Металл горит или нет

Обновлено: 05.10.2024

Фраза «горение металлов» у многих вызывает недоумение. Люди далекие от вопросов пожарной безопасности уверены, что металлы не горят. Однако это не совсем так. Некоторые металлы способны не просто гореть, но даже самовоспламеняться.

Основные опасности, которые несут в себе разные металлы:

Алюминий – легкий электропроводный металл с довольно низкой температурой плавления (660°С), в связи с чем при пожаре может произойти разрушение алюминиевых конструкций. Но самым опасным является алюминиевый порошок, который несет в себе угрозу взрыва и может гореть.
Кадмий и многие другие металлы под воздействием высоких температур выделяют токсичные пары. Поэтому тушение горящих металлов следует производить в защитных масках.
Щелочные металлы (натрий, калий, литий) вступают в реакцию с водой, образуя при этом водород и количество теплоты, необходимой для его воспламенения.
Чугун в виде порошка при воздействии высоких температур или огня может взорваться. Искры от чугуна могут спровоцировать возгорание горючих материалов, находящихся вблизи.
Сталь, которая не считается горючим металлом, также может загореться, если она находится в порошкообразном состоянии или в виде опилок.
Титан – прочный металл, основной элемент стальных сплавов. Плавится он при высоких температурах (2000°С) и в больших конструкциях или изделиях не горит. Но маленькие детали из титана вполне могут воспламениться.
Магний – один из главных элементов в легких сплавах, придающий им пластичность и прочность. Гореть могут хлопья и порошок магния. Твердый магний также может воспламениться, но только если его нагреть до температуры выше 650°С.

Как видно, гореть способны в основном измельченные металлы в виде порошка, стружки, опилок. Помимо указанных опасностей, металлы могут также стать причиной травм, ожогов и увечий людей.

Тушение пожаров класса D

Горение класса D происходит на поверхности металла при очень высокой температуре и сильным искрообразованием.

Вода как огнетушащее вещество совершенно не подходит для металлических изделий и порошков, так как многие из них вступают в реакцию с ней, вследствие чего пожар может только усилиться. Также попадание воды на горящий металл может способствовать разбрызгиванию его на людей и окружающие предметы.

Песком также нельзя тушить горящие металлы. Его применение может привести к взаимодействию этих двух материалов и усилить горение.

Для тушения металлов чаще всего используют специальные сухие порошки. Причем для каждого метала необходимо подбирать свой состав.

Горение магния и сплавов на его основе подавляется посредством сухих молотых флюсов, применяемых при их плавке. Флюсы способствуют отделению очага возгорания от воздуха с помощью образующейся жидкой пленки.

Натрий, калий и их сплав тушатся огнетушителями или установками с огнетушащими порошками ПС-1 и ПС-2. Нередко для борьбы с возгоранием этих щелочных металлом используют поваренную соль, аргон и азот.

Горящий натрий можно потушить порошкообразным графитом.

Металлический литий в случае его воспламенения потушить очень непросто. Все самые распространенные огнетушащие вещества для этого не подходят (вода, углекислота, пена и т. д.).

Для устранения возгорания металлического лития были разработаны специальные порошковые смеси ПС-11, ПС-12 и ПС-13. В их основе – различные флюсы и графит с примесями.

Возгорание лития также можно подавить путем вытеснения воздуха из очага горения при помощи аргона.

Пожар класса «D» - горение металлов

Как горит металл и можно ли его защитить?

Для обывателя покажется странным, что металл нужно дополнительно защищать от огня. Действительно, сталь – это изначально негорючий материал. Но что происходит с несущей способностью конструкций под воздействием пламени? Каркас строения складывается, как карточный домик.

Под воздействием огня и высоких температур металлоконструкции ведут себя как вермишель быстрого приготовления, когда в нее вливаешь кипяток.

Металлоконструкции нуждаются в дополнительной защите, прежде всего, для более долгого сохранения несущей способности. Чем дольше здание будет стоять, тем больше шансов спасти жизни людей и сберечь имущество.

Какие металлоконструкции нужно защищать?

Обратимся к федеральному закону №123 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности». Это документ, на который мы ориентируемся в первую очередь и в котором прописаны требования к огнезащите, в том числе металлоконструкций.

Перед вами три основных понятия, которыми мы будем оперировать, говоря об огнезащите металла:

У каждого объекта защиты, другими словами – здания, сооружения, есть степень огнестойкости. Она зависит и от конструктивных особенностей здания, и от функционального назначения, и от многих других факторов.

У каждого металлического элемента здания (несущие колонны, балки, фермы, лестницы) есть предел огнестойкости, который определяется в минутах.

Предел огнестойкости обеспечивается использованием средств огнезащиты. Они, в свою очередь, относятся к разным группам огнезащитной эффективности. За предельное состояние, металлоконструкции в соответствии с СП 2.13130.2020 принимается достижение критической температуры 500 °С опытного образца с нанесенным покрытием.

Группы огнезащитной эффективности

Подробнее рассмотрим группы огнезащитной эффективности средств огнезащиты стальных конструкций.

Самая серьезная группа – первая. Материалы, сертифицированные на эту группу, обеспечивают предел огнестойкости не менее 150 минут. Вторая группа – не менее 120 минут. И так далее по убывающей. Самая «легкая» группа – седьмая, предел огнестойкости не менее 15 минут.

Материал определенный группы огнезащитной эффективности подбирается под требование предела огнестойкости для определенного элемента здания.

Пределы огнестойкости

Рассмотрим таблицу из 123-го Федерального закона. Это таблица по пределам огнестойкости стальных конструкций, отвечающих за общую устойчивость здания.

В левой колонке мы видим степени огнестойкости зданий, их всего 5. Для строительных конструкций каждого типа зданий существуют разные пределы огнестойкости.

К примеру, подробнее остановимся на зданиях I степени огнестойкости. Требования к пределу огнестойкости несущих стен и колонн – R120. То есть конструкции не должны терять несущую способность в течение 120 минут. Если обращаться к предыдущей классификации по группам огнезащитной эффективности, то мы можем использовать для обеспечения этого предела огнестойкости материалы 2 группы.

Наружные несущие стены не должны терять целостность 30 минут, межэтажные перекрытия не должны терять несущую способность, целостность и теплоизолирующую способность в течение 60 минут. Думаю, логика понятна. Буква R обозначает потерю несущей способности, E – потерю целостности и I – потерю теплоизолирующей способности.

Чтобы разобраться глубже, необходимо внимательно изучить и другие таблицы из 123-го ФЗ. Так, вы могли заметить, что в представленной таблице нет требований по пределу огнестойкости до 150 минут, а средства огнезащиты с первой группой огнезащитной эффективности обеспечивают именно этот предел огнестойкости. Он прописан в требованиях к противопожарным преградам.

Виды огнезащиты для металла

Переходим к самому интересному – к видам огнезащиты для металла. Перед вами еще одна непростая схема.

Мы разделили все огнезащитные материалы для металлоконструкций на 4 группы.

Первая группа – это тонкослойные огнезащитные составы. Сюда входят огнезащитные вспучивающиеся краски. Вы еще можете услышать более профессиональный термин – интумесцентные. Чуть позже мы рассмотрим принцип их работы.

Следующая группа – толстослойные огнезащитные составы. Сюда относятся разного рода штукатурки, которые также наносятся на металлоконструкции.

Третий вид – комбинированные огнезащитные составы. Здесь мы говорим о двухступенчатой системе, когда на металлоконструкцию наносится и теплоизолирующий слой, и слой огнезащитной вспучивающейся краски.

Все эти три вида – наносимые материалы. То есть у нас есть какой-то материал – краска, штукатурка - который мы наносим на металлическую поверхность для обеспечения требуемого предела огнестойкости.

И последний вид – это конструктивная огнезащита. Сюда мы относим негорючую минеральную вату, различные плиты и другие материалы, с помощью которых ФОРМИРУЕТСЯ огнезащитный барьер.

На различных конференциях, семинарах с участием экспертов по теме огнезащиты представляются разные классификации. По некоторым из них, штукатурку и комбинированную огнезащиту относят к конструктиву.

Какой вид огнезащиты для металла выбрать?

Как выбрать способ огнезащиты металлоконструкций? Выбор будет зависеть от нескольких факторов.

Первый - приведенная толщина металла. Это очень важный показатель, который влияет на предел огнестойкости. Логика понятна – чем толще металл, тем он устойчивее, тем меньше огнезащиты нужно для обеспечения предела огнестойкости.

Обращаем ваше внимание, что при использовании тонкослойных материалов в зданиях 1 и 2 степени огнестойкости запрещается их нанесение на несущие стальные конструкции с приведенной толщиной металла менее 5,8 мм.

Дальше смотрим на требуемый предел огнестойкости. И выбираем тот огнезащитный материал, который сертифицирован на этот предел. И здесь также не забываем о приведенной толщине металла, эти данные указаны в сертификате.

Также выбор огнезащитного материала зависит от того, как эксплуатируется помещение или здание. Например, в каком-то открытом зале музея вряд ли заказчик разрешит использовать минераловатные плиты на металлических колоннах – это просто неэстетично. Также базальт желательно не использовать в помещениях с повышенной влажностью.

По нормам пожарной безопасности нет разницы, какой конкретно материал используется. Главное, чтобы он обеспечивал необходимый предел огнестойкости. А остальное уже подбирается исходя из внешнего вида, удобств нанесения, пожеланий заказчика и его финансовых возможностей.

Горение металлов и сплавов

Общеизвестна способность к горению щелочных и щелочноземельных металлов (калия, натрия, лития, магния и др.). Однако менее известно, что в отдельных ситуациях, в т.ч. в определенных условиях пожара, способны гореть металлы и сплавы, обычно не считающиеся горючими. Из наиболее распространенных к таковым относятся различные сплавы на основе алюминия, широко применяемые в строительстве, машиностроении и других областях.

Как известно, устойчивость алюминия к окислению обусловлена наличием на его поверхности тонкой (около 0,0002 мм), очень плотной и беспористой пленки окисла. Однако алюминий, нагретый на воздухе до температуры, близкой к точке плавления (660 0 С), все же начинает окисляться далее, при этом скорость окисления существенно увеличивается по мере повышения температуры выше температуры плавления. Необходимо отметить, что реакция алюминия с кислородом экзотермична и сопровождается значительно большим выделением тепла, нежели реакция окисления других металлов (1675 кДж/моль) [93].

Усиливает окисление алюминия присутствие в нем примесей магния, кальция, натрия, кремния, меди. Особенно же легко окисляются при нагревании алюмомагниевые сплавы, на поверхности которых образуются рыхлые окисные пленки [94].

В таблице 1.19 приведены температуры самовоспламенения на воздухе алюмомагниевых сплавов с различным содержанием в сплаве магния.

Температуры самовоспламенения алюмомагниевых сплавов

на воздухе (порошки 0-50 мкм, ДТА)[94]

Содерж. Mg в спла- ве, % масс.	9,1	15,5	20,0	28,0	34,8	45,4	49,9	61,6	75,0	85,0	90,0	95,0
Т _{самовоспл.}, 0 С	не горит

Интересно отметить, что температура самовоспламенения отнюдь не снижается монотонно при увеличении содержания Мg от 0 до 100 %; экстремально низкую температуру самовоспламенения имеют сплавы, содержащие примерно равные части Mg и Al.

Конечно, приведенные данные характеризуют свойства сплавов в мелкодисперсном виде. Как известно, склонность металла (сплава) к воспламенению и температура воспламенения сильно зависят от его агрегатного состояния - чем металл более дисперсен, чем больше поверхность его соприкосновения с воздухом, тем легче прогреть до критической температуры каждую частичку и тем легче идет процесс окисления, вплоть до самовоспламенения. И все же, на крупных пожарах, при больших тепловых потоках отмечались случаи, когда горели не только металлы и сплавы в измельченном состоянии, но и в буквальном смысле металлоконструкции. Такие вещи пожарные наблюдали, например, при горении складов из легких металлических конструкций (алюминиевых сплавов) со сгораемым (пенополиуретановым) утеплителем.

Особую роль здесь может играть среда. Повышенное содержание кислорода резко увеличивает возможность загорания и интенсивность горения любого материала, в том числе металла (сплава). Специалистам это хорошо известно по описаниям пожаров на подводных лодках, в медицинских камерах оксигенальной терапии, на производствах, связанных с потреблением газообразного и (что особенно опасно) жидкого кислорода.

Широко известно, что горение может возникнуть при попадании в кислородный баллон, шланг, трубопровод минерального масла вследствие самовозгорания последнего. Гораздо менее известно, что возникновение горения возможно в результате трения деталей в атмосфере кислорода: при открывании и закрывании вентилей и задвижек, срабатывании клапанов и переключающих устройств, регулировании редукторов, в момент пуска и остановки машин 97. Опасно здесь не только трение металла о металл; при срабатывании отсечных клапанов или резком открытии вентилей возникает высокоскоростной поток кислорода, сопровождающийся формированием волн сжатия, ударных волн и резким возрастанием давления и температуры кислорода [99]. Конечно, указанные процессы, как правило, не обеспечивают выделения тепловой энергии, достаточной для воспламенения непосредственно металла и сплава. На практике загорание последних происходит через цепочку: “тепловыделение - загорание неметаллических материалов, жировых веществ или отложений - загорание металла”. К неметаллическим материалам и изделиям такого рода относятся прокладки из паронита, фибры, резины, фторопласта. Загорание может возникнуть при попадании в ток кислорода сварочного грата, прокатной окалины [95, 100].

О склонности различных металлов и сплавов к горению в токе кислорода можно судить по данным табл. 1.20.

Предельные давления кислорода, при которых

возможно горение различных металлов [95]

(толщина образца - 3 мм, температура - 20 0 С,

образец расположен горизонтально)

Металл (сплав)	Р, Мпа
Сталь Ст3, Ст10	0,02
Алюминий, сплавы АМЦ, АМг	0,1
Медистый чугун	1,1
Нерж.сталь (13 % Cr, 19 %Mn)	1,5
Сталь 3 ´ 13	2,2
Нерж. сталь Х18Н10Т	2,6
Медь, латунь, никель	> 4,2

Из приведенных данных следует, что наиболее склонны к горению в кислороде самые распространенные марки конструкционных сталей (низкоуглеродистые, нелегированные), а также алюминий и сплавы на его основе.

Скорость горения металлов в кислороде зависит от геометрических размеров изделия и давления кислорода. С увеличением размеров и толщины изделия скорость, естественно, падает; с увеличением давления - возрастает. Представление об абсолютных величинах скоростей горения дают сведения, приведенные в таблице 1.21.

Скорости горения металлов и сплавов в кислороде

При давлении газа 1-10 МПа

(образцы толщиной 3 мм, горизонтально расположенные) [95]

Металл (сплав)	U, см/сек
Малоуглеродистая сталь	0,4-1,4
Сталь Х18Н9	1,2-1,7
Медистый чугун	0,4-1,0
Сплав АМЦ	6,9-11,2
Сплав АМг6	7,4 -9,9

Визуальными признаками горения металла (сплава) является разрушение конструкции (предмета) в зоне горения. От выгоревшей детали часто остается ажурный “скелет”. Горение сопровождается разбрызгиванием металла, особенно интенсивным, если оно происходит в токе газа. В этом случае на месте пожара обнаруживаются множественные мелкие частички застывшего металла и окислов металла. Аналогичный разброс частиц происходит при горении электрической дуги, в которой процессы горения металла имеют место наряду с плавлением.

Горение металлов и сплавов на пожаре может вносить существенные коррективы в картину термических поражений, в формирование очаговых и “псевдоочаговых” признаков. По мере возможности это необходимо учитывать. Склонность того или иного металла (сплава) к экзотермическому взаимодействию с кислородом воздуха (горению) может быть установлена экспертом аналитическим путем, например, исследованием пробы металла методом ДТА. Подробнее об этом см. ч. III.

Пожар класса «D» — горение металлов

Огнетушители порошковые для тушения металлов ОПС (з) класса D

Специальный огнетушитель порошковый предназначен для тушения горения металлов и металлосодержащих веществ, разделяется на подклассы пожара:
Огнетушители специального назначения на российском рынке оснащены баллонами и стволами-успокоителями.
Огнестушащее вещество (ОТВ) - специальные порошки, предназначенные для тушения подклассов пожара Д1, Д2 и ДЗ, сертифицированные для этих целей на территории Российской Федерации.

Пожары класса D

Принято считать, что металлы не воспламеняются.
Но в ряде случаев они могут способствовать усилению пожара и пожарной опасности.
Искры от чугуна и стали могут воспламенить находящиеся вблизи горючие материалы.
Размельченные металлы могут легко воспламениться при высоких температурах.
Некоторые металлы, особенно в размельченном виде, при определенных условиях склонны к самовоспламенению.
Щелочные металлы, такие как натрий, калий и литий, бурно реагируют с водой, выделяя водород; при этом образуется теплота, достаточная для воспламенения водорода.
Большинство металлов в форме порошка могут воспламениться подобно облаку пыли, при этом возможен сильный взрыв.
Кроме того, металлы могут стать причиной травм людей, ведущих борьбу с пожаром, в виде ожогов, увечий и отравлений токсичными парами.
Многие металлы, например кадмий, под воздействием высокой температуры, возникающей во время пожара, выделяют ядовитые пары.
Несмотря на то, что токсичность металлов различная, при тушении любых пожаров, связанных с горением металлов, всегда следует пользоваться дыхательными аппаратами.

Характеристики некоторых, металлов

Алюминий.Алюминий - легкий металл, хорошо проводящий электричество. В обычной форме он не представляет никакой опасности в случае возникновения пожара. Его температура плавления достаточно низкая (660 °С), так что при пожаре может произойти разрушение незащищенных элементов конструкций, изготовленных из алюминия. Алюминиевые стружки и опилки горят, а с алюминиевым порошком связана опасность сильного взрыва. Алюминий не может самовоспламеняться и считается нетоксичным.

Чугун и сталь. Эти металлы не считаются горючими. В составе крупных изделий они не горят, но стальная «шерсть» или порошок могут воспламениться, а порошкообразный чугун под воздействием высокой температуры или пламени может взорваться. Чугун плавится при температуре 1535 °С, а обычная конструкционная сталь - при температуре 1430 °С.

Магний. Магний — блестящий белый металл, мягкий, тягучий, способный деформироваться в холодном состоянии. Он используется как основа в легких сплавах для придания им прочности и пластичности. Температура плавления магния 650 °С. Порошок и хлопья магния легко воспламеняются, но в твердом состоянии магний надо нагреть до температуры, превышающей его температуру плавления, прежде чем он воспламенится. Затем он горит очень сильно сверкающим белым пламенем. При нагревании магний бурно реагирует с водой и всеми видами влаги.

Титан. Титан - прочный белый металл, легче стали. Температура плавления титана 2000 °С. Он входит в состав стальных сплавов, обеспечивая возможность применения их при высоких рабочих температурах. В небольших изделиях легко воспламеняется, а его порошок является сильным взрывчатым веществом. Однако большие куски представляют малую пожарную опасность. Титан не считается токсичным.

Обычное местонахождение на судне

Основным материалом, из которого изготовлен корпус судна, является сталь. Для надстроек некоторых судов используется алюминий, а также его сплавы и другие более легкие металлы. Преимущество алюминия заключается в том, что он позволяет уменьшить вес конструкций, а недостатком с точки зрения борьбы с пожаром является сравнительно низкая температура плавления по сравнению со сталью.

Кроме материалов, используемых при постройке самого судна, металлы в различных формах перевозятся на судне в качестве груза. Обычно в отношении размещения металлов в твердой форме никаких ограничений не существует. Что касается порошков металлов, таких как титан, алюминий и магний, то их следует размещать в сухих изолированных районах. То же относится и к таким металлам, как калий и натрий.

Необходимо отметить, что крупногабаритные контейнеры, используемые для перевозки грузов, обычно изготавливаются из алюминия. Стенки этих контейнеров плавятся и трескаются в условиях пожара.

Тушение пожаров класса D

Тушение пожаров, связанных с горением большинства металлов, представляет значительные трудности. Часто эти металлы бурно реагируют с водой, что приводит к распространению пожара и даже взрыву. Если горит небольшое количество металла в ограниченном пространстве, рекомендуется дать возможность ему выгореть до конца. Окружающие поверхности следует защитить, используя воду или другое подходящее огнетушащее вещество.

Для тушения пожаров металлов используют некоторые синтетические жидкости, которых на судне, как правило, не имеется. Определенного успеха при борьбе с такими пожарами позволяет добиться применение имеющихся на судах огнетушителей с универсальным огнетушащим порошком.

С разным успехом для тушения пожаров металлов употребляют песок, графит, различные порошки и соли. Но ни один из способов тушения нельзя считать эффективным для пожаров, связанных с горением любого металла.

Вода и огнетушащие вещества на водяной основе, такие как пена, не должны применяться для тушения пожаров горючих металлов. Вода может вызывать химическую реакцию, сопровождающую-ся взрывом. Даже если химической реакции не происходит, капли воды, попадающие на поверхность расплавленного металла, будут расширяться и разбрызгивать расплавленный металл. Но в некоторых случаях необходимо с осторожностью применять воду: например, при горении больших кусков магния можно подавать воду только на те участки, которые еще не охвачены огнем, для их охлаждения и предупреждения распространения пожара. Воду никогда не следует подавать на сами расплавленные металлы, ее нужно направлять на районы, находящиеся под угрозой распространения пожара. В ряде стран издаются перечни, содержащие технические характеристики горючих металлов, в которых указываются способы тушения пожаров и необходимые огнетушащие вещества. Владельцам, суда которых могут быть использованы для перевозки горючих металлов, рекомендуется иметь такие перечни с указанием физико-химических характеристик этих металлов.

ООО"Тех-Групп" продажа противопожарного оборудования (огнетушители, рукава, пожарный инвентарь, гидранты, противогаз, клапан пожарный, ЗПУ, кронштейн для огнетушителя) возможность поставки в города: Ярославль, Москва, Новгород, Красноярск, Самара, Воронеж, Саратов, Тула, Уфа, Тюмень, Рыбинск, Вологда, Кострома, Иваново, Тверь, Челябинск, Курган, Кемерово, Краснодар, Южно-Сахалинск, Новосибирск, Орел, Удмуртия, Калуга Рязань, Брянск, Муром, Тамбов, Ульяновск, Оренбург, Пермь, Санкт-Петербург, Екатеринбург, Чебоксары, Владимир, Тутаев, Ковров, Иркутск, Владивосток, Казань, Киров, Ижевск, Мурманск, Липецк, Белгород, Курск, Ливны, Елец, Тольятти, Волгодонск, Новоросийск, области, района, купить, куплю, цена, продать, продаю, аренда, Лабытнанги, Ухта, Карелия, Республика, Ростов, Ханты-мансийск, Петрозаводск, Сыктывкар, Абакан, Псков

Читайте также: