Исследования вариантов конструктивной огнезащиты на основе рулонного базальтоволокнистого материала МБОР на стенде лучистого нагрева

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.

1. Гаращенко 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.

2. 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.2019.28.02.9-30

3. 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/s11998-019-00221-6

4. Григорьев 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: 10.31044/1813-7008-2019-0-5-39-44

5. 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.pdf

6. Tambe 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.pdf

7. Marker 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.pdf

8. Le Neve S. Fire behaviour of structural composite materials // The 6th Triennial International Fire & Cabin Safety Research Conference, Atlantic City, USA, 2010. 48 p.

9. 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.pdf

10. 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.

11. 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.

12. 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.

13. 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=16902909

14. 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.

15. 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.

16. 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.i7.20

17. Zverev 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/s10740-008-2015-9

18. Корольченко 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=12510629

19. 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.

20. 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.

21. 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:1004149625276