Tiêu chuẩn ASTM E2058 về phương pháp thử nghiệm để đo khả năng cháy của vật liệu bằng thiết bị lan truyền lửa (FPA)

Tiêu chuẩn ASTM E2058 về phương pháp thử nghiệm để đo khả năng cháy của vật liệu bằng thiết bị lan truyền lửa (FPA)

Tiêu chuẩn "ASTM E2058 Phương pháp Thử nghiệm Tiêu chuẩn để Đo lường Khả năng Cháy của Vật liệu Sử dụng Thiết bị Lan truyền Lửa (FPA)" của Hiệp hội Thử nghiệm và Vật liệu Hoa Kỳ (ASTM) định lượng các đặc tính dễ cháy của vật liệu liên quan đến xu hướng vật liệu hỗ trợ lan truyền lửa thông qua thiết bị lan truyền lửa. Các đặc tính dễ cháy của vật liệu được định lượng bao gồm thời gian bắt lửa, tốc độ giải phóng nhiệt hóa học và đối lưu, tốc độ mất khối lượng và nhiệt đốt cháy hiệu quả.

Tiêu chuẩn ASTM E2058 về phương pháp thử nghiệm để đo khả năng cháy của vật liệu bằng thiết bị lan truyền lửa (FPA)

Tiêu chuẩn này định nghĩa các phương pháp thử nghiệm sau đây có thể được thực hiện riêng biệt và độc lập:

  • Thử nghiệm đánh lửa để xác định giá trị thời gian đánh lửa của mẫu nằm ngang;
  • Thử nghiệm đốt cháy để xác định tốc độ giải phóng nhiệt hóa học và nhiệt đốt cháy phát sinh từ quá trình đốt cháy mẫu nằm ngang
  • Thử nghiệm lan truyền lửa để xác định tốc độ giải phóng nhiệt hóa học từ quá trình đốt cháy mẫu theo chiều thẳng đứng.

Các đặc điểm nổi bật của thiết bị chữa cháy bao gồm:

  • Bộ gia nhiệt bên ngoài bằng thạch anh vonfram, cách điện để cung cấp thông lượng bức xạ lên tới 110 kW/m2 cho mẫu thử nghiệm.
  • Yêu cầu về quá trình cháy hoặc lan truyền lửa lên trên trong hỗn hợp không khí được chỉ định gồm tối đa 40 phần trăm không khí giàu oxy, không khí khử oxy, nitơ nguyên chất hoặc hỗn hợp các chất chữa cháy dạng khí.
  • Khả năng đo tốc độ giải phóng nhiệt và lưu lượng sản phẩm thải trong quá trình cháy lan lên trên trong mẫu thử theo chiều thẳng đứng ở độ cao 0,305 m.

Thiết bị lan truyền lửa được sử dụng để đánh giá khả năng bắt lửa của vật liệu và sản phẩm. Thiết bị này cũng được thiết kế để đo phản ứng tức thời của các vật liệu và sản phẩm này với các thông lượng nhiệt cụ thể trong môi trường trơ ​​hoặc oxy hóa cụ thể, và để đo lường trong phòng thí nghiệm về tốc độ sản sinh các sản phẩm cháy (carbon dioxide, carbon monoxide, và nếu cần, hydrocarbon dạng khí) để sử dụng trong kỹ thuật an toàn phòng cháy chữa cháy.

Việc đánh lửa mẫu được thực hiện bằng ngọn lửa mồi ở vị trí xác định so với bề mặt mẫu.

Thử nghiệm lan truyền lửa của các mẫu thẳng đứng không phù hợp với các vật liệu nóng chảy đủ để tạo thành vũng chất lỏng khi được đun nóng.

Các phương pháp thử nghiệm này là một phần không thể thiếu của các tiêu chuẩn thử nghiệm hiện hành về khả năng lan truyền lửa qua cáp và khả năng bắt lửa của vật liệu phòng sạch, cũng như tiêu chuẩn phê duyệt cho băng tải. Các nguồn sử dụng các phương pháp thử nghiệm này vì kết quả phản ứng cháy từ các phương pháp thử nghiệm này tương quan với hành vi cháy trong các thử nghiệm lan truyền lửa trên quy mô thực tế.

Phương pháp thử nghiệm đánh lửa, đốt cháy hoặc lan truyền lửa, hoặc kết hợp cả hai, đã được tiến hành với các vật liệu và sản phẩm có chứa nhiều thành phần và cấu trúc polyme khác nhau.

Phương pháp thử nghiệm lan truyền lửa khác với các phương pháp thử nghiệm trong tiêu chuẩn ASTM được liệt kê ở đây ở chỗ nó tạo ra các phép đo trong phòng thí nghiệm về tốc độ giải phóng nhiệt hóa học trong quá trình lan truyền lửa hướng lên và quá trình cháy trên mẫu thử thẳng đứng trong không khí bình thường, không khí giàu oxy hoặc không khí bị ô nhiễm oxy. Các phương pháp thử nghiệm trong các tiêu chuẩn khác, chẳng hạn như phương pháp thử nghiệm ASTN E1321, cung cấp các phép đo trong quá trình lan truyền ngọn lửa theo chiều ngang/ngang hoặc hướng xuống trên vật liệu, và các phương pháp thử nghiệm ASTM E906, ASTM E1354 và ASTM E1623, cung cấp các phép đo về tốc độ giải phóng nhiệt từ các vật liệu tham gia hoàn toàn vào quá trình cháy, thường sử dụng thông lượng bức xạ bên ngoài thay vì ngọn lửa bắt nguồn từ chính vật liệu đang cháy để mô tả hành vi cháy.

Các phương pháp thử nghiệm này không nhằm mục đích kiểm tra chất lượng thông thường. Chúng được thiết kế để đánh giá các đặc tính dễ cháy cụ thể của vật liệu. Các vật liệu được phân tích bao gồm các mẫu lấy từ sản phẩm sử dụng cuối hoặc các thành phần khác nhau được sử dụng trong sản phẩm sử dụng cuối. Kết quả từ các quy trình phòng thí nghiệm cung cấp dữ liệu đầu vào cho các mô hình lan truyền và phát triển đám cháy, nghiên cứu phân tích rủi ro, thiết kế công trình và sản phẩm, cũng như nghiên cứu và phát triển vật liệu.

Việc hiểu rõ cách vật liệu phản ứng với lửa là rất quan trọng trong nghiên cứu an toàn phòng cháy chữa cháy và thử nghiệm vật liệu. Một trong những công cụ tiên tiến nhất cho mục đích này là thiết bị lan truyền lửa. Thiết bị này tuân thủ tiêu chuẩn ASTM E2058.

Phương pháp này cho phép các nhà nghiên cứu đo lường hành vi bắt lửa, tốc độ giải phóng nhiệt, tổn thất khối lượng, lượng khói sinh ra và quá trình thoát khí trong điều kiện được kiểm soát. Phương pháp này đặc biệt hữu ích để đánh giá vật liệu được sử dụng trong xây dựng, giao thông vận tải, thiết bị điện tử và hàng tiêu dùng.

Thiết bị đo lan truyền lửa là một thiết bị thử nghiệm cháy quy mô phòng thí nghiệm, được thiết kế để mô phỏng các tình huống cháy thực tế trên một mẫu vật liệu nhỏ. Thiết bị cung cấp dữ liệu định lượng về cách vật liệu phản ứng khi tiếp xúc với luồng nhiệt được kiểm soát và ngọn lửa bên ngoài. Thiết bị này là một nhiệt lượng kế đa năng hoạt động theo phương pháp đo nhiệt lượng tiêu thụ oxy, tính toán tốc độ giải phóng nhiệt dựa trên lượng oxy tiêu thụ trong quá trình đốt cháy. Tiêu chuẩn ASTM E2058 quy định các quy trình, thiết bị đo lường, hiệu chuẩn và phân tích cần thiết để sử dụng hiệu quả thiết bị đo lan truyền lửa.

Mục tiêu chính của tiêu chuẩn này là:

  • Đo lường các đặc tính dễ cháy của vật liệu theo cách có kiểm soát và có thể lặp lại
  • Hỗ trợ phát triển vật liệu và sản phẩm chống cháy
  • Cung cấp dữ liệu cho mô hình hóa cháy, tuân thủ quy định và đánh giá rủi ro so sánh

Các ứng dụng chính của tiêu chuẩn này bao gồm thử nghiệm vật liệu được sử dụng trong sản xuất:

  • Nội thất máy bay và tàu vũ trụ
  • Giao thông công cộng
  • Thiết bị điện tử và cáp
  • Vật liệu cách nhiệt và ốp tường cho tòa nhà
  • Nội thất bọc da

Các thành phần chính của thiết bị chống cháy lan được sử dụng trong các thử nghiệm này là:

  • Máy sưởi hình nón: Cung cấp luồng nhiệt tỏa ra đều đặn.
  • Tia lửa điện hoặc nguồn đánh lửa mồi: Khởi tạo quá trình đốt cháy.
  • Cân bằng khối lượng: Liên tục ghi lại khối lượng bị mất trong quá trình đốt cháy.
  • Hệ thống xả: Thu thập khí thải để phân tích.
  • Máy phân tích khí: Đo oxy, carbon dioxide và carbon monoxide để tính tốc độ giải phóng nhiệt.
  • Cảm biến quang học: Theo dõi mật độ khói (tùy chọn).

Quy trình thử nghiệm chỉ đơn giản theo các bước sau:

  • Chuẩn bị mẫu: Một mẫu nhỏ, phẳng (thường có kích thước 100 mm x 100 mm) được xử lý và gắn kết.
  • Tiếp xúc: Mẫu được tiếp xúc với luồng nhiệt được xác định trước bằng cách sử dụng bộ gia nhiệt hình nón.
  • Đánh lửa: Ngọn lửa mồi hoặc tia lửa sẽ đốt cháy mẫu khi mẫu đạt đến nhiệt độ bắt lửa.
  • Theo dõi quá trình đốt cháy:
    • Đo tốc độ giải phóng nhiệt, mất khối lượng, khí thải và lượng khói.
    • Dữ liệu được ghi lại liên tục trong suốt quá trình thử nghiệm (thường là 10-30 phút).
  • Phân tích sau thử nghiệm: Kiểm tra cặn và vết cháy và so sánh hiệu suất trên các vật liệu khác nhau.

Không giống như các thử nghiệm cháy đơn giản hơn như thử nghiệm ngọn lửa theo chiều dọc, thiết bị lan truyền lửa cung cấp khả năng đốt cháy toàn diện, khiến nó trở nên lý tưởng cho:

  • So sánh và phát triển vật liệu
  • Mô hình hóa cháy dự đoán
  • Thiết kế kỹ thuật chống cháy
  • Đáp ứng các tiêu chí về khả năng cháy theo quy định hoặc theo ngành cụ thể

Phương pháp này đặc biệt có giá trị trong những tình huống như vật liệu hàng không hoặc vận chuyển công cộng, khi việc thử nghiệm cháy thực tế quá tốn kém hoặc trên quy mô lớn.

Với kinh nghiệm hoạt động nhiều năm và luôn theo sát sự phát triển khoa học công nghệ toàn cầu, chúng tôi thực hiện thử nghiệm, đo lường và phân tích trong nhiều lĩnh vực cho các doanh nghiệp thuộc mọi ngành nghề, với đội ngũ chuyên gia lành nghề và cơ sở hạ tầng rộng khắp. Trong bối cảnh này, chúng tôi cũng cung cấp dịch vụ thử nghiệm theo Tiêu chuẩn ASTM E2058 về Phương pháp Thử nghiệm Đo lường Khả năng Cháy của Vật liệu Sử dụng Thiết bị Lan truyền Lửa (FPA).

WhatsApp