利用ASTM E1354氧气消耗量热仪测定材料和产品的放热率和表观烟度释放率

美国材料与试验协会 (ASTM) 制定的 ASTM E1354 标准测试方法，即利用氧气消耗量热法测定材料和产品的热量和表观烟雾释放速率，是一种火灾测试响应标准，允许测量暴露于受控辐射加热水平（有或没有外部点火器）的材料的响应。

本文所述的测试方法用于确定材料和产品的可燃性、放热率、质量损失率、有效燃烧热和可见烟雾形成情况。

放热速率通过测量氧气消耗量来确定，而氧气消耗量取决于废气流中的氧气浓度和流量。有效燃烧热通过同时测量样品质量损失速率和放热速率来确定。烟雾生成量通过燃烧产物流阻挡光线来测量。

样品应承受初始测试热通量，范围为 0 kW/m²^至100 kW/m² ^。如采用外部点火，则应使用电火花。初始测试热通量值和外部点火方式应符合相关材料或性能标准的规定。无论最终用途是水平还是垂直放置，样品的正常测试方向均为水平。该装置还包含垂直方向测试功能，但仅用于探索性或诊断性工作。

可燃性定义为从最初暴露于持续火焰到最终燃烧所经过的时间。

这种测试方法专为材料和产品评估、数学建模、设计或开发研究而开发。材料样品示例包括最终产品的部分部件或最终产品中使用的各种组件。

ASTM E1354 是一项广泛应用的耐火测试标准，也是最重要的实验室规模耐火测试方法之一，用于评估材料在火灾条件下的性能。该测试使用锥形量热仪进行，该仪器可在受控的实验室环境中模拟真实的火灾环境。

ASTM E1354 标准的主要目的是测量材料在特定辐射热条件下的耐火性能。该标准具体评估以下参数：

• 放热速率
• 烟雾产生
• 点火特性
• 燃烧过程中的质量损失
• 有毒气体（一氧化碳、二氧化碳）的生成

这些参数至关重要，因为热释放速率是火灾发展和蔓延的最重要因素。

ASTM E1354 标准测试方法基于氧消耗量热法的原理，具体如下：

• 燃烧过程中释放的热量与消耗的氧气量成正比。
• 每消耗一公斤氧气，大约会释放 13,1 兆焦耳的热量，这可以精确计算出火势强度。

实验中使用的锥形量热仪由几个基本部件组成：

• 锥形辐射加热器（约 100 kW/m²）²（提供高达）的受控热流
• 样品架（通常用于 100 毫米 x 100 毫米的样品）
• 点火系统（火花点火器）
• 排气系统（收集燃烧气体）
• 氧气分析仪（测量氧气消耗量）
• 称重传感器（测量质量损失）
• 烟雾测量系统

该系统能够对燃烧行为进行详细的实时监测。

测试过程通常遵循以下步骤：

• 样品制备：样品在受控的温度和湿度条件下进行处理。它们通常是未经处理的，代表实际使用的材料。
• 热暴露：样品受到预定的辐射热通量（通常为 35 或 50 kW/m³）的影响。²）暴露于。
• 点火：样品可能自燃或用火花点火器点燃。
• 数据采集​​：持续测量以下参数：
  • 放热速率
  • 烟密度
  • 质量损失
  • 气体浓度
  • 测试持续时间

测试将持续进行，直到燃烧停止或达到规定的时间为止。

• 测量的关键参数：ASTM E1354 标准提供了一系列广泛的数据集，其中包括：
  • 最高热释放率
  • 总热释放
  • 点火时间
  • 质量损失率
  • 烟雾产生率
  • 有效燃烧热
  • 气体排放（一氧化碳、二氧化碳、有毒气体）

这些输出结果有助于工程师了解某种材料对火灾强度的影响。

ASTM E1354 标准被广泛应用于许多行业，包括：

• 建筑材料（隔热材料、板材、地板）
• 汽车和运输
• 电子产品和电缆
• 家具和纺织品

该标准的典型应用包括：

• 产品开发与研发
• 消防安全工程
• 遵守法律法规
• 火灾建模的输入数据

ASTM E1354 标准的优点如下：

• 它所需的样本量较小，但能提供全面的数据。
• 它具有高度可重复性和可靠性。
• 适用于研究和产品比较。
• 它提供的数据可用于火灾模拟模型。

然而，该标准也存在一些局限性：

• 这是台架规模的测试，不是全面火灾场景的模拟。
• 结果可能无法准确反映真实的火灾情况。
• 火灾建模需要专家意见。

总之，ASTM E1354 标准是评估材料在火灾环境下性能的最重要的耐火测试标准之一。它通过测量热释放、烟雾产生和燃烧特性，为消防安全设计、材料选择和法规遵从性提供关键数据。该标准能够小规模地模拟真实的火灾条件，使其成为现代消防科学与工程中不可或缺的工具。

多年来，凭借我们经验丰富的专业团队，我们始终关注客户需求，提供先进的测试服务，并协助客户建立、实施和改进管理体系。在此框架下，我们也提供符合ASTM E1354标准的测试服务。