Горючий материал — это материал, который может гореть (т. е. поддерживать пламя ) на воздухе при определенных условиях. Материал является легковоспламеняющимся , если он легко воспламеняется при температуре окружающей среды. Другими словами, горючий материал воспламеняется при некотором усилии, а легковоспламеняющийся материал загорается сразу же при воздействии пламени.
Степень воспламеняемости на воздухе во многом зависит от летучести материала - это связано с давлением пара , зависящим от его состава , которое зависит от температуры. Количество образующегося пара можно увеличить за счет увеличения площади поверхности материала, образующего туман или пыль. Возьмем, к примеру, дерево. Мелкодисперсная древесная пыль может воспламениться и вызвать взрывную волну. Кусок бумаги (деревянный ) довольно легко загорается. Тяжелый дубовый стол гораздо труднее воспламенить, хотя древесное волокно во всех трех материалах одинаковое.
Здравый смысл (и даже научный консенсус до середины 1700-х годов), казалось бы, подсказывает, что материал «исчезает» при сжигании, так как остается только пепел. Фактически, вес увеличивается, потому что горючий материал химически реагирует (или соединяется) с кислородом, который также имеет массу. Исходная масса горючего материала и масса кислорода, необходимого для пламени, равна массе продуктов горения (золы, воды, углекислого газа и других газов). Антуан Лавуазье , один из пионеров этих ранних идей, заявил, что « Ничто не потеряно, ничего не создано, все трансформируется» , что позже будет известно как закон сохранения массы . Лавуазье использовал экспериментальный факт, что некоторые металлы приобретают массу при сгорании, чтобы поддержать свои идеи.
Исторически легковоспламеняющийся , легковоспламеняющийся и горючий означало способный к горению . [1] Слово «воспламеняющийся» пришло из французского языка от латинского inflammāre = «поджигать», где латинский предлог «in-» [2] означает «в», как в «внушать», а не «не», как в слове «внушать». в «невидимых» и «неподходящих».
Можно ошибочно подумать, что слово «воспламеняющийся» означает «негорючий». [3] Ошибочное использование слова «легковоспламеняющийся» представляет собой серьезную угрозу безопасности . Таким образом, с 1950-х годов лингвисты приняли попытки использовать слово «легковоспламеняющийся» вместо «легковоспламеняющийся», и теперь это общепринятый стандарт в американском английском и британском английском. [4] [5] Антонимы слов «легковоспламеняющийся» или «огнеопасный» включают: негорючий , негорючий , негорючий , негорючий , негорючий и огнестойкий .
«Огнеопасные» относятся к горючим материалам, которые легко воспламеняются и, следовательно, более опасны и требуют более строгого регулирования. Менее легко воспламеняющиеся, менее энергично горящие материалы являются горючими . Например, в США легковоспламеняющиеся жидкости по определению имеют температуру вспышки ниже 100 °F (38 °C), тогда как горючие жидкости имеют температуру вспышки выше 100 °F (38 °C). Легковоспламеняющиеся твердые вещества – это твердые вещества, которые легко воспламеняются или могут вызвать или способствовать возгоранию в результате трения. Легковоспламеняющиеся твердые вещества — это порошкообразные , гранулированные или пастообразные вещества, которые легко воспламеняются при кратковременном контакте с источником воспламенения, например горящей спичкой, и быстро распространяют пламя. [6] Технические определения различаются в разных странах, поэтому Организация Объединенных Наций создала Согласованную на глобальном уровне систему классификации и маркировки химических веществ , которая определяет температуру вспышки легковоспламеняющихся жидкостей от 0 до 140 °F (60 °C), а горючих жидкостей - от 0 до 140 °F (60 °C). 140 °F (60 °C) и 200 °F (93 °C). [6]
Воспламеняемость – это легкость, с которой горючее вещество может воспламениться, вызывая пожар , возгорание или даже взрыв. Степень сложности, необходимой для того, чтобы вызвать возгорание вещества, количественно определяется посредством испытаний на огнестойкость . В мире существует множество протоколов испытаний для количественной оценки воспламеняемости. Достигнутые рейтинги используются в строительных нормах , страховых требованиях, нормах пожарной безопасности и других правилах, регулирующих использование строительных материалов, а также хранение и обращение с легковоспламеняющимися веществами внутри и снаружи конструкций, а также при наземном и воздушном транспорте. Например, изменение помещения путем изменения воспламеняемости содержимого требует от владельца здания подачи заявления на получение разрешения на строительство, чтобы убедиться, что общая проектная основа противопожарной защиты объекта может принять это изменение во внимание.
Правительство США использует стандарт системы идентификации опасных материалов (HMIS) для оценки воспламеняемости, как и многие регулирующие органы США, а также Национальная ассоциация противопожарной защиты США (NFPA).
Рейтинги следующие:
Легковоспламеняющиеся вещества включают, помимо прочего:
Воспламеняемость мебели вызывает беспокойство, поскольку несчастные случаи с сигаретами и свечами могут спровоцировать домашние пожары. В 1975 году Калифорния начала применять Технический бюллетень 117 (TB 117), который требовал, чтобы такие материалы, как пенополиуретан , используемый для наполнения мебели, могли выдерживать небольшое открытое пламя, эквивалентное свече, в течение как минимум 12 секунд. [7] В пенополиуретане производители мебели обычно встречают TB 117 с добавкой галогенированных органических антипиренов . Ни в одном другом штате США не было подобных стандартов, но поскольку Калифорния имеет такой большой рынок, производители соответствуют требованиям TB 117 в продуктах, которые они распространяют по всей территории Соединенных Штатов. Распространение антипиренов, и особенно галогенированных органических антипиренов, в мебели по всей территории Соединенных Штатов тесно связано с туберкулезом 117. Когда стало очевидно, что соотношение риска и пользы этого подхода было неблагоприятным, и промышленность использовала фальсифицированную документацию (т. е. см. Дэвид Хаймбах ) для использования антипиренов, Калифорния изменила TB 117, чтобы потребовать, чтобы ткань, покрывающая мягкую мебель, проходила испытание на тление, заменяющее испытание открытым пламенем . [8] Губернатор Джерри Браун подписал измененный документ TB117-2013, который вступил в силу в 2014 году. [9]
Легкие ткани с пористой поверхностью являются наиболее легковоспламеняющимися тканями. [10] Шерсть менее огнеопасна, чем хлопок, лен, шелк или вискоза ( искусственный шелк ). [10] [11] Полиэстер и нейлон устойчивы к возгоранию и плавятся, а не воспламеняются. [10] [11] Акрил — наиболее легковоспламеняющееся синтетическое волокно. [10]
Для определения степени воспламеняемости можно провести испытание на огнестойкость . Стандарты испытаний, используемые для такого определения, но не ограничиваются следующим:
Горючесть — это мера того, насколько легко вещество воспламеняется в результате возгорания или горения . Это важное свойство, которое следует учитывать, когда вещество используется в строительстве или хранится. Это также важно в процессах, в которых в качестве побочного продукта образуются горючие вещества . Особые меры предосторожности обычно требуются для легковоспламеняющихся веществ. Эти меры могут включать установку спринклеров пожаротушения или хранение вдали от возможных источников возгорания.
Вещества с низкой горючестью можно выбирать для строительства, где необходимо снизить пожароопасность, например, многоквартирных домов, домов или офисов. Если используются горючие ресурсы, увеличивается вероятность возникновения пожара и гибели людей. Для строительных материалов и мебели предпочтительны огнестойкие вещества.
Негорючий материал [12] — это вещество, которое не воспламеняется, не горит, не поддерживает горение и не выделяет легковоспламеняющиеся пары при воздействии огня или тепла в том виде, в котором оно используется, и в предполагаемых условиях. Любое твердое вещество, соответствующее любому из двух наборов критериев прохождения, перечисленных в разделе 8 ASTM E 136, когда вещество испытывается в соответствии с процедурой, указанной в ASTM E 136, считается негорючим. [13]
В ряде промышленных процессов в качестве побочного продукта образуется горючая пыль. Самым распространенным из них является древесная пыль . Горючая пыль определяется как: твердый материал, состоящий из отдельных частиц или кусочков, независимо от размера, формы или химического состава, который представляет опасность пожара или дефлаграции при взвешенном состоянии в воздухе или какой-либо другой окислительной среде в диапазоне концентраций. [14] Помимо древесины, горючая пыль включает в себя металлы , особенно магний, титан и алюминий, а также другую пыль на основе углерода. [14] Известно как минимум 140 веществ, образующих горючую пыль. [15] : 38 [16] Хотя частицы горючей пыли могут быть любого размера, обычно они имеют диаметр менее 420 мкм . [14] [примечание 1] По состоянию на 2012 год [обновлять]Управление по охране труда США еще не приняло комплексный набор правил по горючей пыли. [17]
Мелкие частицы горючей пыли, взвешенные в воздухе (или в любой окислительной среде), представляют опасность взрыва. Накопленная пыль, даже если она не взвешена в воздухе, продолжает представлять опасность возгорания. Национальная ассоциация противопожарной защиты (США) специально занимается предотвращением пожаров и взрывов пыли на объектах сельского хозяйства и пищевой промышленности в разделе 61 Кодекса NFPA [18] и в других отраслях в разделах Кодекса NFPA 651–664. [примечание 2] На коллекторы , предназначенные для снижения содержания пыли в воздухе, приходится более 40 процентов всех взрывов пыли. [19] Другими важными процессами являются измельчение и измельчение , транспортировка порошков, загрузка бункеров и контейнеров (из которых производится порошок), а также смешивание и смешивание порошков. [20]
Расследование 200 взрывов пыли и пожаров, произошедших в период с 1980 по 2005 год, выявило около 100 погибших и 600 раненых. [15] : 105–106 В январе 2003 года взрыв полиэтиленового порошка и пожар на заводе West Pharmaceutical Services в Кинстоне, Северная Каролина, привели к гибели шести рабочих и ранениям 38 человек. [15] : 104 В феврале 2008 года взрыв сахарной пыли потряс завод Imperial Sugar Company в Порт-Вентворте, штат Джорджия , [21] в результате чего погибло тринадцать человек. [22]
Температура вспышки материала — это показатель того, насколько легко воспламенить пары материала при его испарении в атмосферу . Она определяется как самая низкая температура материала, необходимая для того, чтобы мазут в материалах начал выделять легковоспламеняющиеся пары в количестве, достаточном для поддержания вспышки огня при воспламенении от внешнего источника. [23] Более низкая температура вспышки указывает на более высокую воспламеняемость. Материалы с температурой вспышки ниже 100 °F (38 °C ) регулируются в США OSHA как потенциальные опасности на рабочем месте .
Температура воспламенения материала — это значение температуры, при котором устойчивое пламя может поддерживаться на материале после воспламенения от внешнего источника. [23] Как только материал достигает точки воспламенения, он выделяет достаточно паров топлива или масел для поддержания непрерывного горения.
Нижний предел воспламеняемости или нижний предел взрываемости (LFL/LEL) представляет собой наименьшую концентрацию паров воздуха в топливе, необходимую для сгорания при воспламенении от внешнего источника для любого конкретного химического вещества. [24] Любая концентрация ниже этой не может вызвать пламя или привести к возгоранию. Верхний предел воспламеняемости или верхний предел взрываемости (UFL/UEL) представляет собой наивысшую концентрацию паров воздуха в топливе, при которой может произойти возгорание при воспламенении от внешнего источника. [24] Любая топливно-воздушная смесь с более высокой концентрацией будет слишком концентрированной, чтобы привести к сгоранию. Значения, существующие между этими двумя пределами, представляют собой диапазон воспламеняемости или взрывоопасности. В пределах этого порога при наличии внешнего источника возгорания, скорее всего, произойдет сгорание конкретного топлива.
Давление пара жидкости, которое меняется в зависимости от ее температуры, является мерой того, насколько пар жидкости имеет тенденцию концентрироваться в окружающей атмосфере по мере испарения жидкости. [25] Давление пара является основным фактором, определяющим температуру вспышки и температуру воспламенения, при этом более высокое давление пара приводит к более низкой температуре вспышки и более высоким показателям воспламеняемости.
Международный совет по нормам пожарной безопасности (ICC) разработал требования пожарной безопасности, обеспечивающие адекватную защиту здания и находящихся в нем людей. [26] Эти нормы определяют класс горючести материалов, требования к входу и выходу, а также требования к активной противопожарной защите, а также множество других вещей. В США другие агентства также разработали строительные нормы и правила, определяющие рейтинги горючести, например, органы управления штата и/или округа. Соблюдение требований этих норм пожарной безопасности имеет решающее значение для зданий с большой жилой площадью.
В существующих зданиях нормы пожарной безопасности направлены на поддержание первоначально задуманного количества людей . Другими словами, если бы часть здания была спроектирована как квартира , нельзя было бы внезапно загрузить ее горючими жидкостями и превратить в газохранилище, поскольку пожарная нагрузка и задымление в этой квартире были бы настолько огромными, что перегружать активную противопожарную защиту , а также средства пассивной противопожарной защиты здания. Обращение и использование легковоспламеняющихся веществ внутри здания регулируются местными правилами пожарной безопасности, соблюдение которых обычно контролирует местный инспектор по противопожарной безопасности.
Для органа, обладающего юрисдикцией , горючесть определяется местным законодательством. В Национальном строительном кодексе Канады это определено следующим образом:
BS 476-4:1970 определяет испытание на горючесть, при котором техник нагревает в печи три образца материала. Горючими материалами считаются такие, для которых любой из трех образцов:
В противном случае материал относят к негорючим.
В разных странах существуют тесты по определению негорючести материалов. Большинство из них предполагает нагревание определенного количества испытуемого образца в течение установленного периода времени. Обычно материал не должен поддерживать горение и терять массу не более определенного количества. Как правило, бетон, сталь и керамика – другими словами, неорганические вещества – проходят эти испытания, поэтому строительные нормы и правила относят их к категории подходящих, а иногда даже предписывают их использование в определенных целях. В Канаде , например, брандмауэры должны быть бетонными .
Материалы могут быть проверены на степень воспламеняемости и горючести в соответствии с немецким стандартом DIN 4102. DIN 4102, а также его британский аналог BS 476 включают испытания пассивных систем противопожарной защиты , а также некоторых входящих в него материалов.
Ниже приведены категории в порядке степени горючести и воспламеняемости:
Более поздним промышленным стандартом является европейский EN 13501-1 - Классификация строительных изделий и строительных элементов по пожарной безопасности, который примерно заменяет A2 на A2/B, B1 на C, B2 на D/E и B3 на F.
Материалы с классом B3 или F нельзя использовать в строительстве, если они не сочетаются с другим материалом, снижающим воспламеняемость этих материалов.
