firesmiПожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion SafetyPozharovzryvobezopasnost/Fire and Explosion Safety0869-74932587-6201ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет»10.22227/PVB.2020.29.06.28-39firesmi-934Research ArticleБЕЗОПАСНОСТЬ ВЕЩЕСТВ И МАТЕРИАЛОВSAFETY OF SUBSTANCES AND MATERIALSИсследования вариантов конструктивной огнезащиты на основе рулонного базальтоволокнистого материала МБОР на стенде лучистого нагреваUsing a radiant heat test facility to study the options for the fire protection of structures involving coiled MBOR basalt fiber materialhttps://orcid.org/0000-0002-8143-944XГаращенкоА. Н.GarashchenkoA. N.

ГАРАЩЕНКО Анатолий Никитович, д-р техн. наук, доцент, ведущий научный сотрудник

РИНЦ ID: 592555

141371, Московская обл., г. Хотьково, ул. Заводская

Anatoliy N. GARASHCHENKO, Dr. Sci. (Eng.), Assistant Professor, Leading Researcher

ID RISC: 592555

Zavodskaya St., Khotkovo, Moscow Region, 141371

a.n.gar@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-6115-1633ВиноградовА. В.VinogradovA. V.

ВИНОГРАДОВ Александр Всеволодович, канд. техн. наук, начальник лаборатории

141371, Московская обл., г. Хотьково, ул. Заводская

Aleksandr V. VINOGRADOV, Cand. Sci. (Eng.), Laboratory Chief

Zavodskaya St., Khotkovo, Moscow Region, 141371

win11@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0001-5098-6064ДаштиевИ. З.DashtievI. Z.

ДАШТИЕВ Идрис Зилфикарович, д-р техн. наук, начальник отделения

РИНЦ ID: 904740

141371, Московская обл., г. Хотьково, ул. Заводская

Idris Z. DASHTIEV, Dr. Sci. (Eng.), Head Of Sub-Branch

ID RISC: 904740

Zavodskaya St., Khotkovo, Moscow Region, 141371

plastickon@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1430-5625КобылковН. В.KobylkovN. V.

КОБЫЛКОВ Никита Валерьевич, инженер

141371, Московская обл., г. Хотьково, ул. Заводская

Nikita V. KOBYLKOV, Engineer

Zavodskaya St., Khotkovo, Moscow Region, 141371

kobilkov-k@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2895-3885ТереховС. А.TerekhovS. A.

ТЕРЕХОВ Сергей Александрович, инженер

141371, Московская обл., г. Хотьково, ул. Заводская

Sergey A. TEREKHOV, Engineer

Zavodskaya St., Khotkovo, Moscow Region, 141371

s-terekh75@rambler.ruАО «Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения»РоссияCentral Research Institute for Special MachineryRussian Federation2020130120212962839Copyright © Гаращенко А.Н., Виноградов А.В., Даштиев И.З., Кобылков Н.В., Терехов С.А., 20212021Гаращенко А.Н., Виноградов А.В., Даштиев И.З., Кобылков Н.В., Терехов С.А.Garashchenko A.N., Vinogradov A.V., Dashtiev I.Z., Kobylkov N.V., Terekhov S.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.fire-smi.ru/jour/article/view/934

Введение. На примере рулонного базальтоволокнистого материала МБОР продемонстрированы возможности исследований конструктивной огнезащиты на стенде лучистого нагрева. Методика исследований. Воспроизведение требуемого режима высокотемпературного воздействия производится за счет лучистого нагрева пакетом мощных галогенных ламп накаливания. Режим регулируется изменением напряжения, подаваемого на лампы, и контролируется с помощью термопар, фиксирующих температуру нагреваемой поверхности образца огнезащиты. Подобные исследования показали свою эффективность для различных видов огнезащиты и различных конструкций. Особенно они актуальны при обеспечении рациональной огнезащиты конструкций из полимерных композитов, имеющих относительно низкую термостойкость (80…120 °С), поскольку испытания в огневых печах для них практически не проводились. Результаты и обсуждение. Проведены испытания нескольких вариантов многослойной огнезащиты на основе материала МБОР-20Ф. Представлены зависимости от времени температуры поверхности защищаемого элемента (пластины из полиуретана размерами 200 × 300 × 20 мм), а также на границе между слоями материала МБОР при воспроизведении стандартного температурного режима. Продемонстрировано, насколько возрастает огнезащитная эффективность при наличии между слоями МБОР огнезащитного клеевого состава ПЛАЗАС. Показано, что такая конструктивная огнезащита применима не только для конструкций из металла. Она позволяет обеспечить высокие показатели огнестойкости и перспективна для защиты конструкций и изделий из полимерных композитов. Результаты термопарных измерений при испытаниях по предлагаемой методике могут быть использованы для оценки величин теплофизических характеристик огнезащитных материалов при высоких температурах, которые в большинстве случаев отсутствуют, но необходимы для проведения теплотехнических расчетов. Продемонстрировано, что подобные эксперименты могут проводиться и при температурных режимах нагрева, отличающихся от стандартного (например, при воспроизведении режима горения углеводородного горючего). Выводы. Эксперименты на стенде лучистого нагрева в сочетании с теплотехническими расчетами позволяют ускорить выбор оптимального варианта огнезащиты и определение ее толщины и в то же время дают возможность сократить до разумного минимума количество дорогостоящих испытаний натурных образцов различных конструкций и изделий с огнезащитой в огневых печах.

Introduction. Coiled MBOR basalt fiber material is used to demonstrate the potential of research into the fire protection of structures using a radiant heat test facility. Research methods. A set of high-power halogen lamps is used to simulate a high temperature impact. The heating intensity is adjusted by changing the voltage applied to the lamps, and it is controlled by the thermocouples that record the temperature of the heated surface of a fire proofing material. The studies have proven efficient for various types of fire proofing and various structures. They are especially relevant in providing rational fire protection of polymer composite structures having relatively low thermal resistance (80…120 °С) due to the fact that they are rarely tested in fired furnaces. Results and discussion. Several options of multilayered MBOR-20F fire proofing were tested. Dependences between time, on the one hand, the surface temperature of protected elements (200 × 300 × 20 mm polyurethane plates), and the temperature between the layers of the fire-proofing material, on the other hand, are presented under standard temperature conditions. Fire protection efficiency improvement by PLAZAS fire-resistant adhesive compound, applied between MBOR layers, is demonstrated. This fireproofing method is applicable not only to metal structures. It demonstrates high fireproofing properties and has a strong potential if applied to fireproof polymer composite structures and products. The measurements, taken by thermocouples in the course of a session of tests, can be used to estimate the thermophysical properties of fireproofing materials exposed to high temperatures, which are rare in most cases, although they are necessary for a thermal analysis. It is demonstrated that similar experiments can also be carried out at nonstandard heating temperatures (for example, when the combustion of fossil fuels is imitated). Conclusions. Experiments, conducted using the radiant heat test facility, and thermal engineering calculations allow to accelerate the selection of the optimal fire protection option and identification of the fireproofing thickness. Moreover, this method allows to reasonably minimize the number of costly fired furnace tests using fullscale samples of fireproofed structures and products.

галогенные лампыогнезащитный клеевой составстандартный температурный режимогнестойкостьтеплофизические характеристикитеплотехнические расчетыhalogen lampsfire-resistant adhesive compoundstandard temperature modefire resistancethermal and physical characteristicsthermal and physical analysesReferencesГаращенко А.Н., Берлин А.А., Кульков А.А., Даштиев И.З. Особенности создания конструкций из полимерных композитов при наличии требований по показателям их пожаробезопасности // Вопросы оборонной техники. Сер. 15: Композиционные неметаллические материалы в машиностроении. 2018. Вып. 2 (189). С. 62–69.Garashchenko A.N., Berlin A.A., Kulkov A.A., Dashtiev I.Z. Features of the creation of structures made of polymer composites in the presence of requirements for their fire safety indicators. Military Enginery. Issues 15. Composite Non-Metallic Materials in Mechanical Engineering. 2018; 2(189):62-69. (rus).Гаращенко А.Н., Берлин А.А., Кульков А.А. Способы и средства обеспечения требуемых показателей пожаробезопасности конструкций из полимерных композитов (обзор) // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2019. Т. 28. № 2. С. 9–30. DOI: 10.18322/PVB.2019.28.02.9-30Garashchenko A.N., Berlin A.A., Kulkov A.A. Methods and means for providing required fire-safety indices of polymer composite structures. Pozharovzryvobezopasnost/Fire and Explosion Safety. 2019; 28(2):9-30. DOI: 10.18322/PVB.2019.28.02.9-30 (rus).Evtushenko Yu.M., Grigoriev Yu.A., Rudakova T.A., Ozerin A.N. Effect of aluminum hydroxide on the fireproofing properties of ammonium polyphosphate-pentaerythritol-based intumescent coating // Journal of Coatings Technology and Research. 2019. Vol. 16. No. 5. 1389–1398. DOI: 10.1007/s11998-019-00221-6Evtushenko Yu.M., Grigoriev Yu.A., Rudakova T.A., Ozerin A.N. Effect of aluminum hydroxide on the fireproofing properties of ammonium polyphosphate–pentaerythritol-based intumescent coating. Journal of Coatings Technology and Research. 2019; 16(5):1389-1398. DOI: 10.1007/s11998-019-00221-6Григорьев Ю.А., Евтушенко Ю.М., Кучкина И.О., Рудакова Т.А. Тенденции развития и методы испытаний огнезащитных покрытий // Клеи. Герметики. Технологии. 2019. № 5. С. 39–44. DOI: 10.31044/1813-7008-2019-0-5-39-44Grigoriev Yu.A., Evtushenko Yu.M., Kuchkina I.O., Rudakova T.A. Development trends and test methods of fire-proofing coatings. Adhesives. Sealants. Technologies. 2019; 5:39-44. DOI: 10.31044/1813-7008-2019-0-5-39-44 (rus).Андрюшкин А.Ю., Цой А.А. О методике определения эффективности огнезащитных покрытий для стальных конструкций в условиях факельного углеводородного горения // Вестник Санкт-Петербургского университета ГПС МЧС России. 2016. № 2. C. 45–53. URL: https://vestnik.igps.ru/wp-content/uploads/V82/7.pdfAndryushkin A.Yu., Tsoy A.A. The methods of definition of fire rating of flame-retardant coating for steel structures in hydrocarbon jet fire. Vestnik Sankt-Peterburgskogo Universiteta GPS MCHS Rossii. 2016; 2:45-53. URL: https://vestnik.igps.ru/wp-content/uploads/V82/7.pdfTambe S., Kao Y.-H., Jeng S.-M. Development of next generation burner characteristics for fire testing of power plant materials and components. DOT/FAA/TC-13/38, Report FAA DoT USА. 2015. 52 p. URL: https://www.fire.tc.faa.gov/pdf/TC-13-38.pdfTambe S., Kao Y.-H., Jeng S.-M. Development of next generation burner characteristics for fire testing of power plant materials and components. DOT/FAA/TC-13/38. Report FAA DoT USА. 2015; 52. URL: https://www.fire.tc.faa.gov/pdf/TC-13-38.pdfMarker T.R. Aircraft materials fire test handbook, Revision 3 // DOT/FAA/TC-17/55, Federal Aviation Administration, Atlantic Citi, USА, 2019. 573 p. URL: https://www.fire.tc.faa.gov/pdf/TC17-55.pdfMarker T.R. Aircraft Materials Fire Test Handbook, Revision 3. DOT/FAA/TC-17/55. Federal Aviation Administration, Atlantic Citi, USА, 2019; 573. URL: https://www.fire.tc.faa.gov/pdf/TC17-55.pdfLe Neve S. Fire behaviour of structural composite materials // The 6th Triennial International Fire & Cabin Safety Research Conference, Atlantic City, USA, 2010. 48 p.Le Neve S. Fire behaviour of structural composite materials. The 6th Triennial International Fire & Cabin Safety Research Conference. Atlantic City, USA, 2010; 48.Laborie D. Fire test burner evaluation // International Aircraft Systems Fire Protection Working Group Meeting Atlantic City, New Jersey, USА, 2015, 8 p. URL: https://www.fire.tc.faa.gov/pdf/systems/Oct15Meeting/Laborie-1015-FireTestBurnerEvaluation.pdfLaborie D. Fire test burner evaluation. International Aircraft Systems Fire Protection Working Group Meeting Atlantic City. New Jersey, USА, 2015; 8. URL: https://www.fire.tc.faa.gov/pdf/systems/Oct-15Meeting/Laborie-1015-FireTestBurnerEvaluation.pdf.Барботько С.Л., Кириенко О.А., Вольный О.С., Луценко А.Н. Анализ пожарной опасности мотогондол авиационных двигателей и других пожароопасных зон; используемые методы огневых испытаний материалов и конструктивных элементов на соответствие требованиям авиационных норм // Проблемы безопасности полетов. 2017. № 5. С. 3–24.Barbotko S.L., Kirienko O.A., Volnyj O.S., Lutsenko A.N. Analysis of the fire danger of aircraft engines motor-gondols and other fire hazardous zones; use of fire tests methods of materials and constructive elements to correspond of aviation norms. Air safety problems. 2017; 5:3-24. (rus).Барботько С.Л., Вольный О.С., Кириенко О.А., Шуркова Е.Н. Оценка пожаробезопасности материалов авиационного назначения: анализ состояния, методы испытаний, перспективы развития, методические особенности / под общ. ред. Е.Н. Каблова. М. : Изд-во ВИАМ, 2018. 424 с.Barbotko S.L., Volny O.S., Kirienko O.A., Shurkova E.N. Evaluation of aviation materials’fire safety: analysis of the state, test methods, development prospects, methodological features / by E.N. Kablov (ed.). Moscow, VIAM publ., 2018; p. 424. (rus).БаженовС.В.,НаумовЮ.В. Прогнозирование динамики нагрева металлических конструкций с огнезащитной обработкой по результатам определения теплоизолирующих свойств огнезащитных покрытий (лабораторный метод) // Пожарная безопасность. 2005. № 1. С. 50–54.Bazhenov S.V., Naumov Yu.V. Prediction of the dynamics of fire –– retarded metal constructions heating on the basis of determination of thermal insulation characteristics of fire retardant coatings (laboratory method). Fire Safety. 2005; 1:50-54. (rus).Рыбка Е.А., Андронов В.А. Лабораторная установка для оценки огнезащитной эффективности вспучивающихся покрытий для металлических конструкций с учетом параметров развития реального пожара // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2010. Т. 19. № 10. С. 19–24. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=16902909Rybka E.A., Andronov V.A. Laboratory installation for an estimation of fireproof efficiency of reactive coverings for metal constructions taking into account parameters of development of a real fire. Pozharovzryvobezopasnost/Fire and Explosion Safety. 2010; 19(10):19-24. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=16902909 (rus).Елисеев В.Н., Товстоног В.А. Теплообмен и тепловые испытания материалов и конструкций аэрокосмической техники при радиационном нагреве. М. : Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2014. 396 с.Eliseev V.N., Tovstonog V.A. Heat transfer and heat testing of material and aerospace structures with radiant heating. Moscow, BMSTU Publ., 2014; 396. (rus).Гаращенко А.Н., Страхов В.Л., Рудзинский В.П., Рыжков А.А. Апробирование методики расчетов вспучивающейся огнезащиты строительных конструкций на примере покрытия Хенсотерм 4КС // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 1999. Т. 8. № 5. С. 29–37.Garashchenko A.N., Strakhov V.L., Rudzinsky V.P., Ryzhkov A.A. Testing of methods for calculating the swelling fire protection of building structures on the example of the Hensotherm 4KS coating. Pozharovzryvobezopasnost/Fire and Explosion Safety. 1999; 8(5):29-37. (rus).Zverev V.G., Nazarenko V.A., Tsimbalyuk A.F. Heat and fire protection of multilayer structures based on the use of foaming coatings // Heat Transfer Research. 2005. Vol. 36. Issue 7. Pp. 543–556. DOI: 10.1615/HeatTransRes.v36.i7.20Zverev V.G., Nazarenko V.A., Tsimbalyuk A.F. Heat and fire protection of multilayer structures based on the use of foaming coatings. Heat Transfer Research. 2005; 36(7):543-556. DOI: 10.1615/HeatTransRes.v36.i7.20Zverev V.G., Nazarenko V.A., Tsimbalyuk A.F. Thermal protection of multilayer containers against the effect of fires // High Temperature. 2008. Vol. 46. Issue 2. Pp. 254–260. DOI: 10.1134/s10740-008-2015-9Zverev V.G., Nazarenko V.A., Tsimbalyuk A.F. Thermal protection of multilayer containers against the effect of fires. High Temperature. 2008; 46(2):254-260. DOI: 10.1134/s10740-008-2015-9Корольченко А.Я., Гаращенко А.Н., Гаращенко Н.А., Рудзинский В.П. Расчеты толщин огнезащиты, обеспечивающих требуемые показатели пожарной опасности деревоклееных конструкций // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2008. Т. 17. № 3. С. 49–56. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=12510629Korolchenko A.Ya., Garashchenko A.N., Garashchenko N.A., Rudzinskiy V.P. Calculations of the thickness of fire protection, providing the required indicators of fire danger of wood-glued structures. Pozharovzryvobezopasnost/Fire and Explosion Safety. 2008; 17(3):49-56. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=12510629 (rus).Виноградов А.В., Кульков А.А., Пашутов А.В. О возможностях исследования характеристик и моделирования натурных тепловых нагружений на образцы и узлы конструкций из композиционных материалов в условиях лабораторной экспериментальной базы ОАО ЦНИИСМ // Труды МИТ : научно-технический сборник. 2014. Т. 14. Ч. 1. С. 136–144.Vinogradov A.V., Kulkov A.A., Pashutov A.V. On the possibilities of studying the characteristics and modeling of full-scale thermal loads on samples and components of structures made of composite materials in the conditions of the laboratory experimental base of Public Corporation CRISM. Moscow Institute for Heat Technology. 2014; 14(1):136-144. (rus).Курмашова И.А., Виноградов А.В., Соловьева Е.А. Исследование материалов для теплоизолирующих костюмов // Вопросы оборонной техники. Сер. 15: Композиционные неметаллические материалы в машиностроении. 2014. Вып. 1 (174). С. 32–36.Kurmasova I.A., Vinogradov A.V., Solovyova E.I. Research of the materials for thermai insulation suits. Military Enginery. Issues 15. Composite Non-Metallic Materials in Mechanical Engineering. 2018; 2(189):62-69. (rus).Strakhov V.L., Garashchenko A.N., Kuznetsov G.V., Rudzinskii V.P. High-temperature heat and mass transfer in a layer of moisture-containing fireproof material // High Temperature. 2000. Vol. 38. Issue 6. Pp. 921–925. DOI: 10.1023/a:1004149625276Strakhov V.L., Garashchenko A.N., Kuznetsov G.V., Rudzinskii V.P. High-temperature heat and mass transfer in a layer of moisture-containing fireproof material. High Temperature. 2000; 38(6):921-925. DOI: 10.1023/a:1004149625276

The authors declare that there are no conflicts of interest present.