СПОСОБ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ЗАГОРАНИЙ ГОРЮЧИХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ГАЗОВОЙ РЕЗКЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ И КОНСТРУКЦИЙ
METHOD OF PREVENTION OF IGNITION OF COMBUSTIBLE MATERIALS DURING GAS CUTTING OF METAL PRODUCTS AND STRUCTURES

Изобретение относится к способам предотвращения загораний горючих материалов при проведении высокотемпературных газорезательных работ металлических изделий и конструкций на особо важных объектах, например в отсеках атомных подводных лодок и других кораблей.
Известны устройства (М.Я. Ройтман. Пожарная профилактика в строительстве. М.: Стройиздат, 1978, стр. 168-172), которые выполнены в виде экранов, предназначенных для отражения или поглощения лучистой энергии при пожаре. В работе отмечены способы применения экранов с тепловым сопротивлением и без него, а также приведены примеры применения теплоотводящих экранов, в том числе, с охлаждаемой водой поверхностью.
Известно устройство для локализации пожара (Патент Франции №2204973, кл. A62C 2/00, 1974), в котором вдоль фронта распространения огня устанавливают вертикально гибкое негорючее заграждение. Однако применение данного устройства при проведении высокотемпературных газорезательных работ металлических изделий и конструкций весьма проблематично.
Известно ограждение для ограничения распространения пожара (авторское свидетельство СССР №860770, кл. A62C 3/02, 1981), которое состоит из ленты, выполненной из несгораемого материала, намотанной на катушку, и стойки с утяжеленным основанием, причем один конец ленты прикреплен к стойке, а другой - к катушке. В верхней части катушки и стойки имеются кольца для транспортировки, соединенные серьгой, а на верхней кромке ленты размещены флажки для визуального контроля окончательного разворачивания ленты.
Ограждение работает следующим образом.
Рядом с пожароопасным местом устанавливают стойку с утяжеленным для ее устойчивости основанием и фронтально по отношению к возможному очагу пожара, разворачивают из катушки ленту, изготовленную из негорючего материала. По количеству появившихся флажков, размещенных на верхней кромке ленты, определяют степень разворачивания ленты.
К недостаткам этого устройства можно отнести его громоздкость и невозможность установки этого устройства в узких и неудобных для работы проемах и отсеках помещений и проходах кораблей.
Известно устройство для локализации пожара (Авторское свидетельство СССР №772555, кл. A62C 3/02, 1980), принятое за прототип заявляемого технического решения. Принцип действия указанного устройства заключается в том, что вдоль фронта распространения огня устанавливают вертикально гибкое негорючее заграждение, затем создают уплотнение нижней части заграждения с помощью перфорированного рукава путем подачи в него огнетушащей жидкости и истечения этой жидкости под давлением через его перфорации. Таким образом, преграждается распространение пламени под заграждением, а также распространение пламени в вертикальной плоскости по всей ее высоте и длине.
Недостатком этого устройства является то, что при высокотемпературной газовой резке листовых металлических конструкций возникает поток разлетающихся от резака во все стороны капель и частиц горящего металла. Попадание этого потока на перфорированный рукав приводит к прогару участков рукава в зоне контакта капель и частиц горящего металла с горючим материалом, из которого изготовлен рукав, что приводит к выходу из строя устройства локализации пожара.
Задача настоящего изобретения заключается в предотвращении загораний горючих материалов при проведении высокотемпературных газорезательных работ металлических изделий и конструкций.
Для этого в способе предотвращения загораний горючих материалов при проведении газорезательных работ высокотемпературным источником на конструкциях из металла, заключающемся в установке негорючего экрана и смачивании его водой, экран смачивают 26-28% масс. раствором хлорида калия в воде.
Технический эффект заявляемого технического решения заключается в том, что при проведении высокотемпературных газорезательных работ металлических изделий и конструкций применяют негорючий, например асбестовый, экран, смоченный в растворе воды с содержанием в ней 26-28% масс. хлорида калия, что позволяет повысить пожарную безопасность проведения операции резки металла.
Известно, что при проведении высокотемпературной (до 2600°C) газовой резки листовых металлических конструкций возникает поток разлетающихся от резака во все стороны капель и частиц горящего металла. При попадании этих капель и частиц на материалы органического происхождения, расположенных вблизи от места реза металла, происходит их воспламенение, приводящее к быстрому распространению пожара в проемах, отсеках помещений и проходах судна.
Например, к загораниям по этой причине в период ремонта и утилизации привели работы на атомных подводных лодках (АПЛ) «Екатеринбург», «Краснодар» и «Томск».
При производстве сварочных работ для предотвращения загораний горючих материалов широко используются в настоящее время асбестовые материалы, смоченные водой. Такие экраны улавливают частицы нагретого до высоких температур металла, охлаждают их и тем самым предотвращают возможность загорания горючих материалов. Так, например, в конструкции АПЛ широко применяется пенополиуретан, пенопласт, резина и другие горючие материалы. Смачивание водой асбестовых листов приходится выполнять неоднократно, поскольку вода быстро испаряется при повышенных температурах. Это приводит к прерыванию работ, зачастую к демонтажу асбестовых экранов, а затем к их повторной установке, иногда в узких и неудобных для работы проемах и отсеках помещений и проходов.
Известно (Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. Глава XVI. М.: изд. «Химия», 1971. - 784 с.; Краткий справочник химика глава IX. М.: изд. «Химия», 1964. - 619 с.), что хлорид калия растворяется в воде, образуя насыщенные и пересыщенные растворы. В насыщенных растворах между кристаллами и раствором возникает подвижное равновесие, при котором количество растворяющихся из кристалла частиц и вновь кристаллизующихся частиц одинаково в единицу времени. При комнатной температуре (20°C) на 100 г воды содержится ~36 г KCl, что соответствует ~27% масс. растворенного вещества.
На основании этих данных в заявляемом техническом решении был выбран оптимальный насыщенный раствор в воде хлористого калия, равный 26-28% масс. раствору хлорида калия в воде.
Поэтому повысить надежность и эффективность способа предотвращения загораний горючих материалов при проведении высокотемпературных газорезательных работ металлических изделий и конструкций на особо важных объектах, например в отсеках атомных подводных лодок и других кораблей, можно с помощью асбестовых листов, смоченных водой, горючих материалов при проведении высокотемпературных газорезательных работ металлических изделий и конструкций можно, если смачивать асбестовые листы 26-28% масс. раствором хлорида калия (KCl) в воде. При этом за счет снижения испарения воды происходит ее удержание в асбестовом листе, а благодаря KCL осуществляется огнетушащий эффект.
Известно применение порошка марки ПХК в технических средствах пожаротушения (Инструкция / Чибисов и др. М.: ВНИИПО, 1997. - 27 с.), в котором KCl составляет основу огнетушащего порошка для тушения пожаров класса Д (Д1, Д2, Д3) в соответствии ГОСТ Ρ 53280.5-2009 Установки пожаротушения автоматические. Огнетушащие вещества. Часть 5. Порошки специального назначения. Общие технические требования. Методы испытаний, а также в соответствии с ГОСТ 27331-87 Пожарная техника. Классификация пожаров.
Испытания на фрагментах асбестового полотна, смоченного водой, а также 26-28% масс. водным раствором KCl, подтвердили преимущество предлагаемого способа.
Испытания проводились следующим образом.
Квадратный кусок асбестовой ткани толщиной 2 мм размером 0,3×0,3 м располагался на металлической подложке горизонтально. Над ним на расстоянии 0,2 м также горизонтально устанавливался лист с такими же размерами из нержавеющей стали толщиной 2 мм марки Х18Н10Т, который должен был разрезаться с помощью резака с применением высокотемпературной газовой резки. Лист асбеста в течение 20-30 с окунался в воду или в раствор воды с 27% масс. хлорида калия. Масса асбестовой ткани, пропитанной водой, до экспериментов составляла 560-540 г, а масса асбестовой ткани, пропитанной 27% масс. водным раствором KCl, была равна 630-610 г. Излишки воды (раствора) стекали до момента прекращения падения капель. Готовые к эксперименту образцы влажной асбестовой ткани взвешивались с погрешностью 0,01 г и закреплялись на металлическом основании. Затем с помощью газового резака (температура резки регистрировалась с помощью пирометра и составила ~ в измерениях от 1800 до 2000°C) производилась резка стали со скоростью 0,5 см/с. Частицы расплавленного металла падали на пропитанную водой или раствором хлорида калия в воде асбестовую ткань. Измерялась потеря массы асбестовой ткани до и после опыта.
Результаты опытов приведены в табл.
Как видно из результатов опытов потеря массы асбестовой ткани, пропитанной раствором хлорида калия, по сравнению с той же тканью, но пропитанной водой, в среднем на 16-20% масс. меньше. Следовательно, частицы хлорида калия, находящиеся на асбестовом экране, удерживают воду в связанном состоянии дольше, чем просто вода. Это дает возможность снизить вероятность загораний горючих материалов при проведении высокотемпературной газовой резки и тем самым повысить надежность и эффективность пожарной защиты горючих материалов от потока раскаленных металлических частиц.
Предлагаемое техническое решение может широко применяться для предотвращения загораний материалов теплозвукоизоляции при проведении газовой резки, например, в отсеках АПЛ при выполнении технологических процессов ремонта и утилизации.