Новые данные по токсичности продуктов терморазложения изоляции не распространяющих горение кабелей

Введение. Экспериментальные исследования токсичности продуктов терморазложения изоляции электрических кабелей, не распространяющих горение, являются актуальными из-за отсутствия величин удельных коэффициентов образования токсичных газов, необходимых для проведения пожарно-технических расчетов.

Цели и задачи. Целью статьи является получение новых экспериментальных данных по удельным коэффициентам образования расширенного перечня токсичных газов, образующихся при терморазложении изоляции кабелей, не распространяющих горение. 
Для достижения поставленной цели были проведены эксперименты в маломасштабной опытной установке для определения пожарной опасности конденсированных материалов в случае термического разложения электрического кабеля конструкции КВВГнг(A)-LS 4 × 1,5.

Методы. Измерение парциальных плотностей токсичных газов и кислорода, а также удельной массовой скорости выгорания образцов кабеля в маломасштабной опытной установке. Обработка экспериментальных данных и анализ полученных результатов.

Результаты и их обсуждение. Обнаружено, что при терморазложении испытываемых образцов кабеля образуется смесь токсичных газов (монооксид и диоксид углерода, хлористый водород, циановодород, фосген, диоксид азота и акролеин), которая не учитывается при проведении пожарно-технических расчетов. 
Получены зависимости от времени испытаний парциальных плотностей кислорода и вышеуказанных токсичных газов, удельного коэффициента поглощения кислорода и удельных коэффициентов образования токсикантов, а также удельной массовой скорости выгорания образцов. 
Для учета масштабного фактора (отличие размеров маломасштабной экспериментальной установки и реального помещения) получены зависимости парциальных плотностей токсичных газов от изменения парциальной плотности кислорода в табличном виде. 
Анализ полученных результатов показал, что парциальные плотности токсичных газов превышают или соизмеримы с их критическими значениями для человека.

Заключение. Полученные новые экспериментальные данные по удельным коэффициентам образования вышеуказанных токсичных газов могут быть использованы при расчете пожарных рисков в помещениях, где используются или производятся кабели, не распространяющие горение.

1. Пузач С.В., Акперов Р.Г., Лебедченко О.С., Болдрушкиев О.Б. Оценка токсичности не распространяющих горение сигнальных кабелей при пожаре в производственных помещениях // Безопасность труда в промышленности. 2022. № 5. С. 75–80. DOI: 10.24000/0409-2961-2022-5-75-80. EDN GDVOGL.

2. Лебедченко О.С. Токсичность газовой среды в помещениях блочного и резервного пультов управления АЭС при пожаре // Безопасность жизнедеятельности. 2024. № 6 (282). С. 52–56. EDN IOSCME.

3. Stec A.A., Hull T.R. Assessment of the fire toxicity of building insulation materials // Energy and Buildings. 2011. No. 43 (2–3). Pp. 498–506. DOI: 10.1016/j.enbuild.2010.10.015

4. Каменский М.К., Мещанов Г.И., Фрик А.А. Кабели и провода пожаробезопасного исполнения. Современное состояние и тенденция развития // Кабели и провода. 2017. № 3 (365). С. 30–35. EDN ZRNTWX.

5. Фрик А.А. Исследования и разработка пожаробезопасных кабелей с применением безгалогенных материалов : дис. … канд. техн. наук. М., 2016. 163 с. URL: https://rusneb.ru/catalog/000199_000009_008659602/

6. An W., Tang Y., Liang K., Wang T., Zhou Y., Wen Z. Experimental study on flammability and flame spread characteristics of polyvinyl chloride (PVC) cable // Polymers. 2020. No. 12 (12). P. 2789. DOI: 10.3390/polym12122789. EDN YWUYKO.

7. Ke G., Zimeng L., Jinzhang J., Zeyi L., Yisimayili A., Zhipeng Qi. еt al. Study on flame spread characteristics of flame-retardant cables in mine // Advances in Polymer Technology. 2020. P. 8765679. DOI: 10.1155/2020/8765679. EDN NYVLOC.

8. Huang X., Zhu H., Peng L., Zheng Z., Zeng W., Bi K. еt al. Thermal Characteristics of Vertically Spreading Cable Fires in Confined Compartments // Fire Technology. 2019. No. 55. Pp. 1849–1875. DOI: 10.1007/s10694-019-00833-9. EDN UMIHBS.

9. Wang W., Huo Yu., Kang F, Liu H., Ren H., Yang Bo. et al. Study on hazard of smoke generated by mining cable fires // Journal of thermal analysis and calorimetry. 2023. No. 150. Pp. 12175–12185. DOI: 10.1007/s10973-023-12136-x. EDN YPARDX.

10. Al-Sayegh W.A., Aljumaiah O., Andrews G.E., Phylatou H.N. PVC Cable Fire Toxicity using the Cone Calorimeter // Fire Science and Technology : the Proceedings of 10th Asia-Oceania Symposium on Fire Science and Technology. 2015. Pp. 175–182. DOI: 10.1007/978-981-10-0376-9_17

11. Lee S.H., Kim M.Ho., Jeong S.Ye., Lee S.K., Lee Ju.E., Lee M.Ch. Fire dynamics simulation in a cable spreading room of a nuclear power plant using fire test results of heat release and toxic gas emission // Journal of Mechanical Science and Technology. 2024. No. 38 (3). Pp. 1517–1532. DOI: 10.1007/s12206-024-0243-5. EDN GOEBUK.

12. Hong N., Jia P., Chen S., Hu Ch., Xia. J., Wang B. et al. Enhancing the fire safety and mechanical performance of EVA/IFR cable materials via MXene by nano-synergistic strategy // Colloid and Polymer Science. 2025. No. 303. Pp. 1563–1576. DOI: 10.1007/s00396-025-05445-0

13. Yu J., Sun L., Ma Ch., Qiao Yu, Yao H. Thermal degradation of PVC : а review // Waste Management. 2016. No. 48. Pp. 300–314. DOI: 10.1016/j.wasman.2015.11.041. EDN WSADOH.

14. Pauluhn J. Acute inhalation toxicity of carbon monoxide and hydrogen cyanide revisited: Comparison of models to disentangle the concentration × time conundrum of lethality and incapacitation // Regulatory Toxicology and Pharmacology. 2016. No. 80. Pp. 173–182. DOI: 10.1016/j.yrtph.2016.06.017

15. Лебедченко О.С., Пузач С.В., Акперов Р.Г., Болдрушкиев О.Б. Образование токсичных газов при терморазложении негорючих сигнальных кабелей во время пожара в помещении : мат. VIII Рос. нац. конф. по тепло­обмену. В 2 т. Т. 1. М. : МЭИ, 2022. С. 226–227. EDN XKVWBE.

16. Пузач С.В., Болдрушкиев О.Б. Определение удельного коэффициента образования и критической парциальной плотности циановодорода и моноксида углерода при пожаре в помещении // Пожаровзрывобез­опасность/Fire and explosion safety. 2019. № 28 (5). С. 19–26. DOI: 10.18322/PVB.2019.28.05.19-26. EDN XXDNNG.

17. Пузач С.В., Болдрушкиев О.Б. Определение парциальной плотности циановодорода при пожарах на объектах энергетики // Пожары и чрезвычайные ситуации: предотвращение, ликвидация. 2020. № 3. С. 5–10. DOI: 10.25257/FE.2020.3.5-10. EDN SACGTB.

18. Пузач С.В., Болдрушкиев О.Б., Сулейкин Е.В. Новый подход к определению показателя токсичности при сов­местном воздействии циановодорода и монооксида углерода при пожаре в помещении // Пожары и чрезвычайные ситуации: предотвращение, ликвидация. 2021. № 2. С. 39–46. DOI: 10.25257/FE.2021.2.39-46. EDN DFMSNJ.

19. Пузач С.В. Методы расчета тепломассообмена при пожаре в помещении и их применение при решении практических задач пожаровзрывобезопасности. М. : Академия ГПС МЧС России, 2005. 336 с. EDN QNKWAX.

20. Пузач С.В., Акперов Р.Г., Лебедченко О.С., Болдрушкиев О.Б. Токсичность изоляции не распространяющих горение силовых кабелей оборудования систем безопасности АЭС при пожаре в помещениях // Полимерные материалы пониженной горючести : сб. мат. XI Междунар. конф. Волгоград : ВГТУ, 2023. С. 181–185. EDN ZASGOJ.