Стандартные методы испытаний ASTM E2058 для измерения воспламеняемости материалов с использованием приборов для определения распространения огня (FPA)

Стандарт Американского общества по испытаниям и материалам (ASTM) «ASTM E2058 Стандартные методы испытаний для измерения воспламеняемости материалов с использованием приборов для распространения огня (FPA)» количественно определяет свойства воспламеняемости материалов, связанные со способностью материалов поддерживать распространение огня через приборы для распространения огня. Количественно определяемые свойства воспламеняемости материалов включают время воспламенения, скорость химического и конвективного тепловыделения, скорость потери массы и эффективную теплоту сгорания.

В настоящем стандарте определены следующие методы испытаний, которые могут выполняться отдельно и независимо:

• Испытание на воспламенение для определения значения времени воспламенения горизонтального образца;
• Испытание на горение для определения скорости химического тепловыделения и теплоты сгорания в результате горения горизонтального образца
• Испытание на распространение огня для определения скорости выделения химического тепла при горении вертикального образца.

Отличительными особенностями средств распространения огня являются:

• Внешние изолированные нагреватели из вольфрамового кварца обеспечивают поток излучения до 110 кВт/м2 для испытуемого образца.
• Требование к горению или распространению огня вверх в определенных воздушных смесях, содержащих до 40 процентов воздуха, обогащенного кислородом, воздуха с пониженным содержанием кислорода, чистого азота или смесей газообразных огнетушащих веществ.
• Возможность измерения скорости тепловыделения и потоков продуктов сгорания при распространении огня вверх в вертикальном испытательном образце на высоте 0,305 м.

Установка для определения распространения огня используется для оценки возгораемости материалов и изделий. Она также предназначена для получения данных о переходных процессах в этих материалах и изделиях под действием заданных тепловых потоков в заданных инертных или окислительных средах, а также для лабораторных измерений интенсивности образования продуктов горения (диоксида углерода, оксида углерода и, при необходимости, газообразных углеводородов) для использования в пожарной технике.

Воспламенение образца осуществляется с помощью запальной горелки, расположенной в определенном месте относительно поверхности образца.

Испытание на распространение огня на вертикальных образцах не подходит для материалов, которые при нагревании плавятся в достаточной степени, образуя лужу жидкости.

Эти методы испытаний являются неотъемлемой частью действующих стандартов испытаний на распространение огня по кабелям и воспламеняемость материалов для чистых помещений, а также стандарта сертификации конвейерных лент. Источники используют эти методы испытаний, поскольку результаты испытаний на огнестойкость, полученные с помощью этих методов, коррелируют с поведением пожара во время испытаний на распространение огня в реальных условиях.

Метод испытания на возгорание, горение или распространение огня или их комбинация проводились с материалами и изделиями, содержащими широкий спектр полимерных составов и структур.

Метод испытания на распространение огня отличается от методов испытаний, перечисленных в стандартах ASTM, тем, что он предполагает лабораторные измерения скорости химического тепловыделения при распространении огня вверх и горении на вертикальном образце в обычном воздухе, в воздухе, обогащенном кислородом, или в воздухе, загрязненном кислородом. Методы испытаний, описанные в других стандартах, такие как метод испытания ASTN E1321, который обеспечивает измерения при горизонтальном или нисходящем распространении пламени по материалам, и методы испытаний ASTM E906, ASTM E1354 и ASTM E1623, которые обеспечивают измерения скорости тепловыделения из материалов, полностью вовлеченных в пламенное горение, обычно используют внешний лучистый поток, а не пламя, исходящее от самого горящего материала, для характеристики поведения пожара.

Эти методы испытаний не предназначены для проведения рутинных испытаний в рамках контроля качества. Они предназначены для оценки специфических свойств горючести материалов. Анализируемые материалы представляют собой образцы, взятые из конечного продукта или различных компонентов, используемых в конечном продукте. Результаты лабораторных испытаний используются для моделирования распространения и развития пожара, анализа рисков, проектирования зданий и изделий, а также для исследований и разработок материалов.

Понимание поведения материалов в огне имеет решающее значение для исследований и испытаний пожарной безопасности. Одним из самых современных приборов для этой цели является прибор для исследования распространения огня. Этот прибор соответствует стандарту ASTM E2058.

Этот метод позволяет исследователям измерять характеристики воспламенения, скорость тепловыделения, потерю массы, дымообразование и газовыделение в контролируемых условиях. Он особенно полезен для оценки материалов, используемых в строительстве, транспорте, электронных устройствах и потребительских товарах.

Аппарат для испытания на распространение огня представляет собой стендовое устройство для испытания на распространение огня, разработанное для моделирования реалистичных сценариев пожара на небольшом образце материалов. Он предоставляет количественные данные о поведении материалов под воздействием контролируемого теплового потока и внешнего пламени. Этот аппарат представляет собой универсальный калориметр, работающий по принципу калориметрии потребления кислорода, рассчитывая скорость тепловыделения на основе количества кислорода, потребляемого при горении. Стандарт ASTM E2058 определяет процедуры, приборы, калибровку и анализ, необходимые для эффективного использования аппарата для испытания на распространение огня.

Основными целями настоящего стандарта являются:

• Измерение свойств воспламеняемости материалов контролируемым и воспроизводимым образом
• Поддержка разработки огнестойких материалов и изделий
• Предоставление данных для моделирования пожаров, соблюдения нормативных требований и сравнительной оценки рисков

Основные области применения настоящего стандарта включают испытание материалов, используемых при производстве:

• Интерьеры самолетов и космических кораблей
• Общественный транспорт
• Электронные устройства и кабели
• Строительная изоляция и настенные покрытия
• мягкая мебель

Ключевые компоненты устройства распространения огня, используемые в этих испытаниях:

• Конический нагреватель: обеспечивает равномерный поток теплового излучения.
• Источник зажигания — искра или запальная горелка: инициирует горение.
• Баланс массы: непрерывно регистрирует потерю массы во время сгорания.
• Выхлопная система: улавливает продукты сгорания для анализа.
• Газоанализаторы: измеряют концентрацию кислорода, углекислого газа и угарного газа для расчета скорости выделения тепла.
• Оптические датчики: контролируют плотность дыма (опционально).

Процедура тестирования просто следует следующим шагам:

• Подготовка образца: небольшой плоский образец (обычно 100 мм x 100 мм) кондиционируется и монтируется.
• Воздействие: Образец подвергается воздействию заданного теплового потока с помощью конического нагревателя.
• Воспламенение: пламя запальной горелки или искра воспламеняют образец, когда он достигает температуры воспламенения.
• Мониторинг горения:
  • Измеряются скорость тепловыделения, потеря массы, выделение газов и дымообразование.
  • Данные регистрируются непрерывно на протяжении всего теста (обычно 10–30 минут).
• Анализ после испытания: исследуются остатки и обугливание, а также сравниваются характеристики на различных материалах.

В отличие от более простых испытаний на огнестойкость, таких как испытания на вертикальное пламя, аппаратура для распространения огня обеспечивает комплексное исследование поведения горения, что делает ее идеальной для:

• Сравнение и разработка материалов
• Прогностическое моделирование пожаров
• Инженерные огнестойкие конструкции
• Соответствие нормативным или отраслевым критериям воспламеняемости

Этот метод особенно ценен в таких ситуациях, как испытания материалов для авиации или общественного транспорта, где реальные испытания на огнестойкость слишком дороги или масштабны.

Наша организация, работающая на протяжении многих лет и внимательно следящая за мировыми достижениями в области науки и технологий, проводит испытания, измерения и анализы в широком спектре областей для предприятий всех секторов экономики, обладая квалифицированной командой и обширной инфраструктурой. В этой связи мы также предоставляем услуги по испытаниям в соответствии со стандартом ASTM E2058 «Методы испытаний для измерения воспламеняемости материалов с использованием приборов для распространения огня (FPA)».