Температурой самовоспламенения называется наименьшая температура вещества (или его смеси с воздухом), при которой происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций, приводящее к возникновению пламенного горения.
Температуру воспламенения газов и паров учитывают при:
- классификации газов и паров легковоспламеняющихся жидкостей по группам взрывоопасности для выбора типа электрооборудования (при этом имеют в виду стандартную температуру самовоспламенения);
- выборе температурных условий безопасного применения вещества при нагреве его до высоких температур (при этом используют минимальную температуру самовоспламенения);
- вычислении максимально допустимой температуры нагрева нетеплоизолированных поверхностей технологического, электрического и иного оборудования;
- расследовании причин пожара, если необходимо определить, могло ли самовоспламениться вещество от нагретой поверхности. Предельно допустимая температура безопасного нагрева неизолированных поверхностей технологического, электрического и иного судового оборудования составляет 80% величины температуры самовоспламенения газов или паров (в градусах Цельсия) и не должна превышать минимальной температуры самовоспламенения.
Склонность к самовозгоранию характеризует способность ряда веществ и материалов самовозгораться при нагревании до сравнительно небольших температур или контакте с другими веществами, а также при воздействии тепла, выделяемого микроорганизмами в процессе их жизнедеятельности. В соответствии с этим различают тепловое, химическое и микробиологическое самовозгорание.
Склонность к тепловому самовозгоранию характеризуют температурами самонагревания и тления, а также зависимостью температуры среды, при которой наблюдается самовозгорание. Склонность к самовозгоранию учитывают при разработке пожарно-профилактических мероприятий.
Температурой самонагревания называется наименьшая температура, при которой в веществе или материале возникают практически различные экзотермические процессы окисления, разложения и тому подобное, могущие привести к самовозгоранию.
Температура самовозгорания является наименьшей температурой вещества, нагревание до которой может потенциально представлять пожарную опасность. Температуру самонагревания учитывают при определении условий безопасного длительного (или постоянного) нагрева вещества.
Безопасной температурой нагревания данного вещества или материала (независимо от размеров образца) следует считать температуру, не превышающую 90% величины температуры самонагревания.
Температурой тления называется критическая температура твердого вещества, при которой резко увеличивается скорость процесса самонагревания, что приводит к возникновению очага тления. Температуру тления учитывают при расследовании причин пожаров, определении безопасных условий нагревания твердых материалов и т.д.
Рассмотрим особенности протекания процесса окисления самовозгорающихся веществ растительного происхождения, ископаемых углей, масла и жира, химических веществ и смесей.
К числу самовозгорающихся веществ растительного происхождения относят растительные масла, муку, сено, жмыхи, хлопок в кипах и др. Особенно подвержены самовозгоранию влажные растительные продукты, в которых продолжается жизнедеятельность микроорганизмов. Наличие влаги в растительных продуктах при определенных температурах сопровождается размножением микроорганизмов, интенсификация жизнедеятельности которых вызывает повышение температуры. Растительные продукты - плохие проводники тепла, поэтому в них происходит дальнейшее повышение температуры.
При благоприятных для аккумуляции тепла условиях (значительная масса растительного продукта, например сено или жмых в трюме) температура может достигнуть 70° С.
При этой температуре микроорганизмы гибнут, а их разложение сопровождается дальнейшим повышением температуры с образованием пористого угля, который способен поглощать пары и газы в большом объеме. Этот процесс также сопровождается выделением тепла и постепенным повышением температуры до 100 - 130° С, при которой происходит распад новых соединений с образованием пористого угля. При температуре 200° С разлагается клетчатка, входящая в состав растительных продуктов, и образуется новый вид угля, способный интенсивно окислятся. Процесс окисления угля приводит к дальнейшему повышению температуры вплоть до возникновения горения.
Самовозгораться способен и уголь, получаемый при термическом разложении целлюлозных материалов, например, древесный уголь. Этот уголь способен самовозгораться тогда, когда он только что изготовлен. С течением времени способность поглощать пары, и газы уменьшается, вследствие чего древесный уголь, длительное время находившийся на воздухе, теряет склонность к самовозгоранию.
Ископаемый уголь некоторых видов (бурый каменный) способен самовозгораться.
Причинами его самовозгорания являются: способность окисляться при низких температурах и поглощать кислород воздуха и другие газы или пары. Но главной причиной самовозгорания является окисление угля. Поглощение углем паров и газов также сопровождается повышением температуры. Наибольшей поглотительной способностью обладает молодой уголь, содержащий влагу. Так, бурый свежедобытый уголь содержит 10-20% гигроскопической влаги, а тощий -примерно 1%, поэтому последний более устойчив к самовозгоранию. Повышение влаги вызывает повышение температуры угля до 60-75° С, а дальнейшее выделение тепла происходит за счет окисления органической массы.
Развитие процесса самовозгорания ископаемого угля зависит от степени его измельченности: чем мельче уголь, тем больше поверхность поглощения и окисления, больше скорость их протекания, тем больше выделяется тепла.
Нередко причиной пожара является самовозгорание жиров и масел минерального, растительного или животного происхождения, которыми пропитаны волокнистые материалы и ткани.
Минеральные масла (машинное, соляровое, трансформаторное) представляют собой смесь предельных углеводородов и в чистом виде самовозгораться не могут. Самовозгорание их возможно при наличии примесей растительных масел. Растительные масла (конопляное, льняное, подсолнечное, хлопковое) и масла животного происхождения (сливочное) представляет собой смесь глицеридов жирных кислот.
Самовозгорание масел и жиров возникает при наличии в их составе химических соединений, большой поверхности окисления и малой теплоотдаче, определенном соотношении количества масел и пропитанного ими материала, определенной его плотности. Склонны к самовозгоранию и олифы, приготовляемые из льняного масла, а также отходы и остатки некоторых нитролаков.
Чем больше поверхность окисления, тем больше возможность самовозгорания масел. С этой точки зрения и жиры способны самовозгораться, только будучи распределенными, на большей поверхности. Поэтому самовозгорание жиров и масел в бутылях или резервуарах не происходит. Наиболее благоприятные условия для развития окислительных процессов создаются в тех случаях, когда промасленные материалы сложены в кучи или кипы, которые примыкают одна к другой, а также к нагретым поверхностям.
О склонности масла или жира к самовозгоранию судят по его йодному числу, используя свойство галоидов взаимодействовать с непредельными соединениями, присоединяясь по месту двойных связей. Йодным числом называется количество йода в граммах, поглощенное 100 г испытываемого масла или жира. Чем большее йодное число, тем больше в этом масле непредельных соединений, тем больше склонно оно к самовозгоранию.
Многие химические вещества и их смеси при соприкосновении с воздухом или влагой способны самонагреваться. Эти процессы нередко заканчиваются самовозгоранием. По способности к самовозгоранию химические вещества подразделяют на три группы.
Вещества, самовозгорающиеся при соприкосновении с воздухом: активированный уголь, фосфор белый, растительные масла и жиры, сернистые металлы, алюминиевый порошок, карбид щелочных металлов, порошкообразные железо, цинк и др.
Окисление некоторых веществ этой группы вызывается их взаимодействием с водяными парами воздуха. Окисление сопровождается выделением большого количества теплоты. Окисление некоторых веществ протекает настолько быстро, что вскоре переходит в горение или взрыв. Для других веществ, процессы самонагревания продолжаются длительное время.
Например, процесс самовозгорания белого фосфора заканчивается горением через несколько десятков секунд, а процесс самовозгорания свежеприготовленного активированного угля продолжается несколько дней.
Вещества, вызывающие горение при взаимодействии их с водой: щелочные металлы и их карбиды, окись кальция (негашеная известь), перекись натрия, фосфористый кальций, фосфористый натрий и др.
Взаимодействие щелочных металлов с водой или влагой воздуха сопровождается выделением водорода, который воспламеняется за счет теплоты реакции. Попадание на негашеную известь небольшого количества воды вызывает самонагревание, заканчивающееся сильным разогревом (до свечения), поэтому находящиеся поблизости горючие материалы могут воспламениться.
Вещества, самовозгорающиеся при соединении одного с другим: так, воздействие азотной кислоты на древесину, бумагу, ткань, скипидар и эфирные масла вызывают воспламенение последних; хромовый ангидрид воспламеняет спирты, эфиры и органические кислоты. Ацетилен, водород, метан, этилен самовозгораются в атмосфере хлора на дневном свету; измельченное железо (опилки) самовозгораются в атмосфере хлора; карбиды щелочных металлов воспламеняется в атмосфере хлора и двуокиси углерода.
Свойством самовозгорания обладают некоторые материалы, применяемые в повседневных судовых работах, а также отдельные грузы.
Возможно самовозгорание ветоши, пакли, парусины, постельных принадлежностей, одеял и других абсорбирующих (поглощающих) материалов, хранящихся во влажном виде навалом, в тюках или связках. Вероятность самовозгорания сильно возрастает в том случае, если эти материалы пропитаны органическими, растительными маслами или животными жирами. Например, при хранении промасленной ветоши в теплом плохо проветриваемом помещении масло начинает окисляться, выделяется теплота, которая активизирует процесс окисления. Температура ветоши растет, она воспламеняется — возникает очаг пожара.
Самовозгоранию подвержены и некоторые грузы: уголь, кормовая мука, хлопок, рыбий жир, арахис, ткани всех видов, пропитанные лаком, и другие грузы подкласса 4.2. IMDG - CODE/.
Отмечены случаи самовозгорания промасленных металлических опилок и деревянных конструкций при длительном воздействии на них низкотемпературных источников теплоты. В начальной стадии дерево постепенно обугливается, а затем воспламеняется образовавшийся древесный уголь, температура воспламенения которого значительно ниже, чем у дерева.
Металлические порошки магния, титана, циркония и кальция в присутствии воздуха и влаги быстро окисляются, в определенных условиях это может привести к самовозгоранию.
Перед укладкой на хранение все самовозгорающиеся материалы должны быть очищены и просушены. Промасленную ветошь следует хранить в специальном металлическом ящике и своевременно удалять из машинного помещения. Свежеокрашенную парусину нельзя хранить в сложенном виде или в плохо проветриваемом помещении.
Литература
Безопасность жизнедеятельности и выживание на море – Колегаев М.А. Иванов Б.Н. Басанец Н.Г. [2008]
