Определение скорости выделения тепла и кажущегося дымообразования материалов и изделий с использованием кислородного калориметра ASTM E1354.

Стандартный метод испытаний ASTM E1354 для определения скорости выделения тепла и кажущегося дыма материалами и изделиями с использованием калориметрии потребления кислорода, разработанный Американским обществом по испытанию материалов (ASTM), представляет собой стандарт испытаний на огнестойкость, позволяющий измерять реакцию материалов, подвергнутых контролируемому уровню лучистого нагрева, с внешним воспламенителем или без него.

Описанный здесь метод испытаний используется для определения воспламеняемости, скорости выделения тепла, скорости потери массы, эффективной теплоты сгорания и образования видимого дыма материалами и изделиями.

Скорость выделения тепла определяется измерением потребления кислорода, которое, в свою очередь, определяется концентрацией кислорода и скоростью его потока в потоке продуктов сгорания. Эффективная теплота сгорания определяется одновременным измерением скорости потери массы образца и скорости выделения тепла. Образование дыма измеряется путем блокирования света потоком продуктов сгорания.

Образцы следует подвергать начальным испытаниям на тепловые потоки в диапазоне от 0 кВт/м² ^до 100 кВт/м² ^. При использовании внешнего зажигания оно должно производиться электрической искрой. Значение начального испытательного теплового потока и использование внешнего зажигания должны соответствовать требованиям, указанным в соответствующем стандарте на материал или эксплуатационные характеристики. Обычно образец для испытаний располагается горизонтально, независимо от того, предполагает ли конечное применение горизонтальную или вертикальную ориентацию. Устройство также предусматривает возможность испытаний в вертикальной ориентации, которые используются только для исследовательских или диагностических работ.

Воспламеняемость определяется как время, прошедшее с момента первоначального воздействия до появления устойчивого пламени.

Данный метод испытаний был разработан для использования при оценке материалов и изделий, математическом моделировании, проектировании, а также в разработках и исследованиях. В качестве образцов материалов могут использоваться части конечного продукта или различные компоненты, применяемые в конечном продукте.

ASTM E1354 — это широко используемый стандарт испытаний на огнестойкость и один из важнейших методов лабораторных испытаний на огнестойкость, применяемых для оценки поведения материалов при воздействии огня. Испытание проводится с использованием устройства, называемого конусным калориметром, которое имитирует реальное воздействие огня в контролируемых лабораторных условиях.

Основная цель стандарта ASTM E1354 — измерение свойств материалов, реагирующих на воздействие огня при воздействии определенного уровня лучистого тепла. Данный стандарт конкретно оценивает следующие параметры:

• Скорость выделения тепла
• Образование дыма
• Характеристики воспламенения
• Потеря массы при сгорании
• Образование токсичных газов (оксида углерода, диоксида углерода)

Эти параметры имеют решающее значение, поскольку скорость выделения тепла является наиболее важным фактором в развитии и распространении пожара.

Стандартный метод испытаний ASTM E1354 основан на принципе калориметрии потребления кислорода, который заключается в следующем:

• Количество тепла, выделяемого при сгорании, прямо пропорционально количеству потребленного кислорода.
• Приблизительно 13,1 МДж тепла выделяется на каждый килограмм потребленного кислорода, что позволяет точно рассчитать интенсивность пожара.

Конический калориметр, используемый в экспериментах, состоит из нескольких основных компонентов:

• Конический лучистый обогреватель (приблизительно 100 кВт/м²)²(Обеспечивает регулируемый тепловой поток до)
• Держатель для образцов (обычно для образцов размером 100 мм x 100 мм)
• Система зажигания (искровой воспламенитель)
• Выхлопная система (собирает продукты сгорания)
• Анализатор кислорода (измеряет уровень дефицита кислорода)
• Тензодатчик (измеряет потерю массы)
• система измерения дыма

Эта система позволяет осуществлять детальный мониторинг процесса горения в режиме реального времени.

Процесс тестирования, как правило, включает следующие этапы:

• Подготовка образцов: Образцы выдерживаются при контролируемой температуре и влажности. Как правило, они не содержат примесей и представляют собой реальные материалы, предназначенные для использования.
• Воздействие тепла: Образец подвергается воздействию заданного потока лучистого тепла (обычно 35 или 50 кВт/м³).²) подвергается воздействию.
• Воспламенение: Образец может воспламениться самопроизвольно или с помощью искрового зажигателя.
• Сбор данных: Непрерывно проводятся измерения следующих параметров:
  • Скорость выделения тепла
  • плотность дыма
  • потеря массы
  • Концентрации газов
  • Продолжительность теста

Испытание продолжается до тех пор, пока не прекратится горение или не истечет определенный промежуток времени.

• Основные измеряемые параметры: Стандарт ASTM E1354 предоставляет широкий набор данных, включая:
  • Максимальная скорость выделения тепла
  • Общее выделение тепла
  • Время зажигания
  • Скорость потери массы
  • скорость образования дыма
  • Эффективная теплота сгорания
  • Выбросы газов (оксид углерода, диоксид углерода, токсичные газы)

Эти результаты помогают инженерам понять, как тот или иной материал влияет на интенсивность пожара.

Стандарт ASTM E1354 используется во многих отраслях промышленности, в том числе:

• Строительные материалы (изоляция, панели, напольные покрытия)
• Авто и транспорт
• Электроника и кабели
• Мебель и текстиль

Типичные области применения этого стандарта включают:

• Разработка продукции и НИОКР
• Пожарная безопасность
• Соблюдение правовых норм
• Входные данные для моделирования пожара

Преимущества стандарта ASTM E1354 заключаются в следующем:

• Для этого требуется небольшой размер выборки, но при этом получаются исчерпывающие данные.
• Этот метод отличается высокой воспроизводимостью и надежностью.
• Подходит для исследований и сравнения продукции.
• Он предоставляет данные, которые можно использовать в моделях моделирования пожаров.

Однако этот стандарт имеет некоторые ограничения:

• Это лабораторное испытание, а не полномасштабный сценарий пожара.
• Полученные результаты могут неточно отражать реальные условия возникновения пожара.
• Для моделирования пожаров необходимо мнение эксперта.

В заключение, стандарт ASTM E1354 является одним из важнейших стандартов испытаний на огнестойкость для оценки поведения материалов при воздействии огня. Измеряя выделение тепла, образование дыма и характеристики горения, он предоставляет критически важные данные для проектирования пожарной безопасности, выбора материалов и соблюдения нормативных требований. Способность моделировать реалистичные условия пожара в малом масштабе делает этот стандарт незаменимым инструментом в современной пожарной науке и технике.

На протяжении многих лет наша организация, располагающая компетентной и опытной командой, понимает потребности своих клиентов, предоставляет им необходимые передовые услуги по тестированию и помогает в создании, внедрении и совершенствовании систем управления. В рамках этой деятельности мы также предоставляем услуги по тестированию в соответствии со стандартом ASTM E1354.