Спосіб гасіння металів
Винахід відноситься до гасіння металів, що горять. Спосіб гасіння металів здійснюють шляхом обробки вогнища пожежі вогнегасним засобом, в якому як вогнегасний засіб використовують склад, що складається з ціанурату меламіну, взятого в кількості 10-60 мас.%, і високотемпературної добавки. Вибір високотемпературної добавки здійснюється з наступного ряду речовин: оксиди алюмінію, магнію, титану, кремнію, калію хлориду, натрію, магнію, нітриди бору, алюмінію, кремнію, графіт. Застосування способу забезпечує гасіння лужних і лужноземельних металів, що горять, при зниженому в 1,5-2 рази витраті складу в порівнянні зі складами на основі зазначених високотемпературних добавок. 4 з.п.ф-ли, 1 табл.
Винахід відноситься до протипожежної техніки, а саме до способів гасіння гарячих металів, і може бути застосовано при гасінні лужноземельних металів, наприклад, алюмінію, магнію та їх сплавів, або лужних металів, зокрема натрію.
Відомі способи гасіння металів шляхом обробки вогнища пожежі вогнегасним засобом. Як вогнегасні засоби відомо застосування (див., наприклад, Баратов А. Н., Вогман Л.П. Вогнегасні порошкові склади. - М.: Стройиздат, 1982) вогнегасних порошків на основі карбонату натрію (склад ПС ОСТ 6-18-175 -76 з вогнегасною здатністю 30 - 40 кг на 1 м 2 поверхні, що горить, хлоридів калію і натрію (склад ПГС ТУ 18-18.0-78 з вогнегасною здатністю 25 - 30 кг/м 2 , склад ПХ ТУ 6-18-12. 78 з вогнегасною здатністю 30-40 кг/м 2 ), окису алюмінію (глинозем ГОСТ 6912-74 з вогнегасною здатністю 50 кг/м 2 ).
Обробка осередку пожежі цими складами забезпечує припинення горіння шляхом ізоляції поверхні металу від навколишнього осередку повітря. Вибір компонентів вогнегасного засобу здійснюється виходячи зз умови відсутності хімічних реакцій з металом, що горить.
Зазначені порошкові засоби гасіння мають недолік, що виражається в необхідності великої (від 25 до 50 кг/м 2 ) їх витрати на гасіння 1 м 2 поверхні, що горить, так як при менших витратах тонкі шари цих порошкових складів не забезпечують формування ефективної газонепроникної поверхні.
Відомий спосіб гасіння палаючих металів шляхом обробки вогнища пожежі вогнегасним засобом, в якому використовується розширений графіт або його комплекси, що розкладаються при температурі горіння з виділенням розширеного графіту (патент СРСР "Спосіб гасіння металів", N 686598, опубл. 15.09.79, кл. 62 D 1/00). Цей засіб забезпечує ізоляцію поверхні палаючого металу за малих витрат, проте технологія його отримання має високу собівартість.
Відомий "Спосіб запобігання займанню металевих порошків" (авт. св. 1690794, кл. A 62 D 1/00), згідно з яким як вогнегасний засіб використовують порошок із суміші оксиду бору (95-50 мас.%) з високотемпературною добавкою, обраною з низки оксидів алюмінію, магнію, титану, кремнію. Цей склад ефективніший від відомих серійних складів, тому що при нагріванні суміші її легкоплавка компонента (оксид бору має температуру плавлення.
450 o C), розплавляючись, формує газонепроникний шар, частинки оксиду в якому грають армувальну роль. Вогнегасна здатність такого складу вища, ніж у серійних вогнегасних порошків.
Спосіб за а.с. 1690794, як збігається з заявляється по більшій кількості ознак, обраний за прототип.
Ознаки прототипу, загальні із заявляється способом, - вибір як вогнегасний засіб суміші двох речовин, одна з яких є при температурі пожежі фізично стабільним,інше змінює свій стан, формуючи газонепроникну оболонку.
Зазначений прототип має недолік, що виражається в наступному: шар, що утворюється при розплавленні оксиду бору, що складається з суміші оксиду бору з частинками високотемпературної добавки, створює на поверхні палаючого металу тверду кірку, коефіцієнт лінійного розширення якої відрізняється від коефіцієнта лінійного розширення твердих матеріалів (з яких зокрема, виготовляються ємності для зберігання пірофорних металів тощо). Це призводить до того, що в зонах контакту розплаву з сторонніми матеріалами при формуванні ізолюючого шару утворюються тріщини, якими в зону горіння надходить повітря, і реакція горіння не припиняється.
Крім того, для створення ефективного вогнегасного шару потрібно використовувати у складі від 50 до 95 мас.% кількості окису бору, що призводить до високої вартості вогнегасного складу.
Використання у складі меншої (у відсотковому відношенні) кількості оксиду бору не забезпечує необхідної газонепроникності ізолюючого шару, що формується на поверхні металу, що горить.
На відміну від відомого способу, в якому використовується вогнегасний засіб, що складається з суміші оксиду бору з високотемпературною добавкою, взятої в кількості 5 - 50 мас.%, запропонованому способі використовується вогнегасний засіб, що складається з суміші ціанурату меламіну в кількості 10 - 60 мас. % з високотемпературною добавкою, взятою з ряду: оксидів (алюмінію, магнію, титану, кремнію), хлоридів (магнію, натрію, калію), нітридів (бору, алюмінію, кремнію), графіту.
Аналогів, що мають ознаки, подібні до заявляється рішенням, не виявлено, отже, можна вважати, що заявляється спосіб є новим і має достатній винахідницький рівень.
При гасінні металів із застосуванням запропонованого способу вогнегасний склад, що наноситься на палаючу поверхню, формує ефективну ізолюючу поверхню за рахунок розплавлення і розкладання ціанурату меламіну (tрозкладання - 380 - 420 o C) на аміак, вуглекислий газ і мелем, який у свою чергу при температурі
450 o C розкладається на аміак і мелон, причому останній при температурах вище 600 o C також виділяє аміак і утворює негорючий вуглецевий залишок (кокс). Всі реакції розкладання йдуть з поглинанням тепла, що призводить до додаткового охолодження поверхні горіння.
Аміак і вуглекислий газ, що утворилися в зоні контакту вогнегасного складу з поверхнею горіння, ізолюють поверхню горіння від надходження кисню повітря, чим збільшує ефективність пожежогасної дії шару, що формується з високотемпературної добавки і розплавлених продуктів розкладання ціанурату меламіну. Газоподібні продукти розкладання ціанурату меламіну, у разі виникнення тріщин в ізолюючому шарі та підсмоктування через ці тріщини навколишнього повітря в зону горіння, заповнюють ці тріщини та перешкоджають проникненню туди кисню повітря.
У випадку, якщо температура аміаку, що виходить з ізолюючого шару, перевищує температуру його займання (tсв - 650 o C), аміак горить у повітрі з утворенням азоту і парів води, додатково зменшуючи концентрацію кисню в повітрі поблизу зони горіння.
Проведені експерименти показали, що кількість ціанурату меламіну у складі повинна знаходитися в межах 10 - 60 мас.% (кількість добавки - 40 - 90 мас.%). При меншій, ніж 10 мас.% кількості ціанурату меламіну, ізолююча дія складу недостатньо. При більшій, ніж 60 мас.% кількості ціанурату меламіну, горіння,що виходить із шару аміаку (якщо воно виникає), створює високе полум'я, що перешкоджає ефективному гасіння металу. Значна кількість теплоти, що виділяється при цьому, може призвести до займання горючих предметів, розташованих поза зоною горіння металу. У випадку, якщо займання аміаку не відбувається, велика кількість аміаку, що виділяє, може негативно вплинути на навколишню атмосферу і самопочуття персоналу, що проводить гасіння.
Як підтвердження вищенаведеного наведено ряд прикладів, взятих з технічного відліку "Дослідження можливості гасіння порошку алюмінію порошковими складами, що містять глинозем" ДержНДІМАШ, м.Дзержинськ, Нижчерічної обл., 1994, 10 с. (1 етап), 1995 – 7 с. (2 етап).
Постановка експериментів: У товстостінний (
10 мм) сталевий круглий піддон діаметром 80 мм і глибиною 40 мм запасався алюмінієвий порошок масою 40 г. Зразок підпалювався від проміжного складу, що підпалює. Після того, як 90 - 95% площі поверхні зразка займалося, вироблялося гасіння. Досліджуваний склад висипався на поверхню, що горить, рівномірно з совка. Визначалася витрата порошку та стан зразка через 10 хвилин після початку гасіння. Результати експериментів наведено у таблиці.
Вибір високотемпературної добавки здійснювали виходячи з економічних чи фізичних споруд. Так для гасіння розплавленого натрію склади з добавками з ряду оксидів, хлоридів і карбонатів мають властивість тонути в розплаві через те, що щільність цих речовин вище щільності розплавленого натрію, у зв'язку з чим із збільшенням товщини металу, що горить, потрібно збільшити витрату вогнегасного засобу. Тому в якості високотемпературної добавки у складі для гасіння розплавленого натрію, що горить, застосований малощільнийпорошок графіту. Насипна щільність експериментального складу ціанурату меламіну + графіт (50/50 мас.%) склала
В експериментах з гасіння натрію описаний вище піддон попередньо розігрівався до температури вище за точку плавлення натрію (tпл
98 o C), після чого в нього містився зразок металевого натрію масою
50 р. Зразок розплавлявся і займився. Вогнегасний склад наносився на поверхню шаром
5 кг/м 2). Після цього горіння натрію повністю припинилося.
Огляд стану вогнегасного складу в ізолюючому шарі показав відсутність його змочування розплавленим натрієм (відсутність видимого капілярного ефекту).
Таким чином, застосування складу з 10 - 60 мас.% ціанурату меламіну з високотемпературною добавкою полегшує гасіння металів, що горять. Наявність у складі ціанурату меламіну забезпечує зниження витрати необхідного складу у 1,5 - 2 рази порівняно із складами на основі зазначених високотемпературних добавок. Це дозволить підвищити ефективність використовуваних систем пожежогасіння металів за рахунок збільшення величеної площі, що захищається до двох разів без зміни конструкції систем.
Як високотемпературну добавку до ціанурату меламіну можуть бути застосовані серійні вогнегасні порошки спеціального призначення, типу ПС, ПГС, ПХ, основою яких є карбонати та хлориди натрію та калію.
1. Спосіб гасіння металів шляхом обробки вогнища пожежі вогнегасним засобом, який відрізняється тим, що як вогнегасний засіб використовують склад, що складається з ціанурату меламіну, взятого в кількості 10 - 60 мас.% і високотемпературної добавки.
2. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що в якості високотемпературної добавки обрані оксиди алюмінію, магнію, титану, кремнію.
3.Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що високотемпературною добавкою обрані хлориди калію, натрію, магнію.
4. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що в якості високотемпературної добавки обрані нітриди бору, алюмінію, кремнію.
5. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що в якості високотемпературної добавки обраний порошок графіту.