bjd

–нормальногорючие (Г3);

–сильногорючие (Г4).

2.Воспламеняемость:

•трудновоспламеняемые (В1);

•умеренновоспламеняемые (В2);

•легковоспламеняемые (В3).

3.Способность распространения пламени по поверхности:

•нераспространяющие (РП1);

•слабораспространяющие (РП2);

•умереннораспространяющие (РП3);

•сильнораспространяющие (РП4).

4.Дымообразующая способность:

•малая (Д1);

•умеренная (Д2);

•высокая (Д3).

5.Токсичность продуктов горения:

•малоопасные (Т1);

•умеренноопасные (Т2);

•высокоопасные (Т3);

•чрезвычайно опасные (Т4).

1.4.Опасныефакторыпожара и взрыва

Копасным факторам пожара, воздействующим на людей от-

носятся:

– пламя и искры;

– тепловой поток;

– повышенная температура окружающей среды;

– повышенная концентрация токсичных продуктов горения и термического разложения;

– пониженная концентрация кислорода;

– снижение видимости в дыму.

Ксопутствующим проявлениям опасных факторов пожара относятся:

– осколки, части разрушившихся зданий, сооружений, строений, транспортных средств, технологических установок, оборудования, агрегатов, изделий и иного имущества;

171

–радиоактивные и токсичные вещества и материалы, попавшие в окружающую среду из разрушенных технологических установок, оборудования, агрегатов, изделий и иного имущества;

–вынос высокого напряжения на токопроводящие части технологических установок, оборудования, агрегатов, изделий и иного имущества;

–опасные факторы взрыва, произошедшего вследствие пожара (воздушная ударная волна, осколки взрывного устройства и оборудования);

–воздействие огнетушащих веществ.

Пламя и искры. Воздействие данного фактора пожара зависит от температуры пламени горючих веществ и материалов и от их загрузки в зоне горения. Наибольшая температура пламени возникает при горении бензола (2 060 °С), ацетилена (2 322 °С), керосина (2 027 °С), магния (2 800 °С), серы (1 820 °С). У древесины температура пламени составляет 1 000 °С.

Тепловой поток. Опасные для человека значения теплового воздействия невелики, время переносимости теплового потока человеком равно:

2,8 кВт/м2 ..............30 с;

3,5 кВт/м2 ...............10 с;

7 кВт/м2 ....................5 с;

8,75 кВт/м2 ...............3 с.

Температура среды. Наибольшую опасность представляет вдыхание нагретого воздуха, приводящее к поражению верхних дыхательных путей, удушью и смерти.

При температуре выше 100 °С – потеря сознания и возможна гибель в течение нескольких минут. Также возможна вероятность получения ожогов 2-й степени – 30 % поверхности тела, при таком ожоге вероятность выжить мала. Время получения ожогов 2-й сте-

пени при t = 71 °С – 26 с, при t = 100 °С – 15 с, при t = 176 °С – 7 с.

Во влажной атмосфере ожог 2-й степени вызывается воздействием t = 55 °С в течение 20 с.

Токсичные продукты горения. Основная причина гибели людей – отравление угарным газом (оксид углерода II). Угарный газ в 200–300 раз лучше реагирует с гемоглобином крови, чем кислород. Красные кровяные тельца перестают снабжать организм

172

кислородом. Человек становится равнодушным и безучастным, не стремится избежать опасности, наступает оцепенение, головокружение.

Потеря видимости вследствие задымления. При потере видимости организованное движение людей нарушается и становится хаотичным, т. е. каждый человек двигается в произвольном направлении.

Пониженная концентрация кислорода. Понижение кисло-

рода на 3 % вызывает ухудшение двигательных функций организма. Опасной считается концентрация кислорода 14 %, при ней теряется координация движения, ухудшается умственное сосредоточение, затрудняется эвакуация людей.

Воздушная ударная волна (ВУВ). ВУВ может наносить вред человеку непосредственно и косвенно.

При непосредственном воздействии ВУВ основной причиной возникновения травм является мгновенное повышение давления воздуха, воспринимаемое человеком как резкий удар. При этом тело человека испытывает действие односторонне направленной силы, вызывающей в организме функциональные нарушения и механические повреждения.

Косвенное воздействие ударной волны – удары, нанесенные обломкамиразрушающих зданий, сооружений, техники, деревьеви т. п.

2. Взрывчатые вещества и взрывоопасные среды

2.1. Общие сведения овзрывах

Взрыв – процесс выделения энергии за короткий промежуток времени, связанный с мгновенным физико-химическим изменением состояния вещества, приводящим к механическому воздействию на окружающую среду.

1. В зависимости от способа выделения энергии различают следующие виды взрывов:

–ядерный;

–химический;

–физический;

173

–механический;

–лазерный и др.

Ядерный взрыв – процесс выделения энергии заключенных в ядрах элементов.

Химический взрыв – быстропротекающая самоускоряющаяся экзотермическая реакция взаимодействия горючих веществ с окислителями или термического разложения нестабильных соединений.

Физический взрыв – выделение энергии в результате смешивания веществ с разной температурой (расплавленный металл и вода).

Механический взрыв – выделение энергии в результате сильного удара (например, Тунгусский метеорит).

Лазерный взрыв – воздействие на окружающую среду в результате концентрации энергии в определенной «точке».

(В дальнейшем рассматривается только химический взрыв).

2.По характеру воздействия на окружающую среду взрыв

бывает:

–обычный,

–кумулятивный;

–объемный.

3.По скорости протекания реакции различают следующие

взрывы:

–дефлаграционный. Нагрев и воспламенение последующих слоев взрывчатого вещества или взрывоопасной среды происходит за счет диффузии и теплопередачи. Фронт волны сжатия и фронт пламени движутся со скоростью, близкой к скорости звука в воздухе. В зависимости от скорости реакции принято различать шесть режимов взрывного превращения;

–детонационный взрыв. Воспламенение последующих слоев взрывчатого вещества происходит за счет прохождения ударной волны со сверхзвуковой скоростью в воздухе.

Для характеристики поражающего действия взрыва используют следующие основные показатели:

1) тротиловый эквивалент – количество килограмм тротила на 1 кг взрывчатого вещества;

2) теплота взрыва – количество энергии взрыва – выделяемой 1 кг взрывчатого вещества. Обычно Qкв = 1,5...7,5 МДж·кг–1.

174

Самое большое количество энергии выделяется при взрыве стехиометрической смеси жидких кислорода и водорода –

Q= 16,7 МДж·кг–1 (адская смесь).

3)скорость детонации – скорость протекания реакции горения по взрывчатому веществу – Vд м/с или км/с.

4)избыточное давление – давление, развиваемое при взрыве

определенной массы вещества в воздухе – Рф, кПа, МПа.

2.2. Взрывчатые вещества

Взрывчатые вещества (ВВ) – химическое соединение или смесь веществ, способные под влиянием внешних воздействий (накол, трение, искра, нагрев и т. д.) производить взрыв.

Классификация ВВ:

1) по агрегатному состоянию энергоносителя:

• твердые конденсированные;

• жидкие

• газообразные;

• аэровзвеси (пыль, туман); 2) по составу:

• индивидуальные химическиесоединения (тротил, гексоген);

• механические смеси (морская смесь, ТГ-500 ГА); 3) по классу химических соединений (для студентов химиче-

ского факультета):

• нитроэфиры;

• нитросоединения ароматических углеводородов;

• нитроамины жирного ряда; 4) по применению (основная классификация, которая рас-

сматривается подробно):

• инициирующие;

• бризантные.

Газообразные энергоносители представляют собой гомогенные смеси горючих газов (паров) с газообразными окислителями – воздухом, кислородом, хлором и др.; либо нестабильные газообразные соединения, такие как ацетилен, этилен, склонные к термическому разложению в отсутствии окислителя.

175

Взрывоопасные аэровзвеси (двухфазные) состоят из мелкодисперсных горючих жидкостей («туманов») или твердых веществ (пыли) в окислительной среде, в основном в воздухе.

Энергию взрыва парогазовых сред определяют по теплоте сгорания горючих веществ в смеси с воздухом (окислителем); конденсированных ВВ – по теплоте, выделяющейся при их детонации (реакции разложения); взрывы систем со сжатыми газами и перегретыми жидкостями по энергии адиабатического расширения парогазовых сред и перегрева жидкости.

При химических взрывах скорость энерговыделения можно определить по скоростям распространения детонации или пламени в газовой среде. Скорость распространения детонации в твердом или жидком ВВ приблизительно соответствует скорости звука в веществе и находится в интервале 2 000…9 000 м/с; при газовых химических и физических взрывах волны сжатия двигаются со скоростью, близкой к скорости звука в воздухе (последняя составляет 330 м/с).

Важнейшей характеристикой энергии взрыва является суммарное энерговыделение. Для оценки взрывов широко применяется метод адекватности разрушений, вызванных различными ВВ и средами. По этому методу мощность взрыва характеризуют тротиловым эквивалентом, т. е. определяют массу тротила (ТНТ), которая требуется, чтобы вызвать данный уровень разрушений.

При взрывах как конденсированных, так и парогазовых сред и аэровзвесей в воздухе происходит быстрое изменение давления, плотности, температуры и массовой плотности.

Взрывы большинства конденсированных ВВ протекают в режиме детонации. Значения скоростей детонации находятся в пределах 1,5…8 км/с; при этом давления взрывов достигают 20…38 ГПа. Для оценки последствий взрывов конденсированных

ВВустанавливается несколько режимов взрывного превращения

ВВв зависимости от скорости детонации.

Взрывные волны, генерируемые взрывами парогазовых и дисперсных сред, вследствие малых плотностей и удельной, объемной энергоемкости и других особенностей процессов горения характеризуются более низкими параметрами. Скорость распространения пламени составляет десятки и сотни метров в секунду, но не превышает

176

скорости распространения звука в данной среде (обычно воздухе) – 300…330 м/с, происходит взрывное или дефлаграционное горение. В зависимости от скорости горения, при оценке последствий аварий устанавливаются режимы взрывного превращения парогазовых и дисперсных сред. При взрывном горении продукты горения могут нагреваться до 1 500…3 000 °С, а давление составлять 0,6…0,9 МПа. Применительно к случайным промышленным взрывам под дефлаграцией обычно понимают горение облака с видимой скоростью порядка 100, 300 м/с, при которой генерируются ударные волны с максимальным давлением 20…100 кПа.

Вопределенных условиях дефлаграционное (взрывное) горение может перейти в детонационный процесс, при котором скорость распространения пламени достигает 5 км/с. Это происходит часто вследствие турбулезации материальных потоков, вызывающих сильное искривление и большое увеличение поверхности фронта пламени.

Впроцессе взрыва и детонации парогазовых сред ударные волны достигают высоких параметров, характеризующих их разрушающую способность. Разрушающая способность взрывов парогазовых смесей и аэровзвесей при определенных условиях на промышленных объектах оказывается сопоставимой с взрывами типичных ВВ, применяемых в военных целях.

2.2.1. Инициирующие взрывчатыевещества

Инициирующие ВВ обладают повышенной чувствительностью к внешним воздействиям (накол, удар, трение, искра и др.) и применяются для снаряжения инициирующих средств (капсюливоспламенители, капсюли-детонаторы, зажигательные трубки, запалы, детонирующие шнуры).

К инициирующим ВВ относятся:

–азид свинца;

–гремучая ртуть;

–тетразен;

–ТНРС.

Азид свинца Pb(N3)2 – свинцовая соль азотоводородной кислоты, белый кристаллический порошок.

Теплота взрыва – 1,5 МДж·кг–1.

177

Скорость детонации – 5 820 м·с–1.

Взаимодействует с медью. Применяется в алюминиевых оболочках капсюлей-детонаторов. Инициирующая способность в 5–10 раз выше, чем у гремучей ртути, не теряет способности к детонации при увлажнении.

Гремучая ртуть Hg(OCN)2 – фульминат ртути – белый или серый порошок.

Теплота взрыва – 1,8 МДж·кг–1. Скорость детонации – 5 400 м·с–1. Температура вспышки – 170 °С.

Чувствительна к удару, трению и способна взрываться в малых количествах (сотые, а иногда и тысячные доли грамма). Вытесняется азидом свинца.

Тетразен – желтоватые кристаллы. Теплота взрыва – 2,3 МДж·кг–1. Скорость детонации – около 6 000 м·с–1. Температура вспышки – 140 °С. Плотность – 1,685 г·см–3

Плохо растворим в воде и органических растворителях. Во влажной среде легко гидролизуется. Смесь тетразена и азида свинца имеет повышенную чувствительность. Применяется в ударных капсюль-воспламенителях и накольных капсюль-детонаторах.

ТНРС, тринитрорезорцинат свинца – золотисто-желтые,

темнеющие на воздухе кристаллы. Теплота взрыва – 1,55 МДж·кг–1. Скорость детонации – 5 200 м·с–1. Температура вспышки – 275 °С.

Высокая чувствительность к тепловому воздействию и малая к удару делает ТНРС удобным для применения в артиллерийских капсюлях-детонаторах. Получен в 1914 г.

2.2.2. Бризантные взрывчатые вещества

Бризантность – способность ВВ производить при взрыве разрушение (дробление) среды, непосредственно соприкасающейся с зарядом. Бризантность проявляется на расстоянии 2–2,5 радиуса заряда, возрастает с увеличением плотности ВВ и скорости детонации.

178

В зависимости от мощности бризантные ВВ делятся на три группы:

–повышенной мощности;

–нормальной мощности;

–пониженной мощности.

К бризантным ВВ повышенной мощности относятся:

1)ТЭН;

2)гексоген;

3)тетрил.

ТЭН (тетранитропентаэритрит) – белое кристалличе-

ское вещество.

Теплота взрыва – 5,8 МДж·кг–1. Скорость детонации – 8 300 м·с–1. Температура вспышки – 200 °С.

Обладает высокой детонационной способностью и чувствительностью ко всем видам начальных импульсов. Применяется для изготовления детонирующих шнуров, промежуточных детонаторов и вторичных зарядов в капсюль-детонаторах. В сплавах с тротилом (пенталит) используется для снаряжения кумулятивных зарядов, а также для пластичных ВВ.

Гексоген – белый кристаллический порошок. Теплота взрыва – 5,4 МДж·кг–1.

Скорость детонации – 8 350 м·с–1. Температура вспышки – 230 °С. Плотность – 1,7 г·см–3.

Применяется для снаряжения боеприпасов, изготовления детонаторов для взрывчатых работ, в основном в смеси с тротилом, алюминием, аммиачной селитрой или с добавкой флегматизаторов. Получен в 1838 г.

При простреле пулей (осколком) детонирует.

При попадании внутрь поражает центральную нервную систему. При хронических действиях вызывает нарушение кровообращения и малокровие.

Тетрил– белый илисветло-желтыйкристаллический порошок. Теплота взрыва – 4,6 МДж·кг–1.

Скорость детонации – 7 500 м·с–1. Температура вспышки – 200 °С.

179

Плотность – 1,63 г·см–3.

Применяется для снаряжения детонаторов, вторичных зарядов капсюль-детонаторов и детонирующих шнуров.

К бризантным ВВ нормальной мощности относятся:

1)тротил;

2)пластит;

3)пикриновая кислота.

Тротил, C7H5O5N3 (тринитротолуол, ТНТ, тол, тринол,

трилит, тролит) – кристаллическое светло-желтое вещество. Теплота взрыва – 4,19 МДж·кг–1.

Скорость детонации – 7 000 м·с–1. Температура вспышки – 290 °С. Температура плавления – 80 °С. Плотность – 1,6 г·см–3.

Основное бризантное ВВ, применяемое для подрывных работ и снаряжения боеприпасов. Тротил не гигроскопичен и практически не растворим в воде. К удару, трению и тепловому воздействию малочувствителен.

Выпускается промышленностью в виде подрывных шашек:

–большая – 400 г;

–малая – 200 г;

–буровая – 75 г.

Вдыхание пыли, заглатывание ее, и воздействие через кожу приводит к поражению печени, вплоть до тяжелых токсических гепатитов.

Пластит – смеси бризантного ВВ (гексогена, тетрила и др.) с пластифицированными добавками.

Представляют собой однородные тестообразные, легко деформирующиеся ВВ. Используются для изготовления зарядов требуемой формы.

Пикриновая кислота, С6H6 03 N (тринитрофенол) – твер-

дое кристаллическое вещество светло-желтого цвета. Теплота взрыва – 4,4 МДж·кг–1.

Скорость детонации – 7 100 м·с–1. Температура вспышки – 300 °С.

При взаимодействии с металлами образует соли – пикраты, более чувствительные ВВ.

180