Огнеопасность и взрывоопасность грузов

Огнеопасными, или пожароопасными, считаются вещества, способные при возникновении воспламенения к самораспространяющемуся горению. Для возникновения горения необходимо наличие трех основных условий: наличие смеси горючего вещества с окислителем в определенных пропорциях; наличие источника воспламенения, способного нагреть эту смесь до температуры воспламенения; возникновение воспламенения смеси, способного к самоподдерживаемому распространению реакции горения.

Воспламенение и горение могут происходить при определенных концентрациях горючего вещества в воздухе, ограниченных для газов, паров и пыли верхним и нижним концентрационными пределами воспламенения, которые также называют пределами взрываемости. Концентрация паров вещества в воздухе определяется объемными процентами К_об или плотностью паров вещества ρ (кг/м³):

;,

где р_i – давление паров жидкости, Па;

р – давление смеси, Па;

М – молекулярная масса пара, кг/кмоль;

V_t - объем килограмм-молекулы пара или газа при заданной температуре Т и давлении p:

,

Область воспламенения (диапазон между нижним и верхним концентрационными пределами) зависит от свойств вещества, мощности источника воспламенения, наличия примесей, температуры и давления горючей смеси. Наибольшая область воспламенения у ацетилена (2,1÷80,0%) и диборана (0,9÷98), наименьшая — у бензина (1,3 ÷6,0), бутана(1,0÷8,5), фреона-142 (8,5÷14,0), керосина (2,0÷3,0%) и других газов и жидкостей. Опасность вещества тем больше, чем шире область воспламенения и ниже нижний концентрационный предел взрываемости.

Концентрационные пределы взрываемости удобны для характеристики степени пожароопасности газов и пылей. Для горючих жидкостей более удобными являются температурные пределы воспламенения.

Нижнему концентрационному пределу соответствует наименьшая температура жидкости, при которой насыщенные пары жидкости способны воспламениться от кратковременного (до 5 с) действия внешнего источника воспламенения. Такая температура называется температурой вспышки, широко используемой в практике для оценки степени опасности жидкостей. Температура вспышки зависит от свойств жидкости и условий проведения опыта. Существуют два метода определения температуры вспышки: в открытом и закрытом сосуде (тигле). Температура вспышки, определенная в открытом сосуде, выше, чем при определении в закрытом сосуде. Более стабильные результаты дает метод закрытого сосуда.

Взрывоопасными в общем случае считаются грузы, способные вызвать физический или химический взрыв (ядерный взрыв здесь не рассматривается). Физический взрыв в процессе морской транспортировки могут вызвать сжатые и сжиженные газы, перевозящиеся под давлением, достигающим 200 кгс/см² и более (200 даН/см²). При взрыве газов и паров горючих веществ создается давление порядка 10 даН/см² (смесь водорода с кислородом — 6 кгс/см², смесь метана и пропана с воздухом — 7—9 кгс/см².) Взрывчатые вещества (ВВ) создают значительно большее давление — порядка 1ּ10³—3ּ10⁵ даН/см² (пороха — 1—10 тыс. кгс/см²; детонирующие ВВ — 200—300 тыс. кгс/см²).

Возможность химического взрыва определяется четырьмя условиями: экзотермичностью реакции (выделением тепла), выделением большого количества газов и паров, большой скоростью реакции и способностью ее к самораспространению. Невыполнение какого-либо условия означает невозможность взрыва.

В зависимости от механизма протекания химической реакции различают два вида взрывчатого превращения вещества — горение и детонацию. Горением ВВ называют химическую реакцию, при которой энергия передается от горячих продуктов к ближайшим слоям в форме тепла за счет процессов теплопередачи и диффузии газов и паров. Скорость распространения такой реакции зависит от давления. В незамкнутом пространстве горение ВВ может не привести к взрыву. В замкнутом пространстве в результате повышения давления скорость реакции резко увеличивается и происходит взрыв. Взрывчатые вещества, реакция превращения которых — горение, называются метательными.

Детонацией называют химическое превращение ВВ, при котором энергия передается волной сжатия, т. е. ударной волной, распространяющейся со скоростью нескольких тысяч метров в секунду. Это приводит к практически мгновенному взрыву всей массы ВВ. Детонирующие (бризантные) ВВ могут спокойно гореть при атмосферном давлении, но при повышении давления их горение становится неустойчивым и может перейти в детонацию. Взрыв бризантных ВВ трудно возбудить простыми видами внешнего воздействия — удар, трение, пламя, накол. Для детонации бризантных ВВ обычно используют инициирующие ВВ, поэтому их также называют вторичными ВВ. Инициирующие ВВ легко взрываются от простых видов внешнего воздействия — пламени, накола, трения и являются наиболее опасными при хранении и перевозке. Степень опасности грузов ВВ зависит не только от свойств самих веществ, но и от того, в каком количестве и как они упакованы или рассредоточены в соответствующем устройстве или таре, поэтому для транспортных целей они разделяются по степени транспортной опасности.