bjd
.pdf–нормальногорючие (Г3);
–сильногорючие (Г4).
2.Воспламеняемость:
•трудновоспламеняемые (В1);
•умеренновоспламеняемые (В2);
•легковоспламеняемые (В3).
3.Способность распространения пламени по поверхности:
•нераспространяющие (РП1);
•слабораспространяющие (РП2);
•умереннораспространяющие (РП3);
•сильнораспространяющие (РП4).
4.Дымообразующая способность:
•малая (Д1);
•умеренная (Д2);
•высокая (Д3).
5.Токсичность продуктов горения:
•малоопасные (Т1);
•умеренноопасные (Т2);
•высокоопасные (Т3);
•чрезвычайно опасные (Т4).
1.4.Опасныефакторыпожара и взрыва
Копасным факторам пожара, воздействующим на людей от-
носятся:
– пламя и искры;
– тепловой поток;
– повышенная температура окружающей среды;
– повышенная концентрация токсичных продуктов горения и термического разложения;
– пониженная концентрация кислорода;
– снижение видимости в дыму.
Ксопутствующим проявлениям опасных факторов пожара относятся:
– осколки, части разрушившихся зданий, сооружений, строений, транспортных средств, технологических установок, оборудования, агрегатов, изделий и иного имущества;
171
–радиоактивные и токсичные вещества и материалы, попавшие в окружающую среду из разрушенных технологических установок, оборудования, агрегатов, изделий и иного имущества;
–вынос высокого напряжения на токопроводящие части технологических установок, оборудования, агрегатов, изделий и иного имущества;
–опасные факторы взрыва, произошедшего вследствие пожара (воздушная ударная волна, осколки взрывного устройства и оборудования);
–воздействие огнетушащих веществ.
Пламя и искры. Воздействие данного фактора пожара зависит от температуры пламени горючих веществ и материалов и от их загрузки в зоне горения. Наибольшая температура пламени возникает при горении бензола (2 060 °С), ацетилена (2 322 °С), керосина (2 027 °С), магния (2 800 °С), серы (1 820 °С). У древесины температура пламени составляет 1 000 °С.
Тепловой поток. Опасные для человека значения теплового воздействия невелики, время переносимости теплового потока человеком равно:
2,8 кВт/м2 ..............30 с;
3,5 кВт/м2 ...............10 с;
7 кВт/м2 ....................5 с;
8,75 кВт/м2 ...............3 с.
Температура среды. Наибольшую опасность представляет вдыхание нагретого воздуха, приводящее к поражению верхних дыхательных путей, удушью и смерти.
При температуре выше 100 °С – потеря сознания и возможна гибель в течение нескольких минут. Также возможна вероятность получения ожогов 2-й степени – 30 % поверхности тела, при таком ожоге вероятность выжить мала. Время получения ожогов 2-й сте-
пени при t = 71 °С – 26 с, при t = 100 °С – 15 с, при t = 176 °С – 7 с.
Во влажной атмосфере ожог 2-й степени вызывается воздействием t = 55 °С в течение 20 с.
Токсичные продукты горения. Основная причина гибели людей – отравление угарным газом (оксид углерода II). Угарный газ в 200–300 раз лучше реагирует с гемоглобином крови, чем кислород. Красные кровяные тельца перестают снабжать организм
172
кислородом. Человек становится равнодушным и безучастным, не стремится избежать опасности, наступает оцепенение, головокружение.
Потеря видимости вследствие задымления. При потере видимости организованное движение людей нарушается и становится хаотичным, т. е. каждый человек двигается в произвольном направлении.
Пониженная концентрация кислорода. Понижение кисло-
рода на 3 % вызывает ухудшение двигательных функций организма. Опасной считается концентрация кислорода 14 %, при ней теряется координация движения, ухудшается умственное сосредоточение, затрудняется эвакуация людей.
Воздушная ударная волна (ВУВ). ВУВ может наносить вред человеку непосредственно и косвенно.
При непосредственном воздействии ВУВ основной причиной возникновения травм является мгновенное повышение давления воздуха, воспринимаемое человеком как резкий удар. При этом тело человека испытывает действие односторонне направленной силы, вызывающей в организме функциональные нарушения и механические повреждения.
Косвенное воздействие ударной волны – удары, нанесенные обломкамиразрушающих зданий, сооружений, техники, деревьеви т. п.
2. Взрывчатые вещества и взрывоопасные среды
2.1. Общие сведения овзрывах
Взрыв – процесс выделения энергии за короткий промежуток времени, связанный с мгновенным физико-химическим изменением состояния вещества, приводящим к механическому воздействию на окружающую среду.
1. В зависимости от способа выделения энергии различают следующие виды взрывов:
–ядерный;
–химический;
–физический;
173
–механический;
–лазерный и др.
Ядерный взрыв – процесс выделения энергии заключенных в ядрах элементов.
Химический взрыв – быстропротекающая самоускоряющаяся экзотермическая реакция взаимодействия горючих веществ с окислителями или термического разложения нестабильных соединений.
Физический взрыв – выделение энергии в результате смешивания веществ с разной температурой (расплавленный металл и вода).
Механический взрыв – выделение энергии в результате сильного удара (например, Тунгусский метеорит).
Лазерный взрыв – воздействие на окружающую среду в результате концентрации энергии в определенной «точке».
(В дальнейшем рассматривается только химический взрыв).
2.По характеру воздействия на окружающую среду взрыв
бывает:
–обычный,
–кумулятивный;
–объемный.
3.По скорости протекания реакции различают следующие
взрывы:
–дефлаграционный. Нагрев и воспламенение последующих слоев взрывчатого вещества или взрывоопасной среды происходит за счет диффузии и теплопередачи. Фронт волны сжатия и фронт пламени движутся со скоростью, близкой к скорости звука в воздухе. В зависимости от скорости реакции принято различать шесть режимов взрывного превращения;
–детонационный взрыв. Воспламенение последующих слоев взрывчатого вещества происходит за счет прохождения ударной волны со сверхзвуковой скоростью в воздухе.
Для характеристики поражающего действия взрыва используют следующие основные показатели:
1) тротиловый эквивалент – количество килограмм тротила на 1 кг взрывчатого вещества;
2) теплота взрыва – количество энергии взрыва – выделяемой 1 кг взрывчатого вещества. Обычно Qкв = 1,5...7,5 МДж·кг–1.
174
Самое большое количество энергии выделяется при взрыве стехиометрической смеси жидких кислорода и водорода –
Q= 16,7 МДж·кг–1 (адская смесь).
3)скорость детонации – скорость протекания реакции горения по взрывчатому веществу – Vд м/с или км/с.
4)избыточное давление – давление, развиваемое при взрыве
определенной массы вещества в воздухе – Рф, кПа, МПа.
2.2. Взрывчатые вещества
Взрывчатые вещества (ВВ) – химическое соединение или смесь веществ, способные под влиянием внешних воздействий (накол, трение, искра, нагрев и т. д.) производить взрыв.
Классификация ВВ:
1) по агрегатному состоянию энергоносителя:
• твердые конденсированные;
• жидкие
• газообразные;
• аэровзвеси (пыль, туман); 2) по составу:
• индивидуальные химическиесоединения (тротил, гексоген);
• механические смеси (морская смесь, ТГ-500 ГА); 3) по классу химических соединений (для студентов химиче-
ского факультета):
• нитроэфиры;
• нитросоединения ароматических углеводородов;
• нитроамины жирного ряда; 4) по применению (основная классификация, которая рас-
сматривается подробно):
• инициирующие;
• бризантные.
Газообразные энергоносители представляют собой гомогенные смеси горючих газов (паров) с газообразными окислителями – воздухом, кислородом, хлором и др.; либо нестабильные газообразные соединения, такие как ацетилен, этилен, склонные к термическому разложению в отсутствии окислителя.
175
Взрывоопасные аэровзвеси (двухфазные) состоят из мелкодисперсных горючих жидкостей («туманов») или твердых веществ (пыли) в окислительной среде, в основном в воздухе.
Энергию взрыва парогазовых сред определяют по теплоте сгорания горючих веществ в смеси с воздухом (окислителем); конденсированных ВВ – по теплоте, выделяющейся при их детонации (реакции разложения); взрывы систем со сжатыми газами и перегретыми жидкостями по энергии адиабатического расширения парогазовых сред и перегрева жидкости.
При химических взрывах скорость энерговыделения можно определить по скоростям распространения детонации или пламени в газовой среде. Скорость распространения детонации в твердом или жидком ВВ приблизительно соответствует скорости звука в веществе и находится в интервале 2 000…9 000 м/с; при газовых химических и физических взрывах волны сжатия двигаются со скоростью, близкой к скорости звука в воздухе (последняя составляет 330 м/с).
Важнейшей характеристикой энергии взрыва является суммарное энерговыделение. Для оценки взрывов широко применяется метод адекватности разрушений, вызванных различными ВВ и средами. По этому методу мощность взрыва характеризуют тротиловым эквивалентом, т. е. определяют массу тротила (ТНТ), которая требуется, чтобы вызвать данный уровень разрушений.
При взрывах как конденсированных, так и парогазовых сред и аэровзвесей в воздухе происходит быстрое изменение давления, плотности, температуры и массовой плотности.
Взрывы большинства конденсированных ВВ протекают в режиме детонации. Значения скоростей детонации находятся в пределах 1,5…8 км/с; при этом давления взрывов достигают 20…38 ГПа. Для оценки последствий взрывов конденсированных
ВВустанавливается несколько режимов взрывного превращения
ВВв зависимости от скорости детонации.
Взрывные волны, генерируемые взрывами парогазовых и дисперсных сред, вследствие малых плотностей и удельной, объемной энергоемкости и других особенностей процессов горения характеризуются более низкими параметрами. Скорость распространения пламени составляет десятки и сотни метров в секунду, но не превышает
176
скорости распространения звука в данной среде (обычно воздухе) – 300…330 м/с, происходит взрывное или дефлаграционное горение. В зависимости от скорости горения, при оценке последствий аварий устанавливаются режимы взрывного превращения парогазовых и дисперсных сред. При взрывном горении продукты горения могут нагреваться до 1 500…3 000 °С, а давление составлять 0,6…0,9 МПа. Применительно к случайным промышленным взрывам под дефлаграцией обычно понимают горение облака с видимой скоростью порядка 100, 300 м/с, при которой генерируются ударные волны с максимальным давлением 20…100 кПа.
Вопределенных условиях дефлаграционное (взрывное) горение может перейти в детонационный процесс, при котором скорость распространения пламени достигает 5 км/с. Это происходит часто вследствие турбулезации материальных потоков, вызывающих сильное искривление и большое увеличение поверхности фронта пламени.
Впроцессе взрыва и детонации парогазовых сред ударные волны достигают высоких параметров, характеризующих их разрушающую способность. Разрушающая способность взрывов парогазовых смесей и аэровзвесей при определенных условиях на промышленных объектах оказывается сопоставимой с взрывами типичных ВВ, применяемых в военных целях.
2.2.1. Инициирующие взрывчатыевещества
Инициирующие ВВ обладают повышенной чувствительностью к внешним воздействиям (накол, удар, трение, искра и др.) и применяются для снаряжения инициирующих средств (капсюливоспламенители, капсюли-детонаторы, зажигательные трубки, запалы, детонирующие шнуры).
К инициирующим ВВ относятся:
–азид свинца;
–гремучая ртуть;
–тетразен;
–ТНРС.
Азид свинца Pb(N3)2 – свинцовая соль азотоводородной кислоты, белый кристаллический порошок.
Теплота взрыва – 1,5 МДж·кг–1.
177
Скорость детонации – 5 820 м·с–1.
Взаимодействует с медью. Применяется в алюминиевых оболочках капсюлей-детонаторов. Инициирующая способность в 5–10 раз выше, чем у гремучей ртути, не теряет способности к детонации при увлажнении.
Гремучая ртуть Hg(OCN)2 – фульминат ртути – белый или серый порошок.
Теплота взрыва – 1,8 МДж·кг–1. Скорость детонации – 5 400 м·с–1. Температура вспышки – 170 °С.
Чувствительна к удару, трению и способна взрываться в малых количествах (сотые, а иногда и тысячные доли грамма). Вытесняется азидом свинца.
Тетразен – желтоватые кристаллы. Теплота взрыва – 2,3 МДж·кг–1. Скорость детонации – около 6 000 м·с–1. Температура вспышки – 140 °С. Плотность – 1,685 г·см–3
Плохо растворим в воде и органических растворителях. Во влажной среде легко гидролизуется. Смесь тетразена и азида свинца имеет повышенную чувствительность. Применяется в ударных капсюль-воспламенителях и накольных капсюль-детонаторах.
ТНРС, тринитрорезорцинат свинца – золотисто-желтые,
темнеющие на воздухе кристаллы. Теплота взрыва – 1,55 МДж·кг–1. Скорость детонации – 5 200 м·с–1. Температура вспышки – 275 °С.
Высокая чувствительность к тепловому воздействию и малая к удару делает ТНРС удобным для применения в артиллерийских капсюлях-детонаторах. Получен в 1914 г.
2.2.2. Бризантные взрывчатые вещества
Бризантность – способность ВВ производить при взрыве разрушение (дробление) среды, непосредственно соприкасающейся с зарядом. Бризантность проявляется на расстоянии 2–2,5 радиуса заряда, возрастает с увеличением плотности ВВ и скорости детонации.
178
В зависимости от мощности бризантные ВВ делятся на три группы:
–повышенной мощности;
–нормальной мощности;
–пониженной мощности.
К бризантным ВВ повышенной мощности относятся:
1)ТЭН;
2)гексоген;
3)тетрил.
ТЭН (тетранитропентаэритрит) – белое кристалличе-
ское вещество.
Теплота взрыва – 5,8 МДж·кг–1. Скорость детонации – 8 300 м·с–1. Температура вспышки – 200 °С.
Обладает высокой детонационной способностью и чувствительностью ко всем видам начальных импульсов. Применяется для изготовления детонирующих шнуров, промежуточных детонаторов и вторичных зарядов в капсюль-детонаторах. В сплавах с тротилом (пенталит) используется для снаряжения кумулятивных зарядов, а также для пластичных ВВ.
Гексоген – белый кристаллический порошок. Теплота взрыва – 5,4 МДж·кг–1.
Скорость детонации – 8 350 м·с–1. Температура вспышки – 230 °С. Плотность – 1,7 г·см–3.
Применяется для снаряжения боеприпасов, изготовления детонаторов для взрывчатых работ, в основном в смеси с тротилом, алюминием, аммиачной селитрой или с добавкой флегматизаторов. Получен в 1838 г.
При простреле пулей (осколком) детонирует.
При попадании внутрь поражает центральную нервную систему. При хронических действиях вызывает нарушение кровообращения и малокровие.
Тетрил– белый илисветло-желтыйкристаллический порошок. Теплота взрыва – 4,6 МДж·кг–1.
Скорость детонации – 7 500 м·с–1. Температура вспышки – 200 °С.
179
Плотность – 1,63 г·см–3.
Применяется для снаряжения детонаторов, вторичных зарядов капсюль-детонаторов и детонирующих шнуров.
К бризантным ВВ нормальной мощности относятся:
1)тротил;
2)пластит;
3)пикриновая кислота.
Тротил, C7H5O5N3 (тринитротолуол, ТНТ, тол, тринол,
трилит, тролит) – кристаллическое светло-желтое вещество. Теплота взрыва – 4,19 МДж·кг–1.
Скорость детонации – 7 000 м·с–1. Температура вспышки – 290 °С. Температура плавления – 80 °С. Плотность – 1,6 г·см–3.
Основное бризантное ВВ, применяемое для подрывных работ и снаряжения боеприпасов. Тротил не гигроскопичен и практически не растворим в воде. К удару, трению и тепловому воздействию малочувствителен.
Выпускается промышленностью в виде подрывных шашек:
–большая – 400 г;
–малая – 200 г;
–буровая – 75 г.
Вдыхание пыли, заглатывание ее, и воздействие через кожу приводит к поражению печени, вплоть до тяжелых токсических гепатитов.
Пластит – смеси бризантного ВВ (гексогена, тетрила и др.) с пластифицированными добавками.
Представляют собой однородные тестообразные, легко деформирующиеся ВВ. Используются для изготовления зарядов требуемой формы.
Пикриновая кислота, С6H6 03 N (тринитрофенол) – твер-
дое кристаллическое вещество светло-желтого цвета. Теплота взрыва – 4,4 МДж·кг–1.
Скорость детонации – 7 100 м·с–1. Температура вспышки – 300 °С.
При взаимодействии с металлами образует соли – пикраты, более чувствительные ВВ.
180