Тепловое самовозгорание

Экзотермический процесс окисления материала кислородом воздуха может быть инициирован предварительным подогревом этого материала до определенной температуры. Происходить это может при контакте с нагретыми поверхностями или газовой средой в процессе изготовления материала, его хранения или эксплуатации.

Есть материалы, обладающие столь высокой склонностью к самовозгоранию, что последнее может происходить даже при нулевой температуре окружающего воздуха. Такими пожароопасными свойствами могут в отдельных случаях обладать, например, отложения краски в воздуховодах окрасочных камер.

Версию о тепловом самовозгорании имеет смысл принимать, как вероятную, при следующих условиях:

а) установлено, что в очаговой зоне находился материал, склонный к тепловому самовозгоранию, причем возможность самовоз­горания материала в условиях, имевших место до пожара, подтверждается результатами его испытаний;

б) очаг расположен в объеме материала, а не на его поверхности.

Расположение очага в объеме материала, ближе к центру массива (где теплопотери наименьшие), а не на его поверхности, является важным квалификационным признаком процесса самовозгорания, причем не только теплового, но и микробиологического. Если, например, стог сена имеет поверхностное обгорание, а внутри его сено не имеет признаков горения или термического поражения, то в этой ситуации какие-либо рассуждения о самовозгорании беспочвенны и эксперту следует отрабатывать версии, связанные с источником открытого огня, попаданием искр и т.д. То же самое относится к тепловому самовозгоранию.

В восьмидесятых годах в Ленинграде было несколько случаев загорания грузовых автомобилей, которые везли минераловатные плиты. Свежеиз­готовленные плиты загружали прямо в цехе завода, расположенного в г.Кировске Ленинградской области (50 км от Ленинграда). Грузовик доезжал до Ленинграда, и уже в черте города в кузове обнаруживали горение. Пос­ле первого пожара решили (не особо разбираясь с ситуацией), что в ку­зов попал окурок, брошенный с какой-нибудь машины или из окна дома. Во второй раз начали разбираться более тщательно. Разгрузили из кузова пакеты с минеральной ватой, осмотрели их и тут выяснилось, что наибольшее выгорание (очаговая зона) находится внутри штабеля. Так стало ясно, что источник зажигания не появился извне, а произошло самовозгорание.

Почему оно могло произойти? Минераловатные плиты производили на основе фенолформальдегидного связующего. При передозировке связующего у плит проявляется склонность к само­возгоранию. Во избежание этого процесса свежеизготовленные плиты положено охлаж­дать, укладывая тонким слоем. Однако в условиях дефицита это требование не выдерживали и плиты горячими грузили в автомобили. Пока плиты довозили до города, происходило их тепловое самовозгорание, спровоци­рованное указанными выше факторами.

Аналогичные случаи имели место с мелкодисперсным концентратом горючих сланцев на СПЗ «Сланцы» Ленинградской области. Партии этого концентрата (а он после сушки в горячем виде фасовался в бумажные мешки по 50 кг весом) неоднократно загорались при транспортировке в автомобилях, железнодорожных вагонах, пока на заводе не было принято строжайшее правило отправлять мешки с концентратом потребителям только после их охлаждения (вылеживания слоем в один мешок на складе) в течение недели.

Возможность самовозгорания материалов, находившихся в очаге пожара, условия, в которых это могло произойти, определяются по стандартной методике (ГОСТ 12.1.044-89) или по методике Я.С.Киселева. Это позволяет определить температуру, при которой может произойти самовозгорание при определенной критической толщине слоя, и время, необходимое для само­возгорания.

Таким образом, рассматривая версию о самовозгорании какого-либо вещества или материала, следует определить его характеристики по справочнику или экспериментально; выяснить склонность вещества, материала к самовозгоранию; сравнить температуру, толщину слоя с теми же пара­метрами в обстановке, предшествующей пожару, а также расчетное и фак­тическое время самовозгорания.

Если температура окружающей среды или материала были равными или выше расчетной, слой материала толще, времени прошло достаточно - значит, самовозгорание было возможно. Если же расчетные параметры значительно выше реальных, вероятность самовозгорания достаточно мала.

Правда нужно учитывать, что на температуру и саму возможность самовозгорания вещества может влиять множество факторов.

Например, известно, что энергия самовозгорания жидкостей, нанесенных на пористый материал, может снижаться в 1,5-2 и более раз. Соответственно, снижается и температура самовозгорания. Данный эффект отмечался, например, для минеральных масел.

Существенные коррективы в температурные границы протекания пожа­роопасных процессов и, в частности, самовозгорания, могут вносить старение материала, действие агрессивных сред, длительный низкотемпературный нагрев.

Примером последствий длительного низкотемпературного нагрева может быть переход древесины в так называемое пирофорное состояние.

По справочным данным [А.Н.Баратов, А.Я.Корольченко, Г.Н.Кравчук и др. "Пожаровзрывобезопасность веществ и матери­алов и средства их тушения"- М., Химия, 1990], сосновая древесина имеет температуру воспла­менения - 255 ⁰С, температуру самовоспламенения - 399 ⁰С, температуру тления - 295 ⁰С. Значит ли это, что температура, по крайней мере, до 200 ⁰С, безопасна для древесины? И почему тогда в том же справочнике указано, что древесину следует "… предохранять от действия источника нагрева выше 80 ⁰С"? При­чина кроется именно в способности древесины переходить при длительном нагреве в пи­рофорное состояние, при котором она может загораться даже при тем­пературе ниже 100 ⁰С.

В литературе отмечается, что к самовозгоранию может привести, например, нагрев древесины при температуре 90-100 ⁰С, но процесс этот очень длительный - по оценкам специалистов нагрев должен продолжаться 15-27 лет (!).

Англичане приводят пример загорания деревянной балки, соприкасавшейся с трубой котельной; загорание произошло после контакта балки с трубой в течение... 99 лет.

В начале 90-х годов произошел пожар в здании ГУВД Московской области, расположенном в центре Москвы. Пожар начался морозным январским днем. Горение происходило в пустотных деревянных конструкциях перекры­тий и стен, что обусловило сложность тушения пожара; в итоге выгорело несколько этажей здания.

В результате длительной кропотливой работы специалистов Московс­кой ИПЛ и Экспертно-криминалистического центра МВД было установлено, что очаг пожара располагался внутри междуэтажного перекрытия, в месте соприкосновения балки перекрытия (она имела здесь четко выраженное ло­кальное выгорание) с трубой парового отопления.

Здание ГУВД было построено в конце сороковых годов, т.е. до пожа­ра просуществовало более 40 лет - время, достаточное для перехода дре­весины балки в зоне контакта с трубой в пирофорное состояние (даже учитывая сезонный характер отопления). Исходя из этого обстоятельства, а также признаков длительного низкотемпературного пиролиза на деревян­ной балке и отсутствия возможности попадания в очаговую зону других источников зажигания, версия об образовании пирофорной древесины и ее самовозгорании представляется вполне вероятной.