Стремительно развивающаяся сфера применения и, соответственно, производства наноматериалов предъявляет повышенные требования к обеспечению пожаровзрывобезопасности как отдельных технологических процессов, так и производств в целом, представляя собой одну из важных научных и народнохозяйственных задач [1].
В статье представлены результаты проведенных исследований, определения значений скорости распространения пламени по образцам наноматериалов. Исследования проводились по ГОСТ 19433-88, согласно которого для проведения классификации и маркировки опасных грузов необходимо исследование одного из показателей пожаровзрывоопасности: скорости распространения пламени [2]. Исходя из общей проблемы, в этом и состояла задача исследований.
Сущность метода определения скорости распространения пламени заключается в создании заданной конфигурации и размеров насыпного слоя исследуемого материала, зажигании его и оценке скорости перемещения фронта пламени [3].
Исследования проводились на приборе рекомендованным стандартом. Испытание повторялось не менее пяти раз. Скорость распространения пламени (СРП) в мм/с в каждом испытании вычислялась по формуле:
,
где 200 - длина пути, пройденного фронтом пламени, мм; t - время распространения пламени на расстояние 200 мм от начала отсчета, с.
После обработки полученных результатов, делалось заключение о скорости распространения пламени по образцу [3].
Ниже представлены результаты проведенных исследований металлических материалов.
Цинк. Горючий, мелкодисперсный порошок черного цвета. Наблюдается послойное горение в слое с изменением цвета образца на черно-угольный, процесс протекает без наличия видимого пламени. Образец горит до полного выгорания. Фронт горения имеет вытянутую форму по сечению образца, с разницей между верхом и низом 22,0÷23,0 мм, т.е. «низ» отстает от «верха» на указанную величину. При испытании образца продукты горения слабо спекаются.
Результаты определения скорости распространения пламени по образцу представлены в таблице 1.
Медь (нанопорошок меди полученный в среде углекислого газа). Трудногорючий мелкодисперсный порошок темного цвета с красноватым оттенком. Наблюдается послойное горение в слое со слабым свечением и изменением цвета образца на черно-угольный. Образец горит до полного выгорания. Фронт горения имеет вытянутую форму по сечению образца, с разницей между верхом и низом 6,5÷7,0 мм. При испытании образца продукты горения очень слабо спекаются.
Медь (нанопорошок меди полученный в среде аргона). Трудногорючий, мелкодисперсный порошок темного цвета с красноватым оттенком. При проведении исследований наблюдалось послойное горение в слое со слабым свечением и изменением цвета образца на черно-угольный. Образец горит до полного выгорания. Фронт горения имеет вытянутую форму по сечению образца, с разницей между верхом и низом 7,5÷8,0 мм. При испытании образца продукты горения очень слабо спекаются.
Никель (нанопорошок никеля полученный в среде аргона). Горючий, мелкодисперсный порошок черного цвета. При проведении исследований наблюдалось послойное горение со слабым свечением. Фронт горения имеет вытянутую форму по сечению образца, с разницей между верхом и низом 22,0÷23,0 мм. При испытании образца продукты горения очень слабо спекаются.
Алюминий. Горючий, мелкодисперсный порошок серого цвета. В первую секунду эксперимента наблюдалось ярко выраженное послойное горение в слое. Затем, активное горение и распространение на весь объем. Фиксировалось сильное свечение зоны горения и быстрый рост температуры. В местах нахождения полостей, наблюдается взрывное горение с разбрасыванием материала. Образец горит до полного выгорания. Продукты горения образца спекаются. Фронт горения имеет вытянутую форму по сечению образца, с разницей между верхом и низом 10,0÷10,5 мм.
В результате проведенных исследований были определены показатели пожаровзрывоопасности ряда наноматериалов, полученные результаты могут быть использованы в действующих и вновь разрабатываемых производственных регламентах с целью создания безопасных условий труда. А также значения скорости распространения пламени следует применять при разработке мероприятий по обеспечению пожаровзрывобезопасности технологических процессов и классификации опасных грузов в соответствии с требованиями национальных стандартов.
Таблица 1. Результаты определения показателей пожаровзрывоопасности
|
№ п/п |
Наименование вещества |
Протяженность фронта горения, мм |
Линейная скорость распространения пламени, мм/с |
|
1 |
Цинк |
22,0÷23,0 |
1,59 |
|
2 |
Медь (CO2) |
6,5÷7,0 |
0,43 |
|
3 |
Медь (Ar) |
7,5÷8,0 |
0,48 |
|
5 |
Никель (Ar) |
22,0÷23,0 |
0,79 |
|
6 |
Алюминий |
10,0÷10,5 |
12,76 |
При проведении экспериментов наблюдались некоторые особенности и во фронте пламени, например, фронт горения имеет вытянутую форму по сечению образца, с разницей между верхом и низом. Эту особенность необходимо учитывать как при разработке элементов технологического использования наноматериалов (например, при оценке уровня пассивации вещества), так и в мероприятиях по их тушению. Но эти вопросы требуют детального изучения в каждом конкретном случае.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
- БесчастновМ.В. Взрывобезопасность и противоаварийная защита химико-тех-нологических процессов. М.: Химия, 1983. 427 с.
- Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения: Справ. изд.: в 2 книгах; кн.1/ БаратовА.Н., КорольченкоА.Я., КравчукН.Г. и др. М.: Химия, 1990. 496 с.
- ГОСТ19433-88. Классификация и маркировка опасных грузов. Издательство стандартов, 1993.