Статьи

АНАЛИЗ НОРМАТИВНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ПОРОШКОВЫХ СОСТАВОВ И ОГНЕТУШИТЕЛЕЙ В РОССИИ И ЗА РУБЕЖОМ

Краснов Е.В. к.т.н., Вайсман М.Н. к.т.н., Смирнов С.А. к.т.н., Смирнов А.С. к.т.н., ЗАО "Экохиммаш",
г. Буй, ул. Чапаева 1, (49435) 4-41-42, www.ecochim.ru 

Целью работы стал аналитический обзор различий в нормативных документах России, Европы, Северной Америки на огнетушащие порошки класса ABC и АВСЕ, переносные и передвижные огнетушители. Со времени выхода в свет отечественных нормативов в мировой практике накоплен дополнительный опыт, и его анализ стал основой для предложений по корректировке действующих в России норм с целью их совершенствования.

Порошковое пожаротушение является одним из распространенных способов локализации возгорания. Это обусловлено рядом преимуществ порошковых огнетушителей: универсальность применения, широкий температурный интервал работы, тушение приборов под напряжением, низкая токсичность.

Производители порошковых огнетушителей в Европе систематически повышают огнетушащую эффективность порошковых составов на основе фосфатов аммония. Так, в работе были проанализированы требования по минимальным модельным очагам класса А и В для России и Европы. Сопоставление проводилось между массой огнетушащего вещества (ОТВ) и минимальной площадью горящей поверхности модельного очага (м2), которую порошок должен потушить. Результаты сравнения наглядно показывают отставание требований по огнетушащей эффективности отечественных порошковых огнетушителей от европейских аналогов.                                                                         
                                                                           

Таблица №1. Площадь минимального модельного очага по классу А

 

Таблица №2. Площадь минимального модельного очага по классу В

Вес ОТВ, кг.

ГОСТ Р 51057-2001 ГОСТ Р 51017-2009

EN 3 -7:2004

 

Вес ОТВ, кг.

ГОСТ Р 51057-2001 ГОСТ Р 51017-2009

EN 3 - 7:2004

1

2,4 м2*

4,8 м2

 

1

0,4 м2

0,7 м2

2

3,6 м2

7,6 м2

 

2

0,7 м2

1,1 м2

3

4,7 м2

12,2 м2

 

3

1,1 м2

1,7 м2

4

9,4 м2

12,2 м2

 

4

1,7 м2

2,2 м2

6

13,9 м2

19,8 м2

 

6

2,8 м2

3,6 м2

12

18,7 м2

40,2 м2

 

7

3,6 м2

Не регламентируется

- так как размеры, формы и маркировки очагов в различных странах различаются, здесь и далее авторы сопоставляют модельные очаги через площади горящей поверхности.

 

8

4,5 м2

Не регламентируется

9

4,5 м2

4,5 м2

12

5,8 м2

5,8 м2

По фактическим данным, ряд иностранных производителей огнетушащих порошков и огнетушителей заявляют еще более высокую огнетушащую эффективность для своих продуктов. Так, например огнетушитель немецкого производителя с 6 кг. ОТВ должен тушить 40 м2 модельного очага класса А. В тоже время, отечественный рынок не показывает заинтересованности в появлении огнетушителей, превосходящих по эффективности требования ГОСТа. В связи с этим, необходимо акцентировать внимание на различиях в уровне требований к огнетушащему порошку по классу А и В, предъявляемых в России и Европе. 

Таблица №3. Минимальный модельный очаг и огнетушитель для идентификации огнетушащего порошка по классам А и В

ГОСТ Р 53280.4-2009

EN 615:2009

ОП -3

1А (площадь
поверхности 4,7 м2)

ОП-6

ОП-9

21А (площадь поверхности 19,8 м2) 27А (площадь поверхности 25,3 м2)

ОП - 3 (расход порошка на тушение
не более 1,7 кг)

55В (площадь
поверхности 1,7 м2)

ОП -6

ОП -9

113В (площадь поверхности 3,6 м2) 144В (площадь поверхности 4,5 м2)

 Наиболее распространенной моделью порошкового огнетушителя на рынке РФ является ОП-4. В настоящее время ОП-4 должен проверяться на модельных очагах 2А (площадь поверхности 9,4 м2) и 55В (площадь поверхности 1,7 м2). Считаем необходимым заострить внимание на серьезнейшем несоответствии между условиями тестирования огнетушащих порошков и огнетушителей по классу А. Так, огнетушащий порошок класса ВС при профессиональной работе оператора способен из огнетушителя ОП-3 затушить регламентируемый модельный очаг 1А (площадь поверхности 4,7 м2). Таким образом, огнетушащий порошок класса ВС, вследствие низких нормативных требований, выполняет норматив для класса А. 

Используя эту нормативную лазейку, ряд производителей огнетушащих порошков поставляет на рынок относительно низкокачественный порошок класса ВС под видом высококачественного порошка класса ABC, чем вводит в заблуждение и производителей огнетушителей и конечных покупателей. Заряженные таким порошком огнетушители (начиная с ОП-4) не могут потушить нормативные минимальные модельные очаги по классу А (2А площадь поверхности 9,4 м2), что и было неоднократно продемонстрировано на всероссийских огневых испытаниях порошковых огнетушителей.

Для повышения качества российских огнетушащих порошков и, как следствие огнетушителей, предлагаем для проверки огнетушащего порошка на способность тушения очагов класса А и В использовать ОП-4, как самый широко используемый в России огнетушитель, и модельные очаги ЗА (площадь поверхности 13,9 м2) и 70В (площадь поверхности 2,2 м2). Кроме стимулирования роста качества средств первичного пожаротушения, данное решение позволит устранить нормативную лазейку для низкокачественных огнетушащих порошков.

При анализе нормативов Европы и Северной Америки выявлено, что развитие иностранных порошковых составов и огнетушителей напрямую связано с повышением требований нормативной документации и их детализацией. Одним из важнейших факторов при проведении огневых испытаний по классу А следует признать влажность древесины.

 Таблица № 4. Древесина и её влажность для модельного очага по классу А

Норматив

ГОСТ Р 53280.4-

2009 (огн. порошок)

ГОСТ Р 51057-2001 ГОСТ Р 51017-2009 (огнетушитель)

EN 3 — 7:2004

CAN/ULC-S508-02

ISO 7202-87

Вид дерева

Хвойная порода по ГОСТ 8486

Хвойные породы не ниже 3-го сорта по ГОСТ 8486

Сосна

Хвойные породы

Виды, подвиды или гибриды сосны, пихты

Размер бруска

Сечение 39±1 мм

Сечение 40±1 мм

Сечение 39±2 мм

Сечение 38*38мм или 38*89 мм

Сечение 39±2 мм

Плотность древесины

Не регламентируется

Не регламентируется

Плотность древесины от 400 кг/ м3 до 650 кг/м3.

Не регламентируется

Плотность древесины от 450 кг/м3 до 550 кг/м3.

Влажность

10-14%

10-20%

10-15%

9 -13%

9 - 13%

 В работах (8, 9) подробно описан механизм горения древесины и существующие различия этого процесса. Так, справедливо отмечается показатель низшей теплоты сгорания, как объективная характеристика горения, в частности, древесины. Для модельных очагов класса А характерна практически не контролируемая вариабельность в процессе горения. Основной причиной различий в скорости горения казалось бы, одинаковых модельных очагов на практике является влага древесины. Многочисленные опыты показывают, что при одном и том же времени горения очага (8 мин.) результат горения модельного очага класса А с влажностью древесины 9% и 15% существенно различаются.

Для сопоставления различных модельных очагов и снижения вариативности условий проведения огневых экспериментов считаем разумным установить диапазон влажности древесины равным 10 - 14%, и обязать контролировать его при подготовке и проведении испытаний с помощью портативных влагомеров.

Не менее важным фактором влияющим на повторяемость и объективность огневых испытаний следует признать скорость ветра. Ветровой поток (скорость, порывистость, смена направления) напрямую влияет на равномерность горения очага класса А и форму пламени очага класса В.

 Таблица №5. Требования по допустимой скорости ветра при модельных испытаниях по тушению очагов класса А и В и конструкции очага по классу А

Условия испытаний

ГОСТ Р 53280.4-2009 (огн.порошок)

ГОСТ Р 51057-2001 ГОСТ Р 51017-2009 (огнетушитель)

EN 3 - 7:2004

CAN/U LC-S508-02

ISO 7202-87

Скорость ветра в помещении

Не регламентируется

Не более 5 м/с

Не более 0,2 м/с

Не регламентируется

Класс А в испытательной камере без сквозняков

Скорость ветра на улице

Не более 3 м/с

Не более 5 м/с

Не более 3 м/с

1,4 — 3,6 м/с с порывами до 4,4 м/с.

Класс В не ниже 1 м/с и не выше 3 м/с

Соединение деревянных брусков в модельном очаге класса А

Не регламентируется

Допускается скреплять для прочности скобами и гвоздями

Не

регламентируется

Бруски образующие внешние углы штабеля скрепляются, чтобы обеспечить устойчивость конструкции под напором струи ОТВ из огнетушителя.

Не

регламентируется







 Для модельного очага класса А при скорости ветра больше 3 м/с наблюдается неравномерность горения модельного очага, и, как следствие, снижение площади горящей древесины и снижение ранга очага. Для очага класса В ветер прижимает пламя к земле и облегчает оператору задачу "отрыва" пламени. В каждом из приведенных примеров фактический ранг модельного очага становится ниже заявляемого. Мы уверены, что для повторяемости условий огневых испытаний крайне важно стабилизировать данный фактор. Решить эту задачу возможно двумя корректировками нормативов:

1. Следует снизить максимальную скорость ветра (в нормативах) до 3 м/с.

2. Следует дополнить нормативные условия проведения испытаний обязательным требованием по наличию испытательной камеры. Данное сооружение следует выполнить по предложенным в европейских или канадских нормах размерам, но без крыши, что позволит снизить высоту сооружения до 7 м. и исключит тепловое воздействие на конструкции крыши. Воспроизводимость огневых испытаний в подобной камере возрастает на порядок.

 Таблица №6. Рекомендуемые геометрические параметры камеры для огневых испытаний

ГОСТ Р 53280.4-2009 (огн.порошок)

ГОСТ Р 51057-2001 (огнетушитель)

ГОСТ Р 51017-2009 (огнетушитель)

EN 3 — 7:2004

CAN/ULC-S508-02

Объем не менее 1000 м3

Специальное помещение

Объем не менее 1600 м3

До 3541 м3 *

До 10А (площадь поверхности 46 м2) и 20В (площадь поверхности 4,65 м2) включительно только в помещении объем не менее 1600 м3 Высота ~ 7,5 м.

Высота
не менее 10 м

Не регламентируется

Высота
не менее 7 м

До 15 м

* Геометрия приводится для каждого размера очага

С очага 20А и 20В (площадь поверхности 7 м2) вне помещения.

 Немаловажно и требование иностранных норм скреплять бруски для модельного очага по классу А. В этом случае бруски достаточно жестко фиксируются и при горении очага, ветровой нагрузке или давления струи огнетушащего порошка не происходит взаимного движения брусков, а значит, не добавляется новая поверхность горения, как правило, достаточно труднодоступная для тушения. Таким образом, заявленный ранг модельного очага сохраняется в течение всего эксперимента.

По влиянию на процесс горения временной фактор столь же важен, как и описанная выше влажность материала. Действительно время горения очага в отечественных нормах описано диапазоном, и зачастую конкретная величина выбирается организаторами по минимуму. Очень интересны в этой связи рекомендации канадского стандарта. Так как процесс горения это многофакторный процесс, то оценить скорость горения уместно через величины тепловых мощностей (проблематичен вопрос с выбором точки контроля) или через уменьшение массы горящего очага как обратную зависимость от выделяющейся тепловой мощности.

 Таблица №7. Время горения модельного очага по классу А

ГОСТ Р 53280.4-2009 (огн.порошок)

ГОСТ Р 51057-2001 ГОСТ Р 51017-2009 (огнетушитель)

EN 3 - 7:2004

CAN/ULC-S508-02

7 ± 1 мин. без учета времени горения бензина

9 ± 1 мин.

8 мин.

Уменьшение массы очага до 55 ± 1% от первоначальной массы для очагов 1А - 10А

Уменьшение массы очага до 65 ± 1% от первоначальной массы для очагов от 20А или через 8:30 мин.

 Полагаем, что при уменьшении диапазона влажности древесины и снижении нормативной ветровой нагрузки достаточно принять время общее горения очага класса А равным 8 мин (с учетом горения бензина 2 мин). Для исключения прочих факторов (метеоусловия, химический состав древесины и пр.) и повышения воспроизводимости огневых испытаний имеет смысл исследовать кинетику горения очага через кинетику изменения массы очага и в ближайшем будущем подготовить доклад по данной тематике с последующими рекомендациями к изменению отечественных стандартов.

Следует отдельно отметить ряд показателей огнетушащих порошков, регламентируемых нормами. Так европейские нормы отличаются от отечественных с одной стороны более узкими диапазонами характеристик (например влажность), с другой стороны большей информацией о порошке и приближением характеристик огнетушащего порошка к рыночным реалиям. Например, в настоящее время огнетушащие порошки общего назначения класса АБСЕ имеют насыпную плотность неуплотненного порошка в диапазонах 870±70 кг/м3. Плотность равная или ниже 800 кг/м3 не устраивает потребителей, так-как влечет увеличение затрат на производство огнетушителей. Реалии отечественного рынка таковы, что первичным на рынке порошковых огнетушителей остаются себестоимость огнетушителя, а не его эффективность. 

 Таблица №8. Значения параметров огнетушащих порошков.

Параметр

ГОСТ Р 53280.4-2009 (огн.порошок)

EN 615:2009

ISO 7202-87

Кажущаяся плотность неуплотненного порошка

Не менее700 кг/м3

±70 кг/м3 от заявленной величины

±100 кг/м3 от заявленной величины

Массовая доля влаги не более, %

0,35

0,25

Не регламентируется

Способность к

водоотталкиванию не менее,

мин.

120 (Порошки не должны полностью впитывать капли воды))

120±5 (Две капли из трех скатываются при наклоне стаканчика)

120±5 (Капли не должны быть полностью абсорбированы порошком)

Не должно наблюдаться поглощения капель воды. Катание капель при наклоне поверхности через 60 мин.

Заявление химического состава

Более 75%

Не менее 90%

Более 75%

 Полагаем, что для уменьшения противоречий следует оставить в ГОСТ Р 53280.4-2009 только одно определение соответствия огнетушащего порошка по показателю водоотта л кивания (Порошки не должны полностью впитывать капли воды в течение не менее 120 мин).

В таблицах №9 и 10 представлена сравнительная информация по способам и условиям тушения модельных очагов по классам А и В, а также требованиям к количеству экспериментов.

 Таблица №9. Способы и условия тушения модельного очага по классу А

Параметр

ГОСТ Р 53280.4-2009

(огн. порошок)

ГОСТ Р

51057- 2001 (огнетушитель)

ГОСТ Р

51017-2009 (огнетушитель)

EN 3 — 7:2004

CAN/ULC-S508-02

ISO 7202-87

Ограничения

работы

оператора

Начальное расстояние до очага 0,5-1,5 м. Кроме одной из боковой сторон поверхности штабеля

Кроме одной из боковой сторон и нижней поверхности штабеля

Без

ограничений

Начальное расстояние 1,8 м. Затем без ограничений

Струя должна быть непрерывной

Начальное расстояние 1,8 м. Кроме одной из боковой сторон.

Условие тушения модельного очага

Отсутствие возгорания в течение 10 мин.

Отсутствие возгорания с последующим устойчивым горением штабеля в течение наблюдений 10 мин.

В течение 3 мин.

наблюдений, новых очагов горения не возникает

Возгорание находится под контролем. Не возникновение или затухание в течение 15 мин. После полного опорожнения огнетушителя

Отсутствие открытого пламени и повторного воспламенения в течение 15 мин.

Достаточное

количество

положительных испытаний

2 из 3

2 из 3

2 из 3-х, одной серии

Соответствие классу 2 из 3

Первая заявка (класса, ранга, огнетушителя) три подряд.

2 из 3-х, одной серии

Общее

количество

испытаний

Три

параллельных определения

Тушение не менее трех раз

Тушение три раза

Серия из 3-х испытаний

Не более 6, без замены оператора или техники.

Не

регламентируется

 

По классу А полагаем разумным требование о наблюдении за затушенным очагом в течение 3-мин. По нашему опыту именно такое время показательно при огневых испытаниях.

По классу В полагаем существующие нормы справедливыми. Предлагаем лишь в ГОСТ Р 53280.4-2009 прописать более четко требования к бензину. Предлагаемый в настоящее время Нормаль-80 купить на заправках становится практически невозможно. Также в этом ГОСТе предлагаем исключить норму регламентирующую расход ОТВ на 1 м2 поверхности горения.

 Таблица №10. Способы и условия тушения модельного очага по классу В

Параметр

ГОСТ Р 53280.4-2009

(огн. порошок)

ГОСТ Р51057- 2001

ГОСТ Р 51017-2009

(огнетушитель)

EN 3 - 7:2004

CAN/ULC-S508-02

ISO 7202-87

Обновление топлива

Не регламентируется

После каждого испытания выжигается горючее, охлаждают противень

В каждой серии как минимум один очаг после  новым наполнении емкости водой и горючим веществом

Вид топлива

Бензин Нормаль-80 по ГОСТ Р 51105

Бензин по ГОСТ Р 51105 (предпочтение бензину с более низким октановым числом)

Промышленный гептан

Технический гептан

Алифатический жидкий углеводород с нач.темп-рой кипения > 88 гр.С и кон. тем-рой кипения < 105 гр.С

Ограничения

работы

оператора

Начальное расстояние до очага 2,0 ± 0,5 м. Расход ОТВ не более 1 кг/м2

Запрещается заступать внутрь модельного очага

Без ограничений

Не должен перегибаться или вытягивать руки через край противня

Начальное расстояние до очага не менее 1,5 м. Не должен наступать на противень

Отдельно рассматривалось влияние сечения насадка-распылителя на тактику оператора при проведении огневых испытаний. В результате многочисленных натурных экспериментов было выявлено два важных факта:

Во-первых, при проведении огневых испытаний по классу А сечение насадка-распылителя напрямую влияет лишь на тактику тушения оператора. Результативность тушения, кроме тактики оператора, во многом определяется экономичностью расхода ОТВ и точностью регулировки этого расхода через ЗПУ. Считаем именно площадь сечения насадка-распылителя определяющим в параметре расхода ОТВ, а соответственно и в результативности испытаний.

Во-вторых, при проведении огневых испытаний по классу В сечение насадка-распылителя напрямую влияет на форму и концентрацию струи ОТВ. При этом предпочтительнее так называемые "щелевые" насадки распылители. Эти насадки формируют плоский факел ОТВ, с одной стороны перекрывающий по ширине модельный очаг (с круглой насадкой это сделать намного сложнее), а с другой стороны, позволяющий оператору эффективно "оторвать" пламя и потушить очаг.Полагаем данные наблюдения важными при обсуждении требований нормативов относительно формы и сечения насадка- распылителя порошкового огнетушителя.

На основании вышеприведенного анализа, в данном докладе были сформированы предложения по совершенствованию отечественной нормативной документации в области порошкового пожаротушения. Следствием этого, предполагается увеличение огнетушащей эффективности отечественных порошковых огнетушителей.

 Предложения по совершенствованию отечественной нормативной документации в области порошкового пожаротушения:

1.    В ГОСТе Р 53280.4-2009 для проверки огнетушащего порошка на способность тушения очагов класса А и В использовать ОП-4 и модельные очаги ЗА (площадь поверхности 13,9 м2) и 70В (площадь поверхности 2,2 м2).

2.    В ГОСТе Р 51057-2001 и ГОСТ Р 51017-2009 на один шаг повысить ранги минимальных модельных очагов по классам А и В для всех порошковых огнетушителей (например с 2А до ЗА).

3.    В ГОСТе Р 51057-2001 и ГОСТе Р 51017-2009 установить диапазон влажности древесины для огневых испытаний по классу А равным 10 — 14%, и обязать контролировать его при подготовке и проведении испытаний с помощью портативных влагомеров.

4.    В ГОСТе Р 51057-2001 и ГОСТе Р 51017-2009 установить максимальную скорость ветра при огневых испытаниях до 3 м/с.

5.    В ГОСТе Р 53280.4-2009, ГОСТе Р 51057-2001 и ГОСТе Р 51017-2009 установить обязательное требование для проведения испытаний - наличие испытательной камеры. Данное сооружение выполнить по предложенным в канадских нормах размерам, но без крыши, что позволит снизить высоту сооружения до 7 м. и исключит тепловое воздействие на конструкции крыши.

6.    В ГОСТе Р 53280.4-2009, ГОСТе Р 51057-2001 и ГОСТе Р 51017-2009 установить обязательное требование - скреплять бруски скобами или гвоздями при проведении огневых испытаний по классу А.

7.    В ГОСТе Р 53280.4-2009, ГОСТе Р 51057-2001 и ГОСТе Р 51017-2009 принять полное время горения очага класса А на огневых испытаниях равным 8 мин (с учетом горения бензина 2 мин).

8.    В ГОСТе Р 53280.4-2009, ГОСТе Р 51057-2001 и ГОСТе Р 51017-2009 при огневых испытаниях по классу А, принять время наблюдении за отсутствием возгорания затушенного очага, равным 3 мин.9. В ГОСТе Р 53280.4-2009 отменить минимальную насыпную плотность неуплотненного огнетушащего порошка и регламентировать лишь диапазон от заявленной производителем величины (например ±70 кг/м3).

ю. В ГОСТе Р 53280.4-2009 определить соответствие огнетушащего порошка по показателю водоотталкивания следующим образом - "Порошки не должны полностью впитывать капли воды в течение не менее 120 мин".

11.  В ГОСТе Р 53280.4-2009 изложить требования к топливу, учитывающие современные реалии.

12.  В ГОСТе Р 53280.4-2009 исключить норму, регламентирующую расход ОТВ на 1 м2 поверхности горения.

13.  Рекомендовать в ГОСТе Р 51057-2001 и ГОСТе Р 51017-2009 использование насадка-распылителя "щелевого" типа.

14.  Исследовать кинетику горения очага через кинетику изменения массы очага после чего в ГОСТе Р 51057-2001 и ГОСТе Р 51017-2009 регламентировать осуществление контроля за огневыми испытаниями по классу А с помощью тензометрической системы.

 

Список литературы:

1.    ГОСТ Р 53280.4-2009 Установки пожаротушения автоматические. Огнетушащие вещества. Часть 4. Порошки огнетушащие общего назначения. Общие технические требования и методы испытания. :М. Стандартинформ, 2009, 18 стр.

2.    ГОСТ Р 51057-2001 Техника пожарная. Огнетушители переносные. Общие технические требования. Методы испытания. :М. Госстандарт России, 2001, 44 стр.

3.    ГОСТ Р 51017-2009 Техника пожарная. Огнетушители передвижные. Общие технические требования. Методы испытания. :М. Стандартинформ, 2009, 41 стр.

4.    Переносные огнетушители — Часть 7: Технические характеристики, требования к эксплуатационным характеристикам и методы испытаний; Германская редакция EN 3-7:2004+А1:2007. :Beuth Verlag GmbHBerlin, 2007, 58 стр.

5.    Противопожарная защита — Средства пожаротушения — Требования к огнетушащим порошкам (за исключением огнетушащих порошков для класса пожаров D); Германская редакция EN 615:2009. :Beuth Verlag GmbHBerlin, 2009, 31 стр.

6.    Стандарт классификации огнетушителей и испытания их огнетушащей способности CAN/ULC-S508-02. :OntarioULC, 2009, 54 стр.

7.    ISO 7202-87 Противопожарная защита. Огнетушащие вещества. Порошки. :1990, 15 стр.

8.    Горение древесины и ее пожароопасные свойства. Монография,- Асеева P.M., Серков Б.В., Сивенков А.Б., 2010, 262 стр.

9.    Горение и пожарная опасность древесины,- Асеева P.M., Серков Б.Б., Сивенков А.Б. :Пожаровзрывобезопасность, 2012, т.21, №1, 14 стр.