طرق الاختبار القياسية ASTM E2058 لقياس قابلية اشتعال المواد باستخدام جهاز انتشار الحريق (FPA)

طرق الاختبار القياسية ASTM E2058 لقياس قابلية اشتعال المواد باستخدام جهاز انتشار الحريق (FPA)

معيار الجمعية الأمريكية لاختبار المواد (ASTM) "طرق الاختبار القياسية ASTM E2058 لقياس قابلية اشتعال المواد باستخدام أجهزة انتشار الحرائق (FPA)" يُحدد خصائص قابلية اشتعال المواد المتعلقة بقدرتها على دعم انتشار الحرائق عبر أجهزة انتشار الحرائق. تشمل خصائص قابلية اشتعال المواد المُحددة زمن الاشتعال، ومعدلات إطلاق الحرارة الكيميائية والحملية، ومعدل فقدان الكتلة، والحرارة الفعالة للاحتراق.

طرق الاختبار القياسية ASTM E2058 لقياس قابلية اشتعال المواد باستخدام جهاز انتشار الحريق (FPA)

تحدد هذه المواصفة طرق الاختبار التالية التي يمكن إجراؤها بشكل منفصل ومستقل:

  • اختبار الاشتعال لتحديد قيمة زمن الاشتعال لعينة أفقية؛
  • اختبار الاحتراق لتحديد معدلات إطلاق الحرارة الكيميائية وحرارة الاحتراق الناتجة عن احتراق عينة أفقية
  • اختبار انتشار الحريق لتحديد معدلات إطلاق الحرارة الكيميائية من احتراق عينة رأسية.

تشمل السمات المميزة لأجهزة إطفاء الحرائق ما يلي:

  • سخانات خارجية معزولة من التنغستن والكوارتز لتوصيل ما يصل إلى 110 كيلو وات / م 2 من التدفق الإشعاعي إلى عينة الاختبار.
  • متطلبات احتراق أو انتشار الحريق لأعلى في مخاليط هواء محددة تصل إلى 40 بالمائة من الهواء المخصب بالأكسجين، أو الهواء منزوع الأكسجين، أو النيتروجين النقي، أو مخاليط من عوامل الإطفاء الغازية.
  • القدرة على قياس معدلات إطلاق الحرارة وتدفقات منتجات العادم أثناء انتشار الحريق لأعلى في عينة اختبار رأسية على ارتفاع 0,305 متر.

يُستخدم جهاز قياس انتشار الحرائق لتقييم قابلية المواد والمنتجات للاشتعال. وهو مصمم أيضًا للحصول على الاستجابة العابرة لهذه المواد والمنتجات لتدفقات حرارية محددة في بيئات خاملة أو مؤكسدة محددة، وللحصول على قياسات مختبرية لمعدلات إنتاج نواتج الحريق (ثاني أكسيد الكربون، وأول أكسيد الكربون، والهيدروكربونات الغازية، إن لزم الأمر) لاستخدامها في هندسة السلامة من الحرائق.

يتم إشعال العينة بواسطة شعلة تجريبية في موضع محدد بالنسبة لسطح العينة.

لا يعد اختبار انتشار الحريق للعينات الرأسية مناسبًا للمواد التي تذوب بدرجة كافية لتكوين بركة سائلة عند تسخينها.

تُعدّ طرق الاختبار هذه جزءًا لا يتجزأ من معايير الاختبار الحالية لانتشار حرائق الكابلات وقابلية اشتعال مواد الغرف النظيفة، بالإضافة إلى معيار اعتماد لأحزمة النقل. تستخدم المصادر هذه الطرق لأن نتائج استجابة اختبار الحريق هذه تتوافق مع سلوك الحريق أثناء اختبارات انتشار الحريق على نطاق واسع.

تم إجراء اختبار الاشتعال أو الاحتراق أو انتشار الحريق، أو مزيج منهما، باستخدام مواد ومنتجات تحتوي على مجموعة واسعة من تركيبات وهياكل البوليمر.

تختلف طريقة اختبار انتشار الحريق عن طرق الاختبار الواردة في معايير ASTM المذكورة هنا، حيث تُجري قياسات مختبرية لمعدل إطلاق الحرارة الكيميائية أثناء انتشار الحريق لأعلى واحتراقه على عينة اختبار رأسية في هواء عادي، أو هواء مُخصب بالأكسجين، أو هواء ملوث بالأكسجين. أما طرق الاختبار الواردة في معايير أخرى، مثل طريقة اختبار ASTN E1321، التي تُجري قياسات أثناء انتشار اللهب أفقيًا/أفقيًا أو لأسفل على المواد، وطرق اختبار ASTM E906 وASTM E1354 وASTM E1623، التي تُجري قياسات لمعدل إطلاق الحرارة من المواد المُشتعلة بالكامل، فتستخدم عادةً تدفقًا إشعاعيًا خارجيًا بدلًا من اللهب الصادر من المادة المحترقة نفسها لتوصيف سلوك الحريق.

هذه الطرق الاختبارية ليست اختبارات روتينية لمراقبة الجودة، بل هي مصممة لتقييم خصائص قابلية الاشتعال المحددة للمواد. تتكون المواد المراد تحليلها من عينات مأخوذة من منتج نهائي أو من مكونات مختلفة مستخدمة فيه. تُشكل نتائج الإجراءات المختبرية مدخلات لنماذج انتشار الحرائق ونموها، ودراسات تحليل المخاطر، وتصميم المباني والمنتجات، وأبحاث وتطوير المواد.

يُعد فهم سلوك المواد في حالة الحريق أمرًا بالغ الأهمية في أبحاث السلامة من الحرائق واختبار المواد. ومن أحدث الأدوات المستخدمة في هذا المجال جهاز انتشار الحريق، وهو خاضع لمعيار ASTM E2058.

تُمكّن هذه الطريقة الباحثين من قياس سلوك الاشتعال، ومعدل إطلاق الحرارة، وفقدان الكتلة، وإنتاج الدخان، وانبعاث الغازات في ظل ظروف مُتحكم بها. وهي مفيدة بشكل خاص لتقييم المواد المستخدمة في المباني، ووسائل النقل، والأجهزة الإلكترونية، والسلع الاستهلاكية.

جهاز إخماد الحرائق هو جهاز لاختبار الحرائق على نطاق المختبر، مصمم لمحاكاة سيناريوهات حرائق واقعية على عينة صغيرة من المواد. يوفر الجهاز بيانات كمية حول سلوك المواد عند تعرضها لتدفق حراري مُتحكم به ولهب خارجي. هذا الجهاز عبارة عن مُسعر حراري متعدد الاستخدامات، يعمل بنظام قياس استهلاك الأكسجين، ويحسب معدل إطلاق الحرارة بناءً على كمية الأكسجين المستهلكة أثناء الاحتراق. تُحدد ASTM E2058 الإجراءات والأجهزة والمعايرة والتحليل اللازمة للاستخدام الفعال لجهاز إخماد الحرائق.

الأهداف الرئيسية لهذا المعيار هي:

  • قياس خصائص قابلية اشتعال المواد بطريقة محكومة وقابلة للتكرار
  • دعم تطوير المواد والمنتجات المقاومة للحريق
  • توفير البيانات اللازمة لنمذجة الحرائق والامتثال التنظيمي وتقييم المخاطر المقارنة

تتضمن التطبيقات الرئيسية لهذا المعيار اختبار المواد المستخدمة في تصنيع:

  • التصميمات الداخلية للطائرات والمركبات الفضائية
  • مركبات النقل العام
  • الأجهزة الإلكترونية والكابلات
  • عزل المباني وتغطية الجدران
  • الأثاث المنجد

المكونات الرئيسية لجهاز انتشار الحريق المستخدم في هذه الاختبارات هي:

  • سخان مخروطي: يوفر تدفقًا موحدًا للحرارة المشعة.
  • مصدر الشرارة أو الإشعال التجريبي: يبدأ الاحتراق.
  • موازنة الكتلة: تسجل باستمرار فقدان الكتلة أثناء الاحتراق.
  • نظام العادم: يلتقط غازات الاحتراق للتحليل.
  • أجهزة تحليل الغاز: قياس الأكسجين وثاني أكسيد الكربون وأول أكسيد الكربون لحساب معدل إطلاق الحرارة.
  • أجهزة الاستشعار البصرية: تراقب كثافة الدخان (اختياري).

تتم عملية الاختبار ببساطة عن طريق اتباع الخطوات التالية:

  • إعداد العينة: يتم تجهيز عينة صغيرة ومسطحة (عادةً 100 مم × 100 مم) وتركيبها.
  • التعرض: يتم تعريض العينة لتدفق حراري محدد مسبقًا باستخدام سخان مخروطي.
  • الإشعال: يقوم اللهب التجريبي أو الشرارة بإشعال العينة عندما تصل إلى درجة حرارة الاشتعال.
  • مراقبة الاحتراق:
    • يتم قياس معدل إطلاق الحرارة وفقدان الكتلة وانبعاثات الغاز وإنتاج الدخان.
    • يتم تسجيل البيانات بشكل مستمر طوال الاختبار (عادةً 10-30 دقيقة).
  • تحليل ما بعد الاختبار: يتم فحص البقايا والتفحيم ومقارنة الأداء على مواد مختلفة.

على عكس اختبارات الحرائق البسيطة مثل اختبارات اللهب الرأسي، يوفر جهاز انتشار الحرائق سلوك احتراق شامل، مما يجعله مثاليًا لـ:

  • مقارنة المواد وتطويرها
  • النمذجة التنبؤية للحرائق
  • هندسة التصاميم المقاومة للحريق
  • تلبية معايير الاشتعال التنظيمية أو الخاصة بالصناعة

تُعد هذه الطريقة ذات قيمة خاصة في المواقف مثل المواد المستخدمة في الطيران أو النقل الجماعي حيث يكون اختبار الحرائق الفعلي مكلفًا للغاية أو واسع النطاق.

مؤسستنا، التي تعمل منذ سنوات عديدة وتتابع بدقة التطورات العالمية في العلوم والتكنولوجيا، تُجري اختبارات وقياسات وتحليلات في مجالات متنوعة للشركات في جميع القطاعات، بفريق عمل ماهر وبنية تحتية شاملة. وفي هذا السياق، نقدم أيضًا خدمات اختبار وفقًا لمعيار ASTM E2058 لطرق الاختبار القياسية لقياس قابلية اشتعال المواد باستخدام أجهزة انتشار الحرائق (FPA).

واتس اب