Stanovenie rýchlosti uvoľňovania tepla a zdanlivého dymu z materiálov a výrobkov pomocou kalorimetra spotreby kyslíka ASTM E1354

Štandardná testovacia metóda ASTM E1354 na stanovenie rýchlosti uvoľňovania tepla a zdanlivého uvoľňovania dymu z materiálov a výrobkov pomocou kalorimetrie spotreby kyslíka, ktorú vyvinula Americká spoločnosť pre testovanie a materiály (ASTM), je norma pre testovanie reakcie na oheň, ktorá umožňuje merať reakciu materiálov vystavených kontrolovaným úrovniam sálavého tepla, s externým zapaľovačom alebo bez neho.

Tu opísaná skúšobná metóda sa používa na stanovenie horľavosti, rýchlosti uvoľňovania tepla, rýchlosti úbytku hmotnosti, efektívneho spalného tepla a viditeľnej tvorby dymu materiálov a výrobkov.

Rýchlosť uvoľňovania tepla sa určuje meraním spotreby kyslíka, ktorá je určená koncentráciou kyslíka a prietokom v prúde výfukových produktov. Efektívne spalné teplo sa určuje súčasným meraním rýchlosti úbytku hmotnosti vzorky spolu s rýchlosťou uvoľňovania tepla. Tvorba dymu sa meria zakrývaním svetla prúdom produktov spaľovania.

Vzorky by mali byť vystavené počiatočným testovacím tepelným tokom v rozsahu od 0 kW/m² ^do 100 kW/m² ^. Ak sa použije externé zapálenie, malo by sa to vykonať elektrickou iskrou. Počiatočná hodnota testovacieho tepelného toku a použitie externého zapálenia by mali byť v súlade s príslušnou normou pre materiál alebo výkon. Normálna orientácia vzorky pri testovaní je horizontálna, bez ohľadu na to, či konečné použitie zahŕňa horizontálnu alebo vertikálnu orientáciu. Zariadenie tiež obsahuje opatrenia na testovanie vo vertikálnej orientácii, ktoré sa používa iba na prieskumné alebo diagnostické práce.

Horľavosť je definovaná ako čas, ktorý uplynie od prvého vystavenia sa trvalému plameňu.

Táto testovacia metóda bola vyvinutá na použitie pri hodnotení materiálov a produktov, matematickom modelovaní, na účely návrhu alebo vývoja a výskumu. Medzi príklady vzoriek materiálov patria časti konečného produktu alebo rôzne komponenty použité v konečnom produkte.

Norma ASTM E1354 je široko používaná norma pre skúšky požiarnej odolnosti a jedna z najdôležitejších metód laboratórnych skúšok požiarnej odolnosti, ktoré sa používajú na hodnotenie správania materiálov pri vystavení požiaru. Skúška sa vykonáva pomocou zariadenia nazývaného kužeľový kalorimeter, ktoré simuluje skutočné vystavenie ohňu v kontrolovanom laboratórnom prostredí.

Hlavným účelom normy ASTM E1354 je meranie vlastností reakcie materiálov na oheň, keď sú vystavené definovanej úrovni sálavého tepla. Táto norma konkrétne hodnotí nasledujúce parametre:

• Rýchlosť uvoľňovania tepla
• Produkcia dymu
• Charakteristiky zapaľovania
• Strata hmotnosti počas spaľovania
• Tvorba toxických plynov (oxid uhoľnatý, oxid uhličitý)

Tieto parametre sú kritické, pretože rýchlosť uvoľňovania tepla je najdôležitejším faktorom rastu a šírenia požiaru.

Štandardná testovacia metóda ASTM E1354 je založená na princípe kalorimetrie spotreby kyslíka, ktorý je nasledovný:

• Množstvo tepla uvoľneného počas spaľovania je priamo úmerné množstvu spotrebovaného kyslíka.
• Na každý kilogram spotrebovaného kyslíka sa uvoľní približne 13,1 MJ tepla, čo umožňuje presný výpočet intenzity požiaru.

Kužeľový kalorimeter použitý v testoch pozostáva z niekoľkých základných komponentov:

• Kužeľový sálavý ohrievač (približne 100 kW/m²)²(Poskytuje kontrolovaný tok tepla až do)
• Držiak vzorky (zvyčajne pre vzorky s rozmermi 100 mm x 100 mm)
• Zapaľovací systém (zapaľovacia iskra)
• Výfukový systém (zhromažďuje spaliny)
• Analyzátor kyslíka (meria úbytok kyslíka)
• Snímač zaťaženia (meria úbytok hmotnosti)
• Systém merania dymu

Tento systém umožňuje detailné monitorovanie správania sa spaľovania v reálnom čase.

Proces testovania vo všeobecnosti prebieha podľa týchto krokov:

• Príprava vzorky: Vzorky sa aklimatizujú pri kontrolovanej teplote a vlhkosti. Zvyčajne sú hladké a predstavujú skutočné materiály na použitie.
• Tepelná expozícia: Vzorka je vystavená vopred definovanému sálavému tepelnému toku (zvyčajne 35 alebo 50 kW/m³).²) je vystavený/á.
• Zapálenie: Vzorka sa môže vznietiť spontánne alebo pomocou zapaľovacej iskry.
• Zber údajov: Merania nasledujúcich parametrov sa vykonávajú nepretržite:
  • Rýchlosť uvoľňovania tepla
  • hustota dymu
  • úbytok hmoty
  • Koncentrácie plynov
  • Trvanie testu

Skúška pokračuje, kým sa horenie neukončí alebo kým sa nedosiahne stanovený časový úsek.

• Kľúčové merané parametre: Norma ASTM E1354 poskytuje široký súbor údajov vrátane:
  • Najvyššia rýchlosť uvoľňovania tepla
  • Celkové uvoľnenie tepla
  • Čas zapálenia
  • Rýchlosť úbytku hmotnosti
  • Rýchlosť produkcie dymu
  • Efektívne spaľovacie teplo
  • Emisie plynov (oxid uhoľnatý, oxid uhličitý, toxické plyny)

Tieto výstupy pomáhajú inžinierom pochopiť, ako materiál prispieva k intenzite požiaru.

Norma ASTM E1354 sa používa v mnohých odvetviach vrátane:

• Stavebné materiály (izolácie, panely, podlahy)
• Automobilový priemysel a preprava
• Elektronika a káble
• Nábytok a textil

Medzi typické aplikácie tejto normy patria:

• Vývoj produktov a výskum a vývoj
• Požiarne bezpečnostné inžinierstvo
• Dodržiavanie právnych predpisov
• Vstupné údaje pre modelovanie požiaru

Výhody normy ASTM E1354 sú nasledovné:

• Vyžaduje si malú vzorku, ale poskytuje komplexné údaje.
• Je vysoko opakovateľný a spoľahlivý.
• Vhodné na výskum a porovnávanie produktov.
• Poskytuje údaje, ktoré možno použiť v modeloch simulácie požiaru.

Táto norma má však určité obmedzenia:

• Ide o skúšku v laboratórnom meradle, nie o scenár požiaru v plnom rozsahu.
• Výsledky nemusia presne zodpovedať skutočným požiarnym podmienkam.
• Modelovanie požiaru si vyžaduje odborný názor.

Záverom možno povedať, že norma ASTM E1354 je jednou z najdôležitejších noriem pre skúšky požiaru na hodnotenie správania sa materiálov pri vystavení ohňu. Meraním uvoľňovania tepla, produkcie dymu a charakteristík horenia poskytuje kritické údaje pre návrh požiarnej bezpečnosti, výber materiálov a dodržiavanie predpisov. Vďaka schopnosti simulovať realistické podmienky požiaru v malom meradle je táto norma nepostrádateľným nástrojom v modernej požiarnej vede a inžinierstve.

Naša organizácia so svojím kompetentným a skúseným tímom už mnoho rokov rozumie potrebám svojich klientov, poskytuje im pokročilé testovacie služby a pomáha im pri zavádzaní, implementácii a zlepšovaní systémov manažérstva. V tomto rámci poskytujeme aj testovacie služby v súlade s normou ASTM E1354.