Oznaczanie szybkości wydzielania ciepła i dymu pozornego przez materiały i produkty przy użyciu kalorymetru zużycia tlenu ASTM E1354

Znormalizowana metoda badawcza ASTM E1354 do określania szybkości wydzielania ciepła i dymu pozornego przez materiały i produkty przy użyciu kalorymetrii zużycia tlenu, opracowana przez Amerykańskie Towarzystwo Badań i Materiałów (ASTM), jest normą dotyczącą reakcji na test ogniowy, która umożliwia pomiar reakcji materiałów wystawionych na kontrolowany poziom ogrzewania promiennikowego, z użyciem lub bez użycia zewnętrznego zapłonnika.

Opisana tutaj metoda badawcza służy do określania palności, szybkości wydzielania ciepła, szybkości utraty masy, efektywnego ciepła spalania i widocznego tworzenia się dymu przez materiały i produkty.

Szybkość wydzielania ciepła określa się poprzez pomiar zużycia tlenu, które jest wyznaczane na podstawie stężenia tlenu i natężenia przepływu w strumieniu spalin. Efektywne ciepło spalania określa się poprzez jednoczesny pomiar szybkości utraty masy próbki oraz szybkości wydzielania ciepła. Dym mierzy się poprzez blokowanie światła przez strumień spalin.

Próbki powinny być poddane wstępnemu strumieniowi ciepła w zakresie od 0 kW/m² ^do 100 kW/m² ^. W przypadku stosowania zapłonu zewnętrznego, należy to zrobić za pomocą iskry elektrycznej. Wartość wstępnego strumienia ciepła i zastosowanie zapłonu zewnętrznego powinny być zgodne z wymaganiami odpowiedniej normy materiałowej lub wykonawczej. Standardowa orientacja próbki w badaniu to orientacja pozioma, niezależnie od tego, czy końcowe zastosowanie obejmuje orientację poziomą, czy pionową. Urządzenie zawiera również elementy do badania orientacji pionowej, które jest wykorzystywane wyłącznie do prac eksploracyjnych lub diagnostycznych.

Palność definiuje się jako czas, jaki upływa od pierwszej ekspozycji na długotrwały płomień.

Ta metoda testowania została opracowana do stosowania w ocenie materiałów i produktów, modelowaniu matematycznym, projektowaniu oraz pracach rozwojowych i badawczych. Przykładami próbek materiałów są części produktu końcowego lub różne komponenty użyte w produkcie końcowym.

ASTM E1354 to powszechnie stosowana norma dotycząca badań ogniowych i jedna z najważniejszych metod badań ogniowych w skali laboratoryjnej, służąca do oceny zachowania się materiałów w warunkach pożaru. Badanie przeprowadza się za pomocą urządzenia zwanego kalorymetrem stożkowym, który symuluje rzeczywiste działanie ognia w kontrolowanym środowisku laboratoryjnym.

Głównym celem normy ASTM E1354 jest pomiar właściwości ogniowych materiałów poddanych działaniu określonego poziomu promieniowania cieplnego. Norma ta w szczególności ocenia następujące parametry:

• Szybkość uwalniania ciepła
• Produkcja dymu
• Charakterystyka zapłonu
• Utrata masy podczas spalania
• Powstawanie gazów toksycznych (tlenku węgla, dwutlenku węgla)

Parametry te mają kluczowe znaczenie, ponieważ szybkość uwalniania ciepła jest najważniejszym czynnikiem wpływającym na rozwój i rozprzestrzenianie się pożaru.

Norma ASTM E1354 opiera się na zasadzie kalorymetrii zużycia tlenu, która wygląda następująco:

• Ilość ciepła uwalnianego podczas spalania jest wprost proporcjonalna do ilości zużytego tlenu.
• Na każdy kilogram zużytego tlenu uwalnia się około 13,1 MJ ciepła, co pozwala na dokładne obliczenie intensywności pożaru.

Kalorymetr stożkowy stosowany w testach składa się z kilku podstawowych elementów:

• Promiennik stożkowy (ok. 100 kW/m²)²(Zapewnia kontrolowany przepływ ciepła do)
• Uchwyt na próbki (zwykle na próbki o wymiarach 100 mm x 100 mm)
• Układ zapłonowy (zapłon iskrowy)
• Układ wydechowy (zbiera spaliny)
• Analizator tlenu (mierzy niedobór tlenu)
• Ogniwo wagowe (mierzy utratę masy)
• System pomiaru dymu

System ten umożliwia szczegółowe monitorowanie procesu spalania w czasie rzeczywistym.

Proces testowania zazwyczaj przebiega następująco:

• Przygotowanie próbek: Próbki są kondycjonowane w kontrolowanej temperaturze i wilgotności. Zazwyczaj są to zwykłe próbki, które reprezentują rzeczywiste materiały do ​​użytku.
• Ekspozycja na ciepło: Próbka jest poddawana działaniu zdefiniowanego strumienia ciepła promieniowania (zwykle 35 lub 50 kW/m³).²) jest narażony.
• Zapłon: Próbka może zapalić się samoczynnie lub za pomocą iskry zapłonowej.
• Zbieranie danych: Pomiary następujących parametrów są wykonywane w sposób ciągły:
  • Szybkość uwalniania ciepła
  • gęstość dymu
  • utrata masy
  • Stężenia gazów
  • Czas trwania testu

Badanie trwa do momentu ustania spalania lub upłynięcia określonego czasu.

• Kluczowe mierzone parametry: Norma ASTM E1354 zapewnia szeroki zbiór danych obejmujący:
  • Najwyższa szybkość uwalniania ciepła
  • Całkowite uwolnienie ciepła
  • Czas zapłonu
  • Szybkość utraty masy
  • Szybkość produkcji dymu
  • Efektywne ciepło spalania
  • Emisja gazów (tlenek węgla, dwutlenek węgla, gazy toksyczne)

Dane te pomagają inżynierom zrozumieć, w jaki sposób materiał wpływa na intensywność ognia.

Norma ASTM E1354 jest stosowana w wielu gałęziach przemysłu, w tym:

• Materiały budowlane (izolacja, panele, podłogi)
• Motoryzacja i transport
• Elektronika i kable
• Meble i tekstylia

Typowe zastosowania tej normy obejmują:

• Rozwój produktu i badania i rozwój
• Inżynieria bezpieczeństwa pożarowego
• Zgodność z przepisami prawnymi
• Dane wejściowe do modelowania pożarów

Zalety normy ASTM E1354 są następujące:

• Wymaga małej próby, ale zapewnia kompleksowe dane.
• Jest to metoda niezwykle powtarzalna i niezawodna.
• Nadaje się do celów badawczych i porównywania produktów.
• Dostarcza danych, które można wykorzystać w modelach symulacji pożarów.

Norma ta ma jednak pewne ograniczenia:

• Jest to test w skali laboratoryjnej, a nie scenariusz pożaru na pełną skalę.
• Wyniki mogą nie odzwierciedlać rzeczywistych warunków pożaru.
• Modelowanie pożarów wymaga opinii eksperta.

Podsumowując, norma ASTM E1354 jest jedną z najważniejszych norm badań ogniowych, służącą do oceny zachowania materiałów w warunkach narażenia na ogień. Poprzez pomiar wydzielania ciepła, produkcji dymu i charakterystyki spalania, dostarcza ona kluczowych danych do projektowania pod kątem bezpieczeństwa pożarowego, doboru materiałów i zgodności z przepisami. Jej zdolność do symulowania realistycznych warunków pożaru w małej skali czyni ją niezbędnym narzędziem we współczesnej nauce i inżynierii pożarnictwa.

Nasza organizacja, z kompetentnym i doświadczonym zespołem, od wielu lat rozumie potrzeby swoich klientów, zapewniając im zaawansowane usługi testowe, których potrzebują, oraz wspierając ich we wdrażaniu, wdrażaniu i doskonaleniu systemów zarządzania. W tym zakresie świadczymy również usługi testowe zgodne z normą ASTM E1354.