Горючий материал — это материал, который может гореть (т. е. поддерживать пламя ) на воздухе при определенных условиях. Материал является горючим, если он легко воспламеняется при температуре окружающей среды. Другими словами, горючий материал воспламеняется с некоторым усилием, а горючий материал загорается немедленно при воздействии пламени.
Степень воспламеняемости на воздухе во многом зависит от летучести материала - это связано с его составом, специфичным для давления пара , которое зависит от температуры. Количество производимого пара может быть увеличено за счет увеличения площади поверхности материала, образующего туман или пыль. Возьмем в качестве примера древесину. Мелко измельченная древесная пыль может подвергаться взрывному пламени и производить взрывную волну. Лист бумаги (сделанный из дерева ) довольно легко загорается. Тяжелый дубовый стол гораздо сложнее поджечь, хотя древесное волокно одинаково во всех трех материалах.
Здравый смысл (и, конечно, научный консенсус до середины 1700-х годов), казалось бы, предполагает, что материал «исчезает» при сгорании, так как остается только пепел. Дальнейшие научные исследования показали, что сохранение массы справедливо для химических реакций. Антуан Лавуазье , один из пионеров этих ранних идей, заявил: «Ничего не теряется, ничего не создается, все преобразуется». Сжигание твердого материала может показаться потерей веса, если не принимать во внимание массу газов сгорания (таких как углекислый газ и водяной пар ). Первоначальная масса горючего материала и масса потребляемого кислорода (обычно из окружающего воздуха) равны массе продуктов пламени (зола, вода, углекислый газ и другие газы). Лавуазье использовал экспериментальный факт, что некоторые металлы набирают массу при сгорании, чтобы подтвердить свои идеи (потому что эти химические реакции захватывают атомы кислорода в твердые соединения, а не в газообразную воду).
Исторически, огнеопасный , воспламеняющийся и горючий означали способный гореть . [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 «невидимый» и «неприемлемый».
Слово «огнеопасный» может ошибочно считаться означающим «негорючий». [3] Ошибочное использование слова «огнеопасный» представляет значительную угрозу безопасности . Поэтому с 1950-х годов лингвисты принимали попытки использовать слово «огнеопасный» вместо «огнеопасный», и теперь это общепринятый стандарт в американском английском и британском английском. [4] [5] Антонимы слов «огнеопасный» или «огнеопасный» включают: негорючий , неогнеопасный , негорючий , негорючий , неогнеопасный и огнестойкий .
Огнеопасный относится к горючим материалам, которые легко воспламеняются и, таким образом, более опасны и более строго регулируются. Менее легко воспламеняющиеся менее энергично горящие материалы являются горючими . Например, в Соединенных Штатах 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 вызывать или способствовать возникновению пожара при трении. Легковоспламеняющиеся твердые вещества — это порошкообразные , гранулированные или пастообразные вещества, которые легко воспламеняются при кратковременном контакте с источником зажигания, таким как горящая спичка, и быстро распространяют пламя. [6] Технические определения различаются в разных странах, поэтому Организация Объединенных Наций создала Глобально согласованную систему классификации и маркировки химических веществ , которая определяет температуру вспышки легковоспламеняющихся жидкостей в диапазоне от 0 до 140 °F (60 °C), а горючих жидкостей — в диапазоне от 140 °F (60 °C) до 200 °F (93 °C). [6]
Воспламеняемость — это легкость, с которой горючее вещество может воспламениться, вызывая пожар или горение или даже взрыв. Степень сложности, необходимая для того, чтобы вызвать возгорание вещества, количественно определяется с помощью огневых испытаний . На международном уровне существует множество протоколов испытаний для количественной оценки воспламеняемости. Полученные оценки используются в строительных нормах , страховых требованиях, пожарных нормах и других нормативных актах, регулирующих использование строительных материалов, а также хранение и обращение с легковоспламеняющимися веществами внутри и снаружи сооружений, а также при наземном и воздушном транспорте. Например, изменение занятости путем изменения воспламеняемости содержимого требует от владельца здания подачи заявления на получение разрешения на строительство, чтобы убедиться, что общая основа проектирования противопожарной защиты объекта может учитывать это изменение.
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:
К легковоспламеняющимся веществам относятся, помимо прочего:
Воспламеняемость мебели вызывает беспокойство, поскольку несчастные случаи с сигаретами и свечами могут спровоцировать бытовые пожары. В 1975 году Калифорния начала внедрять Технический бюллетень 117 (TB 117), который требовал, чтобы материалы, такие как полиуретановая пена, используемая для наполнения мебели, были способны выдерживать небольшое открытое пламя, эквивалентное свече, в течение как минимум 12 секунд. [7] В полиуретановой пене производители мебели обычно соблюдают TB 117 с помощью добавок галогенированных органических антипиренов . Ни в одном другом штате США не было подобных стандартов, но поскольку в Калифорнии такой большой рынок, производители соблюдают TB 117 в продуктах, которые они распространяют по всем Соединенным Штатам. Распространение антипиренов, и особенно галогенированных органических антипиренов, в мебели по всей территории Соединенных Штатов тесно связано с TB 117. Когда стало очевидно, что соотношение риска и пользы этого подхода было неблагоприятным, и промышленность использовала фальсифицированную документацию (например, см. Дэвид Хаймбах ) для использования антипиренов, Калифорния изменила TB 117, потребовав, чтобы тканевое покрытие мягкой мебели проходило испытание тлением, заменив испытание открытым пламенем . [8] Губернатор Джерри Браун подписал измененный TB117-2013, который вступил в силу в 2014 году. [9]
Легкие ткани с пористой поверхностью являются наиболее горючими тканями. [10] Шерсть менее горюча, чем хлопок, лен, шелк или вискоза ( искусственный шелк ). [10] [11] Полиэстер и нейлон устойчивы к возгоранию и плавятся, а не загораются. [10] [11] Акрил является наиболее горючим синтетическим волокном. [10]
Для определения степени воспламеняемости можно провести испытание на огнестойкость . Стандарты испытаний, используемые для этого определения, но не ограничивающиеся следующим:
Горючесть — это мера того, насколько легко вещество воспламеняется, через огонь или горение . Это важное свойство, которое следует учитывать, когда вещество используется в строительстве или хранится. Оно 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 пожарных спринклеров или хранение вдали от возможных источников возгорания.
Вещества с низкой горючестью могут быть выбраны для строительства, где необходимо снизить риск возникновения пожара, например, многоквартирных домов, домов или офисов. При использовании горючих ресурсов повышается вероятность пожаров и смертей. Для строительных материалов и мебели предпочтительны огнестойкие вещества.
Негорючий материал [12] — это вещество, которое не воспламеняется, не горит, не поддерживает горение и не выделяет горючие пары при воздействии огня или тепла в той форме, в которой оно используется, и при ожидаемых условиях. Любое твердое вещество, соответствующее одному 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]
Ряд промышленных процессов производит горючую пыль в качестве побочного продукта. Наиболее распространенной является древесная пыль . Горючая пыль определяется как: твердый материал, состоящий из отдельных частиц или кусков, независимо от размера, формы или химического состава, который представляет опасность возгорания или дефлаграции при нахождении во взвешенном состоянии в воздухе или какой-либо другой окисляющей среде в диапазоне концентраций. [14] Помимо древесины, горючая пыль включает металлы , особенно магний, титан и алюминий, а также другие виды пыли на основе углерода. [14] Существует не менее 140 известных веществ, которые производят горючую пыль. [15] : 38 [16] Хотя частицы в горючей пыли могут быть любого размера, обычно их диаметр составляет менее 420 мкм . [14] [примечание 1] По состоянию на 2012 год Управление по охране труда и технике безопасности США[обновлять] еще не приняло всеобъемлющий набор правил в отношении горючей пыли. [17]
При взвешивании в воздухе (или любой окисляющей среде) мелкие частицы горючей пыли представляют потенциальную опасность взрыва. Накопленная пыль, даже если она не взвешена в воздухе, остается пожароопасной. Национальная ассоциация противопожарной защиты (США) конкретно рассматривает предотвращение пожаров и взрывов пыли на сельскохозяйственных и пищевых предприятиях в разделе 61 Кодекса NFPA [18] и других отраслях промышленности в разделах 651–664 Кодекса NFPA. [примечание 2] Коллекторы , предназначенные для снижения содержания пыли в воздухе, составляют более 40 процентов всех взрывов пыли. [19] Другими важными процессами являются измельчение и распыление , транспортировка порошков, заполнение силосов и контейнеров (что производит порошок), а также смешивание и приготовление порошков. [20]
Расследование 200 взрывов пыли и пожаров в период с 1980 по 2005 год выявило около 100 смертельных случаев и 600 травм. [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 травмам 38 других. [15] : 104 В феврале 2008 года взрыв сахарной пыли потряс завод Imperial Sugar Company в Порт-Вентворте, Джорджия , [21] в результате чего погибло тринадцать человек. [22]
Температура вспышки материала — это показатель того, насколько легко воспламенить пары материала при испарении в атмосферу . Она определяется как самая низкая температура материала, необходимая для того, чтобы мазут в материалах начал выделять воспламеняющиеся 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 Соединенных Штатах OSHA как потенциальные опасности на рабочем месте .
Температура воспламенения материала — это значение температуры, при которой на материале может поддерживаться устойчивое пламя после воспламенения от внешнего источника. [23] После достижения температуры воспламенения материала он выделяет достаточно паров топлива или масел для поддержания непрерывного горения.
Нижний предел воспламеняемости или нижний предел взрываемости (LFL/LEL) представляет собой самую низкую концентрацию паров воздуха в топливе, необходимую для возгорания при возгорании 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 самую высокую концентрацию паров воздуха в топливе, при которой может произойти возгорание при возгорании от внешнего источника. [24] Любая смесь топлива и воздуха выше этой будет слишком концентрированной, чтобы привести к возгоранию. Значения, существующие между этими двумя пределами, представляют собой диапазон воспламеняемости или взрываемости. В пределах этого порога, если указать внешний источник возгорания, возгорание конкретного топлива, скорее всего, произойдет.
Давление паров жидкости, которое изменяется в зависимости от ее температуры, является мерой того, насколько пары жидкости стремятся концентрироваться в окружающей атмосфере по мере испарения жидкости. [25] Давление паров является основным фактором, определяющим температуру вспышки и температуру воспламенения, причем более высокое давление паров приводит к более низким температурам вспышки и более высоким показателям воспламеняемости.
Международный совет по кодексам (ICC) разработал требования к пожарным нормам для обеспечения адекватной защиты здания и жильцов. [26] Эти нормы определяют степень горючести материалов, требования к входу и выходу, а также требования к активной противопожарной защите и множество других вещей. В США другие агентства также разработали строительные нормы, которые определяют степень горючести, например, государственные и/или окружные органы управления. Соблюдение требований этих пожарных норм имеет решающее значение для зданий с большим количеством людей.
Для существующих зданий противопожарные нормы направлены на сохранение изначально запланированного проживания . Другими словами, если часть здания была спроектирована как квартира , нельзя было бы внезапно заполнить ее легковоспламеняющимися жидкостями и превратить в хранилище газа, потому что пожарная нагрузка и образование дыма в этой одной квартире были бы настолько огромными, что перегрузили бы как активную противопожарную защиту , так и пассивные средства противопожарной защиты здания. Обращение с легковоспламеняющимися веществами и их использование внутри здания регулируется местным противопожарным кодексом, соблюдение которого обычно контролируется местным инспектором по противопожарной безопасности.
Для уполномоченного органа горючесть определяется местным кодексом. В Национальном строительном кодексе Канады она определяется следующим образом:
BS 476-4:1970 определяет испытание на горючесть, в котором техник нагревает три образца материала в печи. Горючие материалы — это те, для которых любой из трех образцов либо:
В противном случае материал классифицируется как негорючий.
В разных странах существуют испытания для определения негорючести материалов. Большинство из них предполагают нагревание определенного количества испытуемого образца в течение установленного периода времени. Обычно материал не должен поддерживать горение и не должен терять больше определенного количества массы. Как правило, бетон, сталь и керамика — другими словами, неорганические вещества — проходят эти испытания, поэтому строительные нормы перечисляют их как подходящие и иногда даже предписывают их использование в определенных областях применения. Например, в Канаде противопожарные стены должны быть сделаны из бетона .
Материалы могут быть испытаны на степень воспламеняемости и горючести в соответствии с немецким стандартом DIN 4102. DIN 4102, а также его британский аналог BS 476 включают в себя испытания пассивных систем противопожарной защиты , а также некоторых из входящих в их состав материалов.
Ниже приведены категории в порядке степени горючести и воспламеняемости:
Более поздним промышленным стандартом является европейский стандарт EN 13501-1 — Классификация пожарной безопасности строительных изделий и элементов зданий, который примерно заменяет A2 на A2/B, B1 на C, B2 на D/E и B3 на F.
Материалы с рейтингом B3 или F не могут использоваться в строительстве, если они не сочетаются с другими материалами, которые снижают воспламеняемость этих материалов.
