- •И. Д. Чешко
- •Экспертиза пожаров (объекты, методы, методики исследования)
- •Часть I
- •Глава 1 физические закономерности формирования очаговых признаков и методические принципы их выявления
- •1.1. Формирование очаговых признаков на конструкциях
- •1.2. О некоторых методических принципах выявления очага пожара и возможностях визуальных и инструментальных методов в поисках очага
- •Глава 2
- •2.1. Процесс обугливания древесины, свойства обугленных
- •Экспериментальные данные для расчета кинетических параметров процесса обугливания древесины вглубь
- •2.2. Методические принципы решения задачи определения температуры и длительности горения древесины. Работа на месте пожара. Отбор проб углей и подготовка их к исследованию
- •2.4. Определение остаточного содержания летучих веществ
- •2.5. Элементный анализ
- •2.7. Флуоресцентная спектроскопия
- •2.8. Термогравиметрический и дифференциальный
- •Результаты термогравиметрического и дифференциального термического анализа обугленных остатков древесины
- •Величина убыли массы образцов (%) в отдельных
- •2.9. Определение плотностных характеристик углей
- •2.10. Исследование обгоревших остатков древесно-стружечных плит
- •Глава 3
- •3.1. Некоторые особенности поведения полимерных
- •Температуры плавления некоторых полимеров, 0с [56]
- •Некоторые характеристики процесса термического разложения полимеров [56]
- •3.2. Свойства коксовых остатков полимеров и их связь с условиями горения
- •3.3. Определение удельного электросопротивления обугленных остатков полимеров
- •Удельное электросопротивление обугленных остатков поролона
- •3.4. Термогравиметрический и дифференциальный
- •3.5. Инфракрасная спектроскопия
- •Изменение соотношения оптических плотностей
- •При пиролизе некоторых полимерных материалов и ватина
- •3.6. Химический анализ водных экстрактов
- •Глава 4
- •4.1. Превращения лакокрасочных покрытий в ходе
- •Содержание углерода (% масc.) в нативных лкп и их остатках после нагрева (длительность изотермического нагрева - 20 мин)
- •4.2. Визуальная оценка степени термического поражения лкп. Отбор и подготовка проб для лабораторных
- •Изменение цвета нитроцеллюлозных (нц-), масляных (ма-) и пентафталевых (пф-) покрытий при нагревании
- •Изменение цветности воднодисперсионного покрытия при нагревании
- •4.3. Определение зольности
- •Ориентировочные температурные диапазоны нагрева окрашенной конструкции
- •4.4. Инфракрасная спектроскопия
- •Характеристические полосы поглощения
- •Данные о наличии характеристических полос в ик-спектрах
- •Перечень спектральных соотношений Dх/Dу и спектральных коэффициентов Кх для основных типов лкп
- •4.5. Натурные эксперименты
- •Результаты исследования проб лкп (эмали нц-25, зеленой) при проведении натурного эксперимента
- •Глава 5
- •5.1. Визуальные признаки термических поражений
- •Окисные пленки, образующиеся на поверхности стали при нагревании, и их цвета (цвета побежалости) [83]
- •Температуры плавления меди: чистой и в контакте с расплавленными металлами [88]
- •Температуры самовоспламенения алюмомагниевых сплавов
- •Предельные давления кислорода, при которых возможно горение различных металлов [95]
- •Скорости горения металлов и сплавов в кислороде при давлении газа 1-10 мПа
- •5.2. Инструментальные методы исследования
- •5.3. Окалинообразование на пожаре и исследование окалины
- •5.3.1. Закономерности процесса окалинообразования.
- •Содержание кислорода в окалине, образующейся при нагревании стали в воздушной атмосфере
- •Дифракционные характеристики окислов железа
- •5.3.2. Методика рентгеноструктурного и химического анализа окалины. Определение температуры и длительности теплового воздействия на стальную конструкцию
- •5.4. Исследование холоднодеформированных изделий
- •5.4.1. Магнитный метод (измерение коэрцитивной силы
- •5.4.2. Определение микротвердости
- •Результаты измерения микротвердости болтов м 12 после их нагрева в динамическом режиме
- •5.4.3. Металлография
- •Изменение линейных размеров зерна и коэффициента формы зерна (к) при нагревании холоднодеформированных стальных изделий
- •5.4.4. Рентгеноструктурный анализ
- •Параметры съемки для определения полуширины рентгеновской линии при работе с кобальтовой рентгеновской трубкой [63]
- •Глава 6
- •6.1. Изменение структуры и свойств неорганических
- •6.1.1. Материалы с цементным и известковым связующим
- •Глубина прогрева бетонной конструкции до заданных температур [10]
- •6.1.2. Материалы с гипсовым связующим
- •Визуальные признаки термических поражений гипсовой штукатурки при различных температурах [10]
- •6.2. Основные методики исследования
- •6.2.1. Выбор объектов исследования, отбор и подготовка проб
- •6.2.2. Ультразвуковая дефектоскопия бетона и железобетона
- •6.2.3. Инфракрасная спектроскопия
- •6.2.3.1. Определение зон термических поражений и ориентировочной
- •Характеристические полосы поглощения в ик-спектрах гипса при различных температурах нагрева
- •6.2.3.2. Определение длительности нагрева неорганических строительных материалов
- •Дифракционные характеристики гидратных форм гипса [ ]
- •6.2.5. Весовой метод определения остаточного содержания термолабильных компонентов
- •Изменение массы образцов гипсовых плит (% масс.) в процессе нагрева в изотермических условиях
- •6.3. О возможностях исследования материалов, изготовленных обжиговым методом
- •6.3.1. Кирпич, керамическая плитка
- •6.3.2. Неорганические эмали на металле
- •Глава 7
- •Теплоты сгорания некоторых полимеров, конструкционных и отделочных материалов
- •Тепловые потенциалы отечественной жесткой мебели
- •Тепловые потенциалы отечественной мягкой мебели
- •8.1. Фиксация температурных зон на окружающих конструкциях
- •Изменение состава, структуры и свойств бетона при нагревании [127]
- •Часть II
- •Глава 1
- •1.1. Медные и алюминиевые проводники
- •1.1.1. Установление причины разрушения проводника (кз, перегрузка, тепловое воздействие пожара, механическое воздействие)
- •Морфологические признаки на поверхности
- •1.1.2. Дифференциация момента (первичности или вторичности) короткого замыкания медных проводников
- •Критерии дифференциации коротких замыканий
- •1.1.3. Дифференциация первичного и вторичного кз
- •Критерии дифференциации оплавлений алюминиевых проводников [11]
- •1.1.4. Использование результатов инструментальных исследований при формировании вывода о причине пожара
- •1.2. Трубы и металлорукава с электропроводкой, имеющие сквозные разрушения (прожоги)
- •Минимально допустимая толщина стенки трубы
- •Признаки первичного (вторичного) кз стальных оболочек
- •Признаки проплавления стальной трубы расплавленным алюминием и ее прожога дугой кз [11]
- •1.3. Электронагревательные приборы
- •1.3.1. Электрочайники
- •1.3.2. Электроутюги
- •1.3.3. Бытовые электрокипятильники
- •1.3.3.1. Кипятильники с трубкой из медных сплавов и стали (с покрытием)
- •1.3.3.2. Кипятильники с трубкой из алюминиевого сплава
- •1.3.4. Прочие нагревательные устройства с тэНами
- •1.4. Лампы накаливания и люминесцентные светильники
- •Температура на колбе и вблизи лампы накаливания [29,30]
- •Вероятность зажигания некоторых горючих материалов никелевыми частицами в зависимости от высоты их падения
- •1.5. Устройства электрозащиты, выключатели,
- •1.5.1. Плавкие предохранители
- •1.5.2. Автоматические выключатели (автоматы)
- •1.5.3. Электроустановочные изделия, коммутационные устройства
- •1.5.4. Выключатели в электро- радиоаппаратуре
- •Глава 2
- •2.1. Полевые методы обнаружения остатков лвж и гж
- •Цвета люминесценции в уф-свете пятен некоторых жидкостей на фильтровальной бумаге [62]
- •2.2. Осмотр места пожара, отбор и упаковка проб
- •2.3. Выделение остатков лвж и гж из объектов-носителей
- •Миксотропный ряд растворителей [74]
- •Средняя степень извлечения (% масс.) углеводородов модельной смеси с древесного угля
- •Средний выход углеводородных компонентов после концентрирования пентанового раствора эталонной смеси различными способами
- •2.4. Лабораторные исследования; общий методический подход
- •Минимальные количества (мл) бензина а-76 и осветительного керосина, остатки от сгорания которых обнаруживаются на поверхности древесины и обгоревших тканях
- •Некоторые методы фотометрического определения
- •2.5. Анализ газовой фазы над образцом и веществ,
- •2.6. Молекулярная спектроскопия в ик- и уф- области
- •Данные по интенсивности поглощения в уф-области экстрактов сажи, образующихся при сгорании снп
- •2.7. Газожидкостная хроматография
- •Состав н-алканов и их содержание в некоторых нефтепродуктах [99]
- •2.8. Тонкослойная хроматография
- •Значения Rf и цвета зон при проявлении индивидуальных углеводородов
- •Результаты тонкослойной хроматографии на силуфоле
- •Цвета пятен и Rf продуктов разделения красителей этилированных бензинов на силуфоле [94]
- •2.9. Флуоресцентная спектроскопия
- •2.10. Элементный анализ
- •Элементный состав некоторых марок моторных
- •Элементный состав некоторых смазок [83]
- •2.11. Экстрактивные вещества объектов-носителей,
- •2.12. "Нетрадиционные" инициаторы горения
- •Проявление хроматограмм
- •Глава 3
- •3.1. Возникновение пожара от источника зажигания
- •3.2. Самовозгорание
- •3.3. Дополнительная информация, получаемая
- •3.3.1. Исследование обугленных остатков древесины и других органических материалов.
- •Характеристики слоев древесного угля
- •Результаты измерения удельного электросопротивления карбонизованных остатков цилиндрового масла из масляной рубашки ванны n2
- •3.3.2. Исследование стальных конструкций и предметов
- •Результаты исследования проб окалины
- •Часть III
- •Глава 1
- •1.1. Термогравиметрический и дифференциальный
- •Сравнительные данные по определению температуры самовоспламенения бурых и каменных углей методом дта и классическим методом
- •Показатели пожарной опасности и термогравиметрические параметры некоторых опасных грузов [7]
- •1.2. Специальные приборы и методики
- •1.3. Пиролитическая газовая хроматография
- •Глава 2
- •2.1. Обнаружение остатков антипиренов в древесных углях
- •Данные о сохранности отдельных компонентов антипирирующих составов при сгорании пропитанной ими древесины
- •Результаты количественного определения фосфора до и после сжигания в образцах древесины, антипирированной составом дмф-551
- •2.2. Экспресс-методы исследования негоревшей
- •Глава 3
- •3.1. Общая схема исследования
- •3.2. Инфракрасная спектроскопия
- •3.2. Оптическая микроскопия.
- •3.3.1 Дифференциация обугленных остатков текстильных волокон
- •Морфологические признаки некоторых обгоревших волокон и тканей (по данным [42])
- •3.2.2. Дифференциация обгоревших растительных остатков и бумаги
- •3.4. Пиролитическая газовая хроматография
- •Параметры удерживания характерных компонентов продуктов пиролиза некоторых волокнообразующих полимеров при пиролитической гжх [52, 53]
- •Параметры удерживания характерных компонентов продуктов пиролиза (пгх) некоторых распространенных смесей полимеров [52]
- •3.5. Химический анализ; исследование продуктов
- •3.6. Исследование сажевых частиц и возможности установления природы сгоревшего материала
- •Средний размер частиц дыма различных материалов [54]
- •Элементный состав образцов копоти некоторых авиационных материалов [55]
- •Данные рентгенограмм копоти некоторых авиационных материалов [55]
- •Данные рентгенограмм отожженых образцов копоти [55]
- •Часть IV
- •4.1. Пожар в Библиотеке ан ссср (Ленинград)
- •4.2. Пожар во Фрунзенском универмаге (Ленинград)
- •4.3. Пожар на теплоходе "Приамурье" в порту г. Осака (Япония)
- •4.4. Пожар в Ленинградском технологическом институте им. Ленсовета
- •Результаты рентгеноструктурного анализа оплавленного медного проводника
Данные о сохранности отдельных компонентов антипирирующих составов при сгорании пропитанной ими древесины
Компоненты антипиренов |
Масса остатка антипирена после сгорания древесины, % масс. от исходного количества |
натрий тетраборнокислый, Na2B4O7 |
60,1 |
натрий фтористый, NaF |
84,6 |
натрий фосфорнокислый, Na2HPO4 |
75,2 |
диаммонийфосфат, (NH4)2HPO4 |
12,3 |
аммоний хлористый, NH4Cl |
5,5 |
Хуже всего, как видно из табл. 3.3, сохраняются соли аммония - в данном случае хлористый аммоний и аммонийфосфат. Поэтому на образцах древесины, пропитанных составом именно с этими компонентами (составом ДМФ-551), были проведены дополнительные испытания.
Образцы сжигали при различных температурных режимах (250-750 0С) и длительности горения (5-90 минут), после чего количественным химическим анализом определяли содержание фосфора в обгоревших остатках. Как видно из данных таблицы 3.4, обугленные остатки антипирированной древесины содержат значительное количество фосфора - от 4,7 до 7,3 %. Это (в процентном содержании по массе иследуемой пробы) не меньше, чем в исходной антипирированной древесине (табл. 3.4).
Таблица 3.4
Результаты количественного определения фосфора до и после сжигания в образцах древесины, антипирированной составом дмф-551
серия |
условия пиролиза |
содержание фосфора, % масс. |
||
опытов |
T, 0C |
длит., мин. |
в антипир. древесине |
в угле |
|
250 |
15 |
6,3 |
7,3 |
1 |
350 |
45 |
5,5 |
5,5 |
|
400 |
60 |
5,9 |
5,4 |
|
400 |
15 |
5,9 |
6,0 |
2 |
370 |
30 |
7,3 |
6,2 |
|
400 |
60 |
5,5 |
3,2 |
|
550 |
15 |
6,9 |
6,2 |
3 |
650 |
60 |
6,1 |
4,4 |
|
700 |
90 |
8,1 |
7,2 |
|
800 |
15 |
7,5 |
4,8 |
4 |
740 |
30 |
6,3 |
4,6 |
|
740 |
60 |
6,2 |
5,4 |
|
500 |
30 |
5,7 |
3,8 |
5 |
560 |
60 |
5,5 |
4,7 |
|
600 |
90 |
5,9 |
6,6 |
Количественное определение содержания хлора в углях не производилось, однако при промывке всех без исключения проб углей водой в проточных промывных водах хлор-ион легко обнаруживался простой качественной реакцией с азотнокислым серебром.
Результаты проведенных исследований позволяют констатировать, что при сгорании древесины и древесных композиционных материалов остатки антипиренов неплохо сохраняются в древесном угле и даже золе, где могут быть обнаружены соответствующими методами элементного анализа на фосфор, галогены, бор, хром. Отсутствие же повышенного (по сравнению с чистой древесиной) содержания в углях этих элементов может свидетельствовать: все уверения заинтересованных лиц в том, что конструкции до пожара были обработаны антипиреном - миф.
К сожалению, определить по остаточному содержанию антипирена, насколько качественно сделана была пропитка, не удается. Антипирен частично теряется при горении, растворяется в воде при тушении и свести после этого какие-либо материальные балансы невозможно. По результатам определения остаточного содержания указанных элементов следует, видимо, говорить только о факте пропитки - имел он место или нет.
Методики определения остатков антипиренов
Если эксперт располагает соответствующей техникой, то обнаружение фосфора, галогенов, бора целесообразно проводить с применением инструментальных методов (рентгено-флуоресцентный, атомно-абсорбционный, эмиссионный спектральный анализ, химический анализ на автоматических C, H, N - анализаторах элементного состава).
При отсутствии таковых возможностей анализ производится химическими методами, качественными цветными реакциями на соответствующие элементы.
Пробы угля отбирают с поверхности обугленной деревянной конструкции пробоотборником, ножом или другим подручным инструментом на глубину до 5 мм, измельчают в ступке и высушивают.
Химический анализ на содержание элементов, входящих в состав антипиренов, проводят классическими методами аналитической химии [31-33]. Кратко остановимся на некоторых из них.
Определение галогенов и хрома проводят после кипячения навески угля в воде в течение 2-х часов. После кипячения уголь отфильтровывают, а фильтрат (раствор) охлаждают до комнатной температуры. К аликвотной части раствора (10-20 мл) добавляют 1-2 мл 0,1 Н раствора азотнокислого серебра. Выпадающий белый осадок галогенидов серебра свидетельствует о присутствии в углях солей галогеноводородных кислот, входящих в рецептуры антипиренов - хлористого аммония, фтористого натрия и др.
Индикатором наличия в исследуемом растворе ионов хрома может служить спиртовый раствор дифенилкарбазида. Для приготовления этого раствора 5 г дифенилкарбазида растворяют в 70 мл 95 % этилового спирта и добавляют 25 мл 98 % уксусной кислоты. При добавлении 1-2 мл раствора дифенилкарбазида в 10-20 мл раствора, полученного кипячением угля, появление фиолетовой окраски свидетельствует о наличии хромосодержащих солей (хроматов, бихроматов), являющихся компонентами составов типа ХМХА, ХМФ, ХМ.
Определение фосфора. Навеску угля (5-10 мг) минерализуют при нагревании в колбе Кьельдаля в присутствии концентрированной хлорной (1 мл) и концентрированной азотной (0,1 мл) кислот. После обесцвечивания раствора в колбу добавляют 5 мл воды и доводят содержимое колбы до кипения. Затем раствор охлаждают, подкисляют серной кислотой, добавляют раствор молибдата аммония и дают постоять 5 мин для образования фосфорно-молибденовых гетерокислот. Затем добавляют 10 мл раствора соли Мора. Через 10 мин, при наличии фосфора в растворе, последний окрасится в синий цвет.
Молибденовокислый раствор готовится следующим образом. 100 г парамолибдата аммония (NH4)6Mo7O244H2O (ГОСТ 3765-78) растворяют в 1 л воды и выливают в охлажденный раствор 250 мл концентрированной серной кислоты в 700 мл воды. Затем раствор доводят до 2-х литров.
Раствор соли Мора готовят путем растворения 10 г соли Мора (NH4)2SO4Fe2SO46H2O (ГОСТ 4208-72) в мерной колбе на 100 мл воды. Раствор готовят в день употребления.
Определение бора. Пробу угля измельчают и смешивают в керамическом тигле с раствором едкого бария. Смесь подсушивают, подогревая на водяной бане, а затем дожигают в муфельной печи, повышая температуру в ней до 500-600 0С. Через 1,5 часа в тигель добавляют воду и разбавленную соляную кислоту до растворения зольного остатка. Раствор из тигля переносят в колбу и приливают раствор поливинилового спирта, смешанного с равным объемом 10 % соляной кислоты и 0,1 Н раствором йода (20 г йодистого калия и 12 г йода в одном литре раствора). Изменение окраски раствора в голубой или зеленовато-голубой цвет свидетельствует о присутствии бора, содержащегося в составах типа ББ, ПББ, ПБС.
Косвенным признаком наличия в обугленных остатках древесины антипиренов является и повышенное содержание в них зольного остатка. Для выявления данного признака проводят определение остаточной зольности пробы угля по методике, изложенной в ч. I данной книги.