ASTM E2058 使用火焰蔓延儀 (FPA) 測量材料可燃性的標準測試方法

美國材料與試驗協會 (ASTM) 標準「ASTM E2058 使用火焰蔓延儀 (FPA) 測量材料可燃性的標準測試方法」量化了材料可燃性，該特性與材料透過火焰蔓延儀支持火勢蔓延的趨勢有關。量化的材料可燃性特性包括點火時間、化學和對流熱釋放速率、質量損失速率以及有效燃燒熱。

本標準定義了以下可以單獨和獨立執行的測試方法：

• 點火試驗，確定水平樣品的點火時間值；
• 燃燒試驗，用於確定水平樣品燃燒產生的化學熱釋放速率和燃燒熱
• 火勢蔓延測試用於確定垂直樣品燃燒產生的化學熱釋放率。

火災蔓延裝置的獨特特徵包括：

• 鎢石英外部隔離加熱器可向測試樣品提供高達 110 kW/m2 的輻射通量。
• 要求在指定的空氣混合物中燃燒或向上蔓延火勢，該混合物由高達 40% 的富氧空氣、脫氧空氣、純氮氣或氣體滅火劑混合物組成。
• 能夠測量 0,305 公尺高度的垂直測試樣本中火焰向上蔓延時的熱釋放速率和廢氣流量。

火災蔓延儀用於評估材料和產品的可燃性。它也用於獲取這些材料和產品在特定惰性或氧化環境中對特定熱通量的瞬態響應，以及獲取火災產物（二氧化碳、一氧化碳以及（如果需要）氣態碳氫化合物）生成速率的實驗室測量值，以供消防安全工程使用。

樣品的點燃是透過相對於樣品表面的確定位置處的引燃火焰來實現的。

垂直樣本的火焰蔓延測試不適用於加熱時熔化到足以形成液池的材料。

這些測試方法是現有電纜火焰蔓延測試標準、無塵室材料可燃性測試標準以及傳送帶認證標準的組成部分。供應商之所以使用這些測試方法，是因為這些測試方法的火災測試反應結果與實際火災蔓延測試中的火災行為高度相關。

已經對含有多種聚合物成分和結構的材料和產品進行了點火、燃燒或火勢蔓延測試方法或其組合。

火勢蔓延測試方法與此處列出的 ASTM 標準中的測試方法不同，它對垂直測試樣品在正常空氣、富氧空氣或含氧空氣中向上蔓延和燃燒過程中的化學熱釋放速率進行實驗室測量。其他標準中的測試方法，例如 ASTN E1321 測試方法（用於測量材料上水平/水平或向下火焰蔓延時的燃燒情況）以及 ASTM E906、ASTM E1354 和 ASTM E1623 測試方法（用於測量完全燃燒材料的熱釋放速率），通常使用外部輻射通量而不是燃燒材料本身產生的火焰來表徵。

這些測試方法並非常規品質控制測試，旨在評估材料的特定可燃性。待分析的材料包括從最終用途產品或最終用途產品中使用的各種組件中採集的樣品。實驗室程序的結果可為火災蔓延和成長模型、風險分析研究、建築和產品設計以及材料研發提供參考。

了解材料在火災中的行為對於消防安全研究和材料測試至關重要。用於此目的的最先進工具之一是火焰蔓延儀。本儀器符合 ASTM E2058 標準。

此方法使研究人員能夠在受控條件下測量點火行為、熱釋放速率、質量損失、煙霧產生和氣體釋放。它對於評估建築、交通運輸、電子設備和消費品中使用的材料特別有用。

火勢蔓延儀是一種桌上型火災測試設備，旨在模擬小樣本材料的真實火災場景。它能夠提供材料在受控熱流和外部火焰作用下的行為的定量數據。該設備是一種多功能量熱儀，採用耗氧量熱法，根據燃燒過程中消耗的氧氣量計算熱釋放速率。 ASTM E2058 定義了有效使用火勢蔓延儀所需的程序、儀器、校準和分析。

本標準的主要目標是：

• 以可控且可重複的方式測量材料可燃性
• 支持耐火材料及製品發展
• 為火災建模、法規遵循和比較風險評估提供數據

此標準的主要應用包括測試用於製造以下產品的材料：

• 飛機和太空船內部
• 大眾運輸
• 電子設備和電纜
• 建築隔熱和牆面覆蓋物
• 軟墊家具

這些測試中使用的火蔓延裝置的關鍵部件是：

• 錐形加熱器：提供均勻的輻射熱流。
• 火花或引燃點火源：引發燃燒。
• 質量平衡：連續記錄燃燒過程中的質量損失。
• 排氣系統：捕獲燃燒氣體以供分析。
• 氣體分析儀：測量氧氣、二氧化碳和一氧化碳，以計算放熱速率。
• 光學感測器：監測煙霧密度（選購）。

測試過程簡單遵循以下步驟：

• 樣品製備：對小而扁平的樣品（通常為 100 毫米 x 100 毫米）進行調節和安裝。
• 暴露：使用錐形加熱器將樣品暴露在預定的熱通量下。
• 點火：當樣品達到點火溫度時，引火火焰或火花會點燃樣品。
• 燃燒監測：
  • 測量熱釋放率、質量損失、氣體排放量和煙霧產生量。
  • 在整個測試過程中（通常為 10-30 分鐘）會連續記錄資料。
• 測試後分析：檢查殘留物和炭化物，並比較不同材料的性能。

與垂直火焰測試等簡單的火災測試不同，火焰蔓延裝置提供了全面的燃燒行為，非常適合：

• 材料比較與開發
• 預測火災模型
• 工程防火設計
• 滿足監管或行業特定的可燃性標準

這種方法在航空或公共交通材料等實際防火測試成本過高或規模過大的情況下特別有價值。

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