Контакты
Подписка
МЕНЮ
Контакты
Подписка

Стандартная кривая углеводородного пожара:что изменится в области пассивной противопожарной защиты объектов нефтегазового комплекса России?

В рубрику "Пожарная безопасность" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций

Стандартная кривая углеводородного пожара:что изменится в области пассивной противопожарной защиты объектов нефтегазового комплекса России?

На конференциях, выставках и презентациях материалов и оборудования часто встречается информация об успешных заводских или сертификационных испытаниях по стандартной кривой углеводородного пожара. При этом подчеркивается, что углеводородный пожар характеризуется стремительным ростом температуры до показателей, превышающих температуру обычного (целлюлозного) пожара (1000 °С достигается в течение первых 5 мин). Давайте разберемся, что скрывается под данным критерием, насколько актуальны подобные сертификационные испытания и какова значимость легализации углеводородной кривой на территории Российской Федерации
Василий Мурашка
Генеральный директор ООО "Саламандра", к.т.н.

Понятие огнестойкости связано со способностью элемента строительной конструкции продолжать выполнять возложенную функцию в качестве преграды или составной части здания во время развития пожара. Концепция огнестойкости была впервые введена в 1916 г. на основании наблюдений за температурами пожаров древесины. В результате была разработана стандартная температурная кривая для проведения испытаний конструкций на огнестойкость, которая за многие годы изменилась лишь незначительно.

Предел огнестойкости конструкций

Огнестойкость строительных конструкций определяет их способность сохранять несущие и ограждающие свойства под воздействием открытого пламени и высокой температуры. Объективно огнестойкость оценивается по времени (в минутах), в течение которого строительная конструкция при действии нормативных нагрузок, открытого пламени и высоких температур не проявляет определенных признаков, свидетельствующих о невозможности ее дальнейшей эксплуатации (разрушение, появление сквозных трещин и т.д.).

Показателем огнестойкости является предел огнестойкости этой конструкции, который равен времени (в минутах), в течение которого конструкция под воздействием факторов "стандартного" пожара теряет свои несущие и ограждающие свойства.

Признаками наступления предела огнестойкости является потеря:

  • несущей способности (R, мин);
  • целостности, то есть появление сквозных трещин (Е, мин);
  • теплоизолирующей способности, когда на противоположной от пожара стороне конструкций температура в среднем повышается на 160 °С (J, мин.).

Пределы огнестойкости конструкций и эффективность средств их огнезащиты, как правило, определяются экспериментально, проведением испытаний при стандартном температурном режиме, реализуемом с помощью мазутных или газовых горелок в специальных помещениях – огневых камерах (печах).

Несостоятельность прежних методов испытаний

С 1 июня 2015 г. на территории Российской Федерации вступил в действие ГОСТ Р ЕН 1363-2–2014 "Конструкции строительные. Испытания на огнестойкость. Часть 2. Альтернативные и дополнительные методы", который является переводом европейского стандарта EN 1363-2:1999 Fire Resistance Tests – Part 2: Alternative and Additional Procedures.

Стандарт устанавливает температурный режим углеводородного пожара, а сами методы испытаний для различных видов продукции в условиях углеводородного горения только предстоит разработать. В связи с этим результаты испытаний следует рассматривать как дополнительное обоснование результатов, полученных при проведении испытаний конструкций и средств огнезащиты в условиях "стандартного" пожара.

Нарастание температуры при "стандартных" углеводородных и целлюлозных пожарах представлено на рис. 1.


На рис. 2 и 3 приведены экспериментальные температурные кривые реальных пожаров при горении различных материалов и древесины в зависимости от удельной пожарной нагрузки.


Вторым фактором, подтверждающим неактуальность проведения испытаний по углеводородной кривой, является необоснованность соответствия такого температурного режима реальным пожарам. Существующий инженерный метод определения требуемых пределов огнестойкости конструкций исходя из температурного режима и продолжительности реального пожара с учетом вида конструкции (несущие стены, колонны, перекрытия), проемности помещения или площади пожара и расстояний до горизонтальных вертикальных конструкций, приведенный в ГОСТ 12.3.047, позволяет определить продолжительность стандартного (целлюлозного) пожара, эквивалентную реальному. Инженерного метода для определения эквивалентной реальному пожару продолжительности углеводородного пожара в настоящее время нет.


Таким образом, главные проблемные вопросы:

  • адекватность описания с помощью углеводородной кривой реальных пожаров при горении ЛВЖ, ГЖ и газов в помещениях;
  • доморощенные методы испытаний для различных видов продукции в условиях углеводородного горения.

Реальные цифры

Для объективности восприятия вышеизложенного проведем экспресс-анализ пожарной опасности пожароопасного помещения объекта нефтегазового комплекса.

В помещении производства смазочных материалов находятся (согласно разделу А1 СП 12.131 30.2009 п. А. 1.2) следующие емкости для приема масла

  • 50 м3(1 шт.);
  • 22 м3 (3 шт);
  • 15 м3 (1 шт.);
  • 30 м3 (4 шт.).

Для наглядности примем разгерметизацию всех емкостей.

Площадь размещения пожарной нагрузки - зона производства готовой продукции

Определим количество материала пожарной нагрузки, кг:

Для масла:

Низшая теплота сгорания масла Qмасла = 42,7 МДж/кг.

Определим пожарную нагрузку по формуле Б. 1 СП 12.13130.2009:

Удельная пожарная нагрузка определяется по формуле Б.2 СП 12.13130.2009:

В соответствии с таблицей Б.1 СП 12.13130.2009 производственный цех относится к категории В1. При этом количество масла на 1 м2 составит 128 к г. Скорость выгорания индустриального масла составляет 0,043 кг/м2 в с. Следовательно, данная пожарная нагрузка выгорит в течение 2976 с, или 49,61 мин. Если же выполнить расчет согласно СП 12, разгерметизируется максимальная по объему емкость и разольется по всей площади. В этом случае количество масла на 1 м2 составит 27,5 кг. Данная пожарная нагрузка выгорит в течение 639,53 с, или 10,65 мин. Специалисты в области пожарной безопасности прекрасно знают, что подобные помещения в обязательном порядке оборудуются рядом как противопожарных средств, ограничивающих количество поступившего горючего вещества (местные преграды, дренаж, запорная арматура с регламентируемым временем отключения и т.д.), так и систем активной защиты (автоматического пожаротушения, флегматизации, аварийной вентиляции и т.д.). Увеличение пороговых значений стандартной кривой пожара ее заменой на углеводородную кривую в рамках существующего правового поля неактуально. По нашему мнению, оно отражает желание компаний, работающих в области пожарной безопасности, примкнуть к одной из основных экономических отраслей России – нефтегазовому комплексу (который делает значительный, если не главный, вклад в бюджет страны), устроив еще один фильтр естественного отбора поставщиков средств огнезащиты.

Модернизация испытательных баз

В 2015 г. на базе Санкт-Петербургского университета ГПС МЧС России проходил международный научно-практический семинар по теме "Принципы обеспечения и технические решения по выполнению требований, предъявляемым к пределам огнестойкости несущих конструкций для объектов нефтегазового комплекса". В нем приняли участие организации занимающиеся добычей, переработкой и транспортировкой нефти и нефтепродуктов. В ходе проведения семинара высказывались мнения о проведении испытаний средств огнезащиты не только при стандартном режиме горения, но и при углеводородном. Это необходимо для оценки огнезащитных составов используемых в нефтегазовой отрасли при непосредственном углеводородном горении, поскольку стандартный режим не полностью отражает картину горения нефтепродуктов.

В Санкт-Петербургском университете ГПС МЧС России для проведения научных исследований и испытаний модернизировали существующие огневые печи – они будут поддерживать четыре автоматических режима пожара (стандартный, углеводородный, наружный, тлеющий) и один ручной для программирования нестандартных исследований и испытаний.

После модернизации огневых печей университет сможет проводить исследования и испытания средств огнезащиты в условиях углеводородного пожара.

Дальнейшие задачи и направления работы

Учитывая изложенное, необходимо:

  • в корне менять подход к определению огнестойкости несущих элементов зданий и сооружений;
  • определить путем натурных огневых испытаний кривые реальных пожаров с разным видом пожарной нагрузки – древесина, нефтепродукты, газ и т.д.;
  • классифицировать кривые пожаров для пожароопасных помещений с учетом пожарной нагрузки:
    • 1 – q свыше 2200 МДж/м2,
    • 2 – q от 1401 до 2200 МДж/м2,
    • 3 – q от 181 до 1400 МДж/м2,
    • 4 – от q 1 до 181 МДж/м2 для пожаров локальных, объемных, регулируемых вентиляцией и пожарной нагрузкой;
  • предусмотреть зависимость развития кривой пожара от оснащения зданий и сооружений системами автоматической противопожарной защиты;
  • узаконить данные кривые путем внесения изменений в ГОСТ 30247.0–94 "МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ КОНСТРУКЦИИ СТРОИТЕЛЬНЫЕ. Методы испытаний на огнестойкость. Общие требования" и ГОСТ Р 53295–2009 "Средства огнезащиты для стальных конструкций" и т.д.;
  • на основании полученных натурных данных разработать методику определения требуемых пределов огнестойкости конструкций, исходя из температурного режима и продолжительности реального пожара с учетом вида конструкции (несущие стены, колонны, перекрытия), проемности помещения или площади пожара и расстояний до горизонтальных и вертикальных конструкций.

Опубликовано: Журнал "Системы безопасности" #5, 2016
Посещений: 4353

  Автор

Василий Мурашка

Василий Мурашка

Генеральный директор ООО "Саламандра", к.т.н.

Всего статей:  6

В рубрику "Пожарная безопасность" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций