ISO 15029-2 Oznaczanie właściwości zapłonu rozpylonej cieczy ognioodpornych – Część 2: Badanie rozpylania – Metoda uwalniania ciepła z płomieniem stabilizowanym

Norma ISO 15029-2 „Przetwory naftowe i produkty pokrewne – Oznaczanie właściwości zapłonowych cieczy trudnopalnych w postaci aerozoli – Część 2: Badanie aerozoli – Metoda uwalniania ciepła ze stabilizowanym płomieniem”, opublikowana przez Międzynarodową Organizację Normalizacyjną (ISO), opisuje metodę porównywania zagrożeń pożarowych powodowanych przez sprężone aerozole cieczy trudnopalnych. Do zapłonu i stabilizacji spalania cieczy rozpylonej powietrzem stosuje się dwuwymiarowy płomień propanu. Pomiary szybkości uwalniania ciepła, długości płomienia i gęstości dymu dostarczają ilościowych informacji o zachowaniu się cieczy w czasie pożaru.

Na potrzeby niniejszego standardu mają zastosowanie następujące terminy i definicje:

• Ustabilizowany płomień rozpyłowy: Jest to punkt, w którym szybkość uwalniania energii, długość płomienia i inne właściwości spalania pozostają stałe w czasie, co pozwala na obliczenie rozsądnych wartości uśrednionych w czasie.
• Długość płomienia: Odległość w milimetrach od pionowej linii środkowej palnika gazowego do najdalszego punktu wylotu widocznego płomienia.
• Wskaźnik długości płomienia: funkcja długości płomienia (skorygowana do najbliższej liczby całkowitej) i natężenia przepływu propanu.
• Współczynnik palności: funkcja wydzielania ciepła przy danej szybkości przepływu propanu, skorygowana do najbliższej liczby całkowitej.
• Gęstość dymu: Funkcja nieprzezroczystości dymu w rurze spalinowej, mierzona przed i po wprowadzeniu płynu testowego.

Odczynniki i materiały stosowane w testach to:

• Propan o wysokiej czystości (minimum 98 procent)
• Azot, beztlenowy, klasy komercyjnej.
• Sprężone powietrze.
• Woda spełnia wymagania normy ISO 3696, klasa 3.
• Glikol monoetylenowy, laboratoryjny (czystość 98%)
• Rozpuszczalnik kompatybilny z badaną cieczą, klasy laboratoryjnej.

Zasadniczo, wstępnie przygotowany strumień cieczy testowej jest przesyłany przez dwucieczowy atomizer do komory testowej. Sprężone powietrze, dostarczane do dyszy z kontrolowaną prędkością, jest wykorzystywane do wytworzenia rozpylonej cieczy, która jest wystawiana na działanie określonego płomienia palnika gazowego obecnego przez cały czas trwania testu. Stała ilość ciepła dostarczanego z płomienia gazowego zapewnia stabilizację płomienia, zapewniając, że parametry spalania, takie jak szybkość uwalniania energii, długość płomienia i wytwarzanie dymu, pozostają wystarczająco stałe w czasie, umożliwiając tym samym pomiar wartości uśrednionych w czasie.

Temperatury mierzone są zarówno na wlocie, jak i wylocie komory spalania, a palnik uruchamiany jest najpierw bez płynu testowego, a następnie z płynem testowym. Można zmierzyć długość płomienia i nieprzezroczystość spalin. Na podstawie tych pomiarów oblicza się takie funkcje, jak wskaźnik długości płomienia, współczynnik palności i gęstość dymu. Na podstawie tych pomiarów i obliczonych wskaźników wydajności zaproponowano system klasyfikacji wydajności cieczy trudnopalnych.

Podczas gdy norma ISO 15029-1 ocenia ognioodporność płynów metodą natrysku stożka pustego, symulującą drobne wycieki i rozpylanie, norma ISO 15029-2 dotyczy innego i często bardziej wymagającego scenariusza rzeczywistego: testu ustabilizowanego płomienia z przeciwstawnymi dyszami o przepływie stałym. Norma ta odpowiada na pytanie: czy jeśli strumień cieczy pod ciśnieniem uderzy w istniejący płomień, płomień będzie się utrzymywał, czy też ulegnie nasileniu? Norma ISO 15029-2 jest powszechnie uważana za bardziej rygorystyczną i konserwatywną próbę ognioodporności. Jest ona często wymagana przez organy nadzoru górniczego, huty stali, odlewnie ciśnieniowe i platformy wiertnicze.

W rzeczywistych wypadkach przemysłowych wycieki hydrauliczne nie zawsze powodują powstawanie drobnych mgieł. Pęknięcia pod wysokim ciśnieniem często tworzą spójne strumienie o dużej prędkości (strumienie stałe), które mogą bezpośrednio oddziaływać na gorące powierzchnie, płomienie spawalnicze lub pożary kolektorów. Płyn, który przejdzie test strumienia pustego stożka (norma ISO 15029-1), może podtrzymywać spalanie, gdy zostanie wtryśnięty jako strumień do dużego, stabilnego płomienia. Dlatego norma ISO 15029-2 została opracowana w celu precyzyjnej symulacji tego najgorszego scenariusza. Test ten jest często nazywany testem płomienia ustabilizowanego lub testem przeciwprądu, ponieważ strumień płynu jest rozpylany poziomo w duży, turbulentny płomień palnika propanowego.

Do przeprowadzenia testów niezbędny jest następujący sprzęt:

• Pompa wysokociśnieniowa zdolna do dostarczania ciśnienia 7,0 MPa plus/minus 0,2 MPa (70 bar).
• Dysza o stałym przepływie o średnicy otworu 1,2 mm (tworzy ścisły i jednolity strumień).
• Duży, prostokątny palnik propanowy (o wymiarach ok. 170 mm x 70 mm) wytwarzający wirowy płomień o mocy cieplnej ok. 25–30 kW.
• Sprzęt do szybkiego pomiaru wideo i temperatury.
• Komora testowa przeciwwybuchowa z automatycznym systemem gaszenia pożaru.

Ogólnie rzecz biorąc, metoda testowania obejmuje następujące kroki:

• Palnik jest zapalany i stabilizowany przez co najmniej 5 minut, aby uzyskać równomierne parametry płomienia.
• Płyn testowy jest poddawany ciśnieniu dokładnie 7,0 MPa i rozpylany poziomo z odległości 1 metra bezpośrednio do środka płomienia palnika.
• Rozpylanie trwa 60 sekund (lub do momentu wystąpienia zapłonu).
• Po zatrzymaniu pompy obserwację kontynuujemy przez kolejne 30 sekund.

Krótko mówiąc, norma ISO 15029-2 to test odporności ogniowej w trudnych warunkach przemysłowych. Jeśli specyfikacja wymaga kategorii A zgodnie z normą ISO 15029-2, oznacza to, że dana ciecz nie podsyci ognia, nawet jeśli strumień pod wysokim ciśnieniem zostanie wtryśnięty bezpośrednio do dużego płomienia. Dla inżynierów bezpieczeństwa w górnictwie, hutnictwie i przetwórstwie gorących metali, pojedyncza linijka w karcie charakterystyki może zadecydować o tym, czy wypadek będzie kontrolowany, czy katastrofalny. Norma ISO 15029-2 pozostaje jednym z najbardziej uznanych zabezpieczeń.

Nasza organizacja, dysponująca kompetentną i doświadczoną kadrą, 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 ISO 15029-2.