатний (дисперсний)

стан речовини

Основні показники пожежонебезпеки

tсп tзайм tсзайм НКМПП ВКМПП tнкмпп tвкмпп

Тверда речовина – + + – – – –

Рідини + + + + + + +

Гази – – + + + – –

Пил – + + + – – –

Тверді горючі речовини у більшості випадків самі по собі у твердо1

му стані не горять, а горять горючі леткі продукти їх розпаду під дією

високих температур у суміші з повітрям – полуменеве горіння. Таким

чином, горіння твердих речовин у більшості випадків пов’язане з

переходом їх горючої складової в інший агрегатний стан – газовий. І

тільки тверді горючі речовини з високим вмістом горючих складових

(антрацит, графіт і т. ін.) можуть горіти у твердому агрегатному стані

– практично безполуменево. Тому тверді горючі речовини, в цілому,

більш інертні щодо можливого загоряння, а більшість приведених у

табл. 4.1 показників пожежонебезпечних властивостей для твердих

речовин, за винятком tзайм і tсзайм, не мають суттєвого значення.

Для твердих речовин, в цілому, величини tзайм і tсзайм коливаються

в межах (2…6) 102оС.

Спалимі рідини. Характерним для процесу горіння цих рідин є те,

що самі рідини не горять, а горить їх пара у суміші з повітрям. Якщо

над поверхнею спалимої рідини концентрація пари буде менше

НКМПП, то запалити таку рідину від зовнішнього джерела запалю1

вання неможливо, не довівши температуру рідини до значення, біль1

шого за tНКМПП. Таким чином, горіння рідин пов’язане з переходом їх

389

з одного агрегатного стану (рідини) в інший (в пару). У зв’язку з цим

для оцінки вибухопожежонебезпечних властивостей спалимих рідин

мають значення всі показники, приведені в табл. 4.1.

Серед наведених показників особливе значення має tсп , за якої

спалимі рідини поділяються на 5 класів:

1. tсп < –13оС;

2. tсп = –13...28оС;

3. tсп = 29...61оС;

4. tсп = 66...120оС;

5. tсп < 120оС.

Перші 3 класи рідин умовно відносяться до легкозаймистих

(ЛЗР). Характерною особливістю для ЛЗР є те, що більшість з них,

навіть при звичайних температурах у виробничих приміщеннях,

можуть утворювати пароповітряні суміші з концентраціями в межах

поширення полум’я, тобто вибухонебезпечні пароповітряні суміші.