Štandardné skúšobné metódy ASTM E2058 na meranie horľavosti materiálov pomocou zariadenia na meranie šírenia ohňa (FPA)

Norma ASTM E2058 s názvom „Štandardné metódy merania horľavosti materiálov pomocou zariadenia na šírenie ohňa (FPA)“, ktorú vydala Americká spoločnosť pre testovanie a materiály (ASTM), špecifikuje vlastnosti horľavosti materiálov súvisiace s tendenciou materiálov podporovať šírenie ohňa pomocou zariadenia na šírenie ohňa. Medzi kvantifikované vlastnosti horľavosti materiálov patrí čas vznietenia, rýchlosť uvoľňovania chemického a konvekčného tepla, rýchlosť úbytku hmoty a efektívne spalné teplo.

Táto norma opisuje nasledujúce skúšobné metódy, ktoré sa môžu vykonávať samostatne a nezávisle:

• Skúška zapálenia na určenie hodnoty času zapálenia horizontálnej vzorky;
• Skúška spaľovania na určenie rýchlosti uvoľňovania chemického tepla a spaľovacieho tepla vznikajúceho pri horení horizontálnej vzorky.
• Testovanie šírenia ohňa na určenie rýchlosti uvoľňovania chemického tepla v dôsledku spaľovania vertikálnej vzorky.

Medzi charakteristické vlastnosti zariadení na šírenie požiaru patria:

• Externé, izolované volfrámovo-kremenné ohrievače poskytujúce sálavý tok až do 110 kW/m2 pre testovanú vzorku.
• Na horenie alebo šírenie ohňa smerom nahor v špecifikovaných zmesiach vzduchu je potrebný vzduch obohatený kyslíkom až do 40 %, odkysličený vzduch, čistý dusík alebo zmesi plynných hasiacich látok.
• Schopnosť merať rýchlosti uvoľňovania tepla a prúdenie výfukových produktov počas šírenia ohňa smerom nahor vo vertikálnej testovacej vzorke s výškou 0,305 m.

Prístroj na meranie šírenia ohňa sa používa na posúdenie horľavosti materiálov a výrobkov. Je tiež navrhnutý na získanie prechodovej odozvy týchto materiálov a výrobkov na špecifikované tepelné toky v špecifikovanom inertnom alebo oxidačnom prostredí a na získanie laboratórnych meraní rýchlosti produkcie produktov požiaru (oxid uhličitý, oxid uhoľnatý a v prípade potreby plynné uhľovodíky) na použitie v protipožiarnom inžinierstve.

Vzorka sa zapáli pomocou pilotného plameňa v mieste určenom vzhľadom na povrch vzorky.

Skúšky šírenia ohňa na vertikálnych vzorkách nie sú vhodné pre materiály, ktoré sa pri zahrievaní dostatočne roztavia, aby vytvorili kaluž kvapaliny.

Tieto testovacie metódy sú neoddeliteľnou súčasťou existujúcich testovacích noriem pre šírenie požiaru káblov a horľavosť materiálov v čistých priestoroch, ako aj schvaľovacej normy pre dopravné pásy. Zdroje využívajú tieto testovacie metódy, pretože výsledky testu odozvy na požiar získané z nich sa vzťahujú na správanie sa požiaru počas testov šírenia požiaru v skutočnom rozsahu.

Metódy testovania vznietenia, horenia alebo šírenia ohňa, alebo ich kombinácie, boli vykonané na materiáloch a výrobkoch obsahujúcich širokú škálu polymérnych zložení a štruktúr.

Metóda testovania šírenia ohňa sa líši od testovacích metód v normách ASTM uvedených v tomto dokumente, pretože poskytuje laboratórne merania šírenia ohňa smerom nahor a rýchlosti uvoľňovania chemického tepla počas horenia nad vertikálnou testovacou vzorkou v normálnom vzduchu, vzduchu obohatenom kyslíkom alebo vzduchu kontaminovanom kyslíkom. Testovacie metódy v iných normách, ako napríklad štandardná testovacia metóda ASTM E1321, ktorá poskytuje merania počas horizontálneho/horizontálneho alebo smerom nadol šírenia plameňa nad materiálmi, a štandardné testovacie metódy ASTM E906, ASTM E1354 a ASTM E1623, ktoré poskytujú merania rýchlosti uvoľňovania tepla z materiálov plne zapojených do horenia plameňom, vo všeobecnosti používajú na charakterizáciu správania sa požiaru externý sálavý tok namiesto plameňov vychádzajúcich zo samotného horiaceho materiálu.

Tieto testovacie metódy nie sú navrhnuté ako rutinné testy kontroly kvality. Sú určené na hodnotenie špecifických vlastností horľavosti materiálov. Analyzované materiály pozostávajú zo vzoriek odobratých z konečného produktu alebo z rôznych komponentov použitých v konečnom produkte. Výsledky získané z laboratórnych postupov poskytujú vstupy pre modely šírenia a rastu požiaru, štúdie analýzy rizík, návrhy budov a produktov a štúdie výskumu a vývoja materiálov.

Pri výskume požiarnej bezpečnosti a testovaní materiálov je pochopenie správania materiálov v ohni kľúčové. Jedným z najmodernejších nástrojov na tento účel je prístroj na meranie šírenia ohňa. Tento prístroj podlieha norme ASTM E2058.

Táto metóda umožňuje výskumníkom merať správanie pri vznietení, rýchlosť uvoľňovania tepla, stratu hmoty, tvorbu dymu a emisie plynov za kontrolovaných podmienok. Je obzvlášť užitočná pri hodnotení materiálov používaných v budovách, doprave, elektronických zariadeniach a spotrebnom tovare.

Prístroj na meranie šírenia ohňa je laboratórne zariadenie na testovanie požiaru určené na simuláciu realistických scenárov požiaru na malej vzorke materiálu. Poskytuje kvantitatívne údaje o tom, ako sa materiály správajú, keď sú vystavené kontrolovanému tepelnému toku a vonkajšiemu plameňu. Tento prístroj je všestranný kalorimeter pracujúci na princípe kalorimetrie spotreby kyslíka, čo znamená, že vypočítava rýchlosť uvoľňovania tepla na základe množstva kyslíka spotrebovaného počas horenia. Norma ASTM E2058 definuje postupy, vybavenie, kalibráciu a analýzu potrebnú na efektívne používanie prístroja na meranie šírenia ohňa.

Hlavné ciele tejto normy sú:

• Merať horľavosť materiálov kontrolovaným a opakovateľným spôsobom.
• Podpora vývoja ohňovzdorných materiálov a výrobkov.
• Modelovanie požiarov poskytuje údaje na dodržiavanie predpisov a porovnávacie hodnotenie rizík.

Hlavné aplikácie tejto normy zahŕňajú testovanie materiálov používaných pri výrobe nasledujúcich výrobkov:

• Interiéry lietadiel a kozmických lodí
• Verejná doprava
• Elektronické zariadenia a káble
• Izolácia budov a obklady stien
• čalúnený nábytok

Základné komponenty zariadenia na šírenie požiaru použité v týchto testoch sú nasledovné:

• Kónický ohrievač: Poskytuje rovnomerný tok sálavého tepla.
• Zdroj zapálenia iskra alebo pilotný plameň: Iniciuje horenie.
• Hmotnostná bilancia: Nepretržite zaznamenáva úbytok hmotnosti počas spaľovania.
• Výfukový systém: Zachytáva spaliny na analýzu.
• Analyzátory plynov: Merajú kyslík, oxid uhličitý a oxid uhoľnatý na výpočet rýchlosti uvoľňovania tepla.
• Optické senzory: Monitorujú hustotu dymu (voliteľné).

Postup testovania jednoducho nasleduje tieto kroky:

• Príprava vzorky: Malá, plochá vzorka (zvyčajne 100 mm x 100 mm) sa kondicionuje a upevní.
• Expozícia: Vzorka je vystavená vopred určenému tepelnému toku pomocou kužeľového ohrievača.
• Zapálenie: Pilotný plameň alebo iskra zapáli vzorku, keď dosiahne svoju teplotu vznietenia.
• Monitorovanie horenia:
  • Meria sa rýchlosť uvoľňovania tepla, strata hmotnosti, emisie plynov a tvorba dymu.
  • Dáta sa zaznamenávajú nepretržite počas celého testu (zvyčajne 10 – 30 minút).
• Analýza po teste: Skúmajú sa zvyšky a karbonizácia a porovnáva sa výkonnosť rôznych materiálov.

Na rozdiel od jednoduchších požiarnych testov, ako sú vertikálne plameňové testy, zariadenie na meranie šírenia ohňa poskytuje komplexné informácie o správaní sa horenia, vďaka čomu je ideálne na:

• Porovnanie a vývoj materiálov
• Prediktívne modelovanie požiarov
• Inžinierstvo ohňovzdorných konštrukcií
• Splnenie regulačných alebo sektorovo špecifických kritérií horľavosti.

Táto metóda je obzvlášť cenná v prípadoch, keď sú skutočné požiarne skúšky príliš drahé alebo rozsiahle, napríklad v letectve alebo vo vozidlách hromadnej dopravy.

Naša organizácia, ktorá poskytuje služby už mnoho rokov a dôkladne sleduje vývoj vedy a techniky na celom svete, vykonáva testovacie, meracie a analytické štúdie v širokej škále oblastí pre podniky zo všetkých sektorov so skúseným personálom a rozsiahlou infraštruktúrou. V tomto rámci poskytujeme podnikom aj testovacie služby v súlade s normou „ASTM E2058 Štandardné testovacie metódy na meranie horľavosti materiálov pomocou zariadenia na meranie šírenia ohňa (FPA)“.