Xác định tốc độ tỏa nhiệt và tốc độ tỏa khói biểu kiến ​​của vật liệu và sản phẩm bằng máy đo nhiệt lượng tiêu thụ oxy ASTM E1354.

Tiêu chuẩn ASTM E1354 Phương pháp thử nghiệm tiêu chuẩn để xác định tốc độ tỏa nhiệt và khói biểu kiến ​​của vật liệu và sản phẩm bằng phương pháp đo nhiệt lượng tiêu thụ oxy, do Hiệp hội Vật liệu và Thử nghiệm Hoa Kỳ (ASTM) phát triển, là một tiêu chuẩn phản ứng thử nghiệm cháy cho phép đo phản ứng của vật liệu khi tiếp xúc với mức nhiệt bức xạ được kiểm soát, có hoặc không có bộ phận đánh lửa bên ngoài.

Phương pháp thử nghiệm được mô tả ở đây được sử dụng để xác định khả năng bắt lửa, tốc độ tỏa nhiệt, tốc độ hao hụt khối lượng, nhiệt lượng cháy hiệu dụng và sự hình thành khói nhìn thấy được của vật liệu và sản phẩm.

Tốc độ tỏa nhiệt được xác định bằng cách đo lượng oxy tiêu thụ, lượng oxy tiêu thụ được xác định bởi nồng độ oxy và lưu lượng trong dòng khí thải. Nhiệt lượng cháy hiệu dụng được xác định bằng cách đo đồng thời tốc độ hao hụt khối lượng mẫu cùng với tốc độ tỏa nhiệt. Sự hình thành khói được đo bằng cách chặn ánh sáng bởi dòng khí thải.

Các mẫu thử cần được kiểm tra với lưu lượng nhiệt ban đầu từ 0 kW/m² ^đến 100 kW/m² ^. Khi sử dụng phương pháp đánh lửa bên ngoài, cần sử dụng tia lửa điện. Giá trị lưu lượng nhiệt ban đầu và việc sử dụng phương pháp đánh lửa bên ngoài phải tuân theo tiêu chuẩn vật liệu hoặc tiêu chuẩn hiệu năng liên quan. Hướng kiểm tra mẫu thông thường là nằm ngang, bất kể ứng dụng cuối cùng có hướng nằm ngang hay thẳng đứng. Thiết bị cũng bao gồm các điều khoản để kiểm tra theo hướng thẳng đứng, chỉ được sử dụng cho mục đích thăm dò hoặc chẩn đoán.

Khả năng bắt lửa được định nghĩa là khoảng thời gian từ khi tiếp xúc ban đầu đến khi ngọn lửa duy trì.

Phương pháp thử nghiệm này được phát triển để sử dụng trong việc đánh giá vật liệu và sản phẩm, mô hình hóa toán học, mục đích thiết kế, hoặc phát triển và nghiên cứu. Ví dụ về mẫu vật liệu bao gồm các bộ phận của sản phẩm cuối cùng hoặc các thành phần khác nhau được sử dụng trong sản phẩm cuối cùng.

ASTM E1354 là một tiêu chuẩn thử nghiệm cháy được sử dụng rộng rãi và là một trong những phương pháp thử nghiệm cháy quy mô phòng thí nghiệm quan trọng nhất được dùng để đánh giá cách vật liệu hoạt động khi tiếp xúc với điều kiện cháy. Thử nghiệm được thực hiện bằng một thiết bị gọi là máy đo nhiệt lượng hình nón, mô phỏng sự tiếp xúc với lửa thực tế trong môi trường phòng thí nghiệm được kiểm soát.

Mục đích chính của tiêu chuẩn ASTM E1354 là đo lường các đặc tính phản ứng cháy của vật liệu khi tiếp xúc với một mức nhiệt bức xạ xác định. Tiêu chuẩn này đánh giá cụ thể các thông số sau:

• Tốc độ tỏa nhiệt
• Sản xuất khói
• Đặc tính đánh lửa
• Sự hao hụt khối lượng trong quá trình đốt cháy
• Sự hình thành các khí độc (carbon monoxide, carbon dioxide)

Các thông số này rất quan trọng vì tốc độ giải phóng nhiệt là yếu tố quan trọng nhất trong sự phát triển và lan rộng của đám cháy.

Phương pháp thử nghiệm tiêu chuẩn ASTM E1354 dựa trên nguyên lý đo nhiệt lượng tiêu thụ oxy, cụ thể như sau:

• Lượng nhiệt tỏa ra trong quá trình đốt cháy tỷ lệ thuận với lượng oxy tiêu thụ.
• Ước tính cứ mỗi kilogram oxy tiêu thụ sẽ tỏa ra khoảng 13,1 MJ nhiệt, cho phép tính toán chính xác cường độ đám cháy.

Nhiệt lượng kế hình nón được sử dụng trong các thí nghiệm bao gồm một số thành phần cơ bản:

• Lò sưởi bức xạ hình nón (khoảng 100 kW/m²)²(Cung cấp lưu lượng nhiệt được kiểm soát lên đến)
• Giá đỡ mẫu (thường dùng cho mẫu có kích thước 100 mm x 100 mm)
• Hệ thống đánh lửa (bộ đánh lửa tia lửa điện)
• Hệ thống ống xả (thu gom khí thải)
• Máy phân tích oxy (đo lượng oxy bị thiếu)
• Cảm biến tải trọng (đo sự hao hụt khối lượng)
• Hệ thống đo khói

Hệ thống này cho phép giám sát chi tiết hành vi đốt cháy trong thời gian thực.

Quy trình kiểm thử thường tuân theo các bước sau:

• Chuẩn bị mẫu: Các mẫu được bảo quản ở nhiệt độ và độ ẩm được kiểm soát. Chúng thường đơn giản và đại diện cho các vật liệu thực tế sẽ được sử dụng.
• Tiếp xúc với nhiệt: Mẫu được đặt dưới tác động của một dòng nhiệt bức xạ được xác định trước (thường là 35 hoặc 50 kW/m³).²) tiếp xúc với.
• Sự bắt lửa: Mẫu vật có thể tự bốc cháy hoặc được đánh lửa bằng tia lửa điện.
• Thu thập dữ liệu: Các phép đo được thực hiện liên tục đối với các thông số sau:
  • Tốc độ tỏa nhiệt
  • mật độ khói
  • mất khối lượng
  • Nồng độ khí
  • Thời lượng kiểm tra

Thử nghiệm tiếp tục cho đến khi quá trình đốt cháy dừng lại hoặc đạt đến một khoảng thời gian xác định.

• Các thông số chính được đo lường: Tiêu chuẩn ASTM E1354 cung cấp một bộ dữ liệu rộng bao gồm:
  • Tốc độ tỏa nhiệt cao nhất
  • Tổng lượng nhiệt tỏa ra
  • Thời gian đánh lửa
  • Tốc độ mất khối lượng
  • Tốc độ sản sinh khói
  • Nhiệt đốt cháy hiệu quả
  • Khí thải (carbon monoxide, carbon dioxide, khí độc)

Những kết quả này giúp các kỹ sư hiểu được vật liệu đó góp phần như thế nào vào cường độ đám cháy.

Tiêu chuẩn ASTM E1354 được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp, bao gồm:

• Vật liệu xây dựng (vật liệu cách nhiệt, tấm ốp, ván sàn)
• Ô tô và vận tải
• Thiết bị điện tử và cáp
• Đồ nội thất và hàng dệt

Các ứng dụng điển hình của tiêu chuẩn này bao gồm:

• Phát triển sản phẩm và nghiên cứu & phát triển
• Kỹ thuật an toàn phòng cháy chữa cháy
• Tuân thủ các quy định pháp luật
• Dữ liệu đầu vào cho mô hình cháy

Những ưu điểm của tiêu chuẩn ASTM E1354 như sau:

• Phương pháp này yêu cầu cỡ mẫu nhỏ nhưng cung cấp dữ liệu toàn diện.
• Phương pháp này có tính lặp lại và độ tin cậy cao.
• Thích hợp cho nghiên cứu và so sánh sản phẩm.
• Nó cung cấp dữ liệu có thể được sử dụng trong các mô hình mô phỏng hỏa hoạn.

Tuy nhiên, tiêu chuẩn này có một số hạn chế:

• Đây là thử nghiệm trên quy mô nhỏ, không phải là kịch bản hỏa hoạn thực tế.
• Kết quả có thể không phản ánh chính xác điều kiện cháy thực tế.
• Mô phỏng đám cháy cần có ý kiến ​​chuyên gia.

Tóm lại, tiêu chuẩn ASTM E1354 là một trong những tiêu chuẩn thử nghiệm cháy quan trọng nhất để đánh giá hành vi của vật liệu khi tiếp xúc với lửa. Bằng cách đo lượng nhiệt tỏa ra, lượng khói sinh ra và đặc tính cháy, tiêu chuẩn này cung cấp dữ liệu quan trọng cho thiết kế an toàn cháy, lựa chọn vật liệu và tuân thủ quy định. Khả năng mô phỏng các điều kiện cháy thực tế trên quy mô nhỏ khiến tiêu chuẩn này trở thành công cụ không thể thiếu trong khoa học và kỹ thuật phòng cháy chữa cháy hiện đại.

Trong nhiều năm qua, tổ chức của chúng tôi, với đội ngũ nhân viên có năng lực và giàu kinh nghiệm, đã thấu hiểu nhu cầu của khách hàng, cung cấp các dịch vụ thử nghiệm tiên tiến mà họ yêu cầu và hỗ trợ họ trong việc thiết lập, triển khai và cải tiến các hệ thống quản lý. Trong khuôn khổ này, chúng tôi cũng cung cấp các dịch vụ thử nghiệm theo tiêu chuẩn ASTM E1354.