Jeudi, Mars 24 2011 18: 22

Sources de risques d'incendie

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Incendie et combustion ont été définis de diverses manières. Pour nos besoins, les déclarations les plus importantes concernant la combustion, en tant que phénomène, sont les suivantes :

  • La combustion représente une série de réactions auto-entretenues constituées de transformations physiques et chimiques.
  • Les matériaux impliqués entrent en réaction avec l'agent oxydant de leur environnement, qui est le plus souvent avec l'oxygène de l'air.
  • L'allumage nécessite des conditions de démarrage favorables, qui sont généralement un échauffement suffisant du système qui couvre la demande énergétique initiale de la réaction en chaîne de combustion.
  • La résultante des réactions est souvent exothermique, ce qui signifie que lors de la combustion, de la chaleur est dégagée et ce phénomène s'accompagne souvent d'un embrasement visiblement observable.

 

Allumage peut être considéré comme la première étape du processus de combustion autonome. Cela peut se produire comme allumage piloté (ou allumage forcé) si le phénomène est causé par une source d'allumage externe, ou il peut se produire comme allumage automatique (ou auto-allumage) si le phénomène est le résultat de réactions se produisant dans le matériau combustible lui-même et couplées à un dégagement de chaleur.

L'inclination à l'inflammation est caractérisée par un paramètre empirique, la température d'allumage (c'est-à-dire la température la plus basse, à déterminer par essai, à laquelle le matériau doit être chauffé pour s'enflammer). Selon que ce paramètre est déterminé ou non - avec des méthodes d'essai spéciales - par l'utilisation de n'importe quelle source d'allumage, nous distinguons entre le température d'allumage piloté et les terres parsemées de La température d'auto-inflammation.

Dans le cas de l'allumage piloté, l'énergie nécessaire à l'activation des matériaux impliqués dans la réaction de combustion est fournie par des sources d'allumage. Cependant, il n'y a pas de relation directe entre la quantité de chaleur nécessaire à l'inflammation et la température d'inflammation, car bien que la composition chimique des composants du système combustible soit un paramètre essentiel de la température d'inflammation, elle est considérablement influencée par les tailles et les formes des matériaux. , la pression de l'environnement, les conditions de circulation d'air, les paramètres de la source d'allumage, les caractéristiques géométriques du dispositif d'essai, etc. C'est la raison pour laquelle les données publiées dans la littérature pour la température d'auto-inflammation et la température d'allumage piloté peuvent être significativement différentes.

Le mécanisme d'allumage de matériaux dans différents états peut être simplement illustré. Cela implique d'examiner les matériaux sous forme de solides, de liquides ou de gaz.

pont matériaux solides absorbent l'énergie de toute source d'allumage externe soit par conduction, convection ou rayonnement (principalement par leur combinaison), ou sont chauffés à la suite des processus de production de chaleur se déroulant en interne qui commencent la décomposition sur leurs surfaces.

Pour que l'allumage se produise avec liquides, ceux-ci doivent avoir la formation d'un espace de vapeur au-dessus de leur surface qui est capable de brûler. Les vapeurs libérées et les produits de décomposition gazeux se mélangent à l'air au-dessus de la surface du matériau liquide ou solide.

Les flux turbulents qui surviennent dans le mélange et/ou la diffusion aident l'oxygène à atteindre les molécules, les atomes et les radicaux libres sur et au-dessus de la surface, qui sont déjà aptes à la réaction. Les particules induites entrent en interaction, entraînant un dégagement de chaleur. Le processus s'accélère régulièrement et, au début de la réaction en chaîne, le matériau s'enflamme et brûle.

La combustion dans la couche sous la surface des matériaux combustibles solides est appelée fumant, et la réaction de combustion se produisant à l'interface des matériaux solides et du gaz est appelée embrasé. Brûler avec des flammes (ou flamboyant) est le processus au cours duquel la réaction exothermique de combustion se déroule en phase gazeuse. Ceci est typique pour la combustion de matériaux liquides et solides.

Gaz combustibles brûlent naturellement en phase gazeuse. C'est une déclaration empirique importante que les mélanges de gaz et d'air ne peuvent s'enflammer que dans une certaine plage de concentration. Ceci est valable aussi pour les vapeurs de liquides. Les limites inférieure et supérieure d'inflammabilité des gaz et des vapeurs dépendent de la température et de la pression du mélange, de la source d'inflammation et de la concentration des gaz inertes dans le mélange.

Sources d'inflammation

Les phénomènes fournissant de l'énergie calorifique peuvent être regroupés en quatre catégories fondamentales quant à leur origine (Sax 1979) :

1. énergie thermique générée lors de réactions chimiques (chaleur d'oxydation, chaleur de combustion, chaleur de dissolution, échauffement spontané, chaleur de décomposition, etc.)

2. énergie thermique électrique (chauffage par résistance, chauffage par induction, chaleur d'arc, étincelles électriques, décharges électrostatiques, chaleur générée par un coup de foudre, etc.)

3. énergie thermique mécanique (chaleur de friction, étincelles de friction)

4. chaleur générée par la décomposition nucléaire.

La discussion suivante porte sur les sources d'inflammation les plus fréquemment rencontrées.

Flammes nues

Les flammes nues peuvent être la source d'inflammation la plus simple et la plus fréquemment utilisée. Un grand nombre d'outils d'usage général et divers types d'équipements technologiques fonctionnent à flamme nue ou permettent la formation de flammes nues. Les brûleurs, les allumettes, les fours, les appareils de chauffage, les flammes des torches de soudage, les conduites de gaz et d'huile brisées, etc. peuvent pratiquement être considérés comme des sources potentielles d'inflammation. Étant donné qu'avec une flamme nue, la source d'allumage primaire elle-même représente une combustion auto-entretenue existante, le mécanisme d'allumage signifie essentiellement la propagation de la combustion à un autre système. Si la source d'allumage à flamme nue possède suffisamment d'énergie pour amorcer l'allumage, la combustion commencera.

Allumage spontané

Les réactions chimiques générant spontanément de la chaleur impliquent un risque d'inflammation et de brûlure en tant que « sources d'inflammation internes ». Les matériaux enclins à s'échauffer et à s'enflammer spontanément peuvent cependant devenir des sources secondaires d'inflammation et donner lieu à l'inflammation des matériaux combustibles environnants.

Bien que certains gaz (par exemple, le phosphure d'hydrogène, l'hydrure de bore, l'hydrure de silicium) et liquides (par exemple, les carbonyles métalliques, les compositions organométalliques) soient enclins à l'inflammation spontanée, la plupart des inflammations spontanées se produisent sous forme de réactions de surface de matériaux solides. L'inflammation spontanée, comme toutes les inflammations, dépend de la structure chimique du matériau, mais son apparition est déterminée par le degré de dispersité. La grande surface spécifique permet l'accumulation locale de la chaleur de réaction et contribue à l'augmentation de la température du matériau au-dessus de la température d'inflammation spontanée.

L'inflammation spontanée des liquides est également favorisée s'ils entrent en contact avec l'air sur des matériaux solides de grande surface spécifique. Les graisses et en particulier les huiles insaturées contenant des doubles liaisons, lorsqu'elles sont absorbées par des matériaux fibreux et leurs produits, et lorsqu'elles sont imprégnées dans des textiles d'origine végétale ou animale, ont tendance à s'enflammer spontanément dans des conditions atmosphériques normales. L'inflammation spontanée de produits en laine de verre et en laine minérale fabriqués à partir de fibres incombustibles ou de matériaux inorganiques couvrant de grandes surfaces spécifiques et contaminés par de l'huile a provoqué des incendies très graves.

L'inflammation spontanée a été observée principalement avec des poussières de matériaux solides. Pour les métaux ayant une bonne conductivité thermique, l'accumulation locale de chaleur nécessaire à l'allumage nécessite un broyage très fin du métal. À mesure que la taille des particules diminue, la probabilité d'inflammation spontanée augmente et, avec certaines poussières métalliques (par exemple, le fer), une pyrophorosité s'ensuit. Lors du stockage et de la manipulation de la poussière de charbon, de la suie à répartition fine, des poussières de laques et de résines synthétiques, ainsi que lors des opérations technologiques réalisées avec eux, une attention particulière doit être accordée aux mesures préventives contre l'incendie afin de réduire le risque d'inflammation spontanée.

Les matériaux enclins à la décomposition spontanée présentent une capacité particulière à s'enflammer spontanément. L'hydrazine, lorsqu'elle est fixée sur un matériau de grande surface, s'enflamme immédiatement. Les peroxydes, qui sont largement utilisés par l'industrie des plastiques, se décomposent facilement spontanément et, en conséquence de la décomposition, ils deviennent des sources d'inflammation dangereuses, déclenchant occasionnellement une combustion explosive.

La réaction exothermique violente qui se produit lorsque certains produits chimiques entrent en contact les uns avec les autres peut être considérée comme un cas particulier d'inflammation spontanée. Des exemples de tels cas sont le contact de l'acide sulfurique concentré avec tous les matériaux organiques combustibles, les chlorates avec des sels ou acides de soufre ou d'ammonium, les composés organiques halogénés avec les métaux alcalins, etc. (matériaux incompatibles) nécessite une attention particulière notamment lors de leur stockage et de leur co-stockage et de l'élaboration de la réglementation de lutte contre l'incendie.

Il convient de mentionner qu'un tel échauffement spontané dangereusement élevé peut, dans certains cas, être dû à de mauvaises conditions technologiques (ventilation insuffisante, faible capacité de refroidissement, écarts d'entretien et de nettoyage, surchauffe de la réaction, etc.), ou favorisé par celles-ci.

Certains produits agricoles, tels que les aliments fibreux, les graines oléagineuses, les céréales en germination, les produits finis de l'industrie de transformation (tranches de betteraves séchées, engrais, etc.), présentent une propension à l'inflammation spontanée. L'échauffement spontané de ces matériaux présente une particularité : les conditions de température dangereuses des systèmes sont exacerbées par certains processus biologiques exothermiques difficilement contrôlables.

Sources d'allumage électriques

Les machines électriques, les instruments et les appareils de chauffage fonctionnant à l'énergie électrique, ainsi que les équipements de transformation de puissance et d'éclairage, ne présentent généralement aucun risque d'incendie pour leur environnement, à condition qu'ils aient été installés conformément aux réglementations de sécurité et aux exigences applicables des normes et que les instructions technologiques associées ont été respectées lors de leur fonctionnement. Un entretien régulier et une surveillance périodique diminuent considérablement la probabilité d'incendies et d'explosions. Les causes les plus fréquentes d'incendies dans les appareils électriques et le câblage sont Contrôleurs, des courts-circuits, étincelles électriques et hautes résistances de contact.

La surcharge existe lorsque le câblage et les appareils électriques sont exposés à un courant supérieur à celui pour lequel ils sont conçus. La surintensité traversant le câblage, les dispositifs et l'équipement peut entraîner une surchauffe telle que les composants surchauffés du système électrique sont endommagés ou cassés, vieillissent ou se carbonisent, ce qui entraîne la fonte des revêtements des câbles et des câbles, des pièces métalliques incandescentes et la structure combustible les unités venant à s'enflammer et, selon les conditions, propageant également le feu dans l'environnement. La cause la plus fréquente de surcharge est que le nombre de consommateurs connectés est supérieur à celui autorisé ou que leur capacité dépasse la valeur stipulée.

La sécurité de fonctionnement des systèmes électriques est le plus souvent mise en danger par les courts-circuits. Ils sont toujours les conséquences de tout dommage et surviennent lorsque des parties du câblage électrique ou de l'équipement au même niveau de potentiel ou à des niveaux de potentiel différents, isolées les unes des autres et de la terre, entrent en contact entre elles ou avec la terre. Ce contact peut se produire directement sous forme de contact métal-métal ou indirectement, par arc électrique. En cas de courts-circuits, lorsque certaines unités du système électrique entrent en contact les unes avec les autres, la résistance sera considérablement plus faible et, par conséquent, l'intensité du courant sera extrêmement élevée, peut-être inférieure de plusieurs ordres de grandeur. L'énergie thermique dégagée lors de surintensités avec des courts-circuits importants peut provoquer un incendie dans l'appareil affecté par le court-circuit, les matériaux et équipements environnants s'enflammant et le feu se propageant au bâtiment.

Les étincelles électriques sont des sources d'énergie thermique de petite taille, mais comme le montre l'expérience, elles agissent fréquemment comme sources d'inflammation. Dans des conditions normales de travail, la plupart des appareils électriques ne produisent pas d'étincelles, mais le fonctionnement de certains appareils s'accompagne normalement d'étincelles.

Les étincelles présentent un danger avant tout aux endroits où, dans la zone de leur génération, des concentrations explosives de gaz, de vapeur ou de poussière peuvent survenir. En conséquence, les équipements dégageant normalement des étincelles en cours de fonctionnement ne peuvent être installés qu'aux endroits où les étincelles ne peuvent pas provoquer d'incendie. À lui seul, le contenu énergétique des étincelles est insuffisant pour l'inflammation des matériaux dans l'environnement ou pour déclencher une explosion.

Si un système électrique n'a pas de contact métallique parfait entre les unités structurelles à travers lesquelles le courant circule, une résistance de contact élevée se produira à cet endroit. Ce phénomène est dans la plupart des cas dû à la construction défectueuse des joints ou à des installations non conformes aux règles de l'art. Le désengagement des joints pendant le fonctionnement et l'usure naturelle peuvent également être à l'origine d'une résistance de contact élevée. Une grande partie du courant traversant des endroits avec une résistance accrue se transformera en énergie thermique. Si cette énergie ne peut pas être suffisamment dissipée (et que la raison ne peut être éliminée), l'augmentation extrêmement importante de la température peut conduire à un incendie qui met en danger l'environnement.

Si les appareils fonctionnent sur la base du concept d'induction (moteurs, dynamos, transformateurs, relais, etc.) et ne sont pas correctement calculés, des courants de Foucault peuvent apparaître pendant le fonctionnement. En raison des courants de Foucault, les unités structurelles (bobines et leurs noyaux de fer) peuvent s'échauffer, ce qui peut entraîner l'inflammation des matériaux isolants et la combustion de l'équipement. Des courants de Foucault pourraient survenir, avec ces conséquences néfastes, également dans les unités structurelles métalliques autour des équipements haute tension.

Étincelles électrostatiques

La charge électrostatique est un processus au cours duquel tout matériau, à l'origine avec neutralité électrique (et indépendant de tout circuit électrique), se charge positivement ou négativement. Cela peut se produire de trois manières :

1.      chargement avec séparation, de sorte que des charges de polarité soustractive s'accumulent simultanément sur deux corps

2.      charger en passant, de sorte que les charges qui disparaissent laissent derrière elles des charges de signes de polarité opposés

3.      charger en prenant, de sorte que le corps reçoit des charges de l'extérieur.

Ces trois modes de chargement peuvent résulter de divers processus physiques, notamment la séparation après contact, le fendage, la coupe, la pulvérisation, le déplacement, le frottement, l'écoulement de poudres et de fluides dans la conduite, le frappement, le changement de pression, le changement d'état, la photoionisation, la chaleur ionisation, distribution électrostatique ou décharge haute tension.

Une charge électrostatique peut se produire à la fois sur des corps conducteurs et sur des corps isolants à la suite de l'un des processus mentionnés ci-dessus, mais dans la plupart des cas, les processus mécaniques sont responsables de l'accumulation des charges indésirables.

Parmi le grand nombre d'effets nocifs et de risques dus à la charge électrostatique et à la décharge d'étincelles qui en résulte, deux risques peuvent être mentionnés en particulier : la mise en danger d'équipements électroniques (par exemple, un ordinateur pour le contrôle de processus) et le risque d'incendie et d'explosion. .

L'équipement électronique est tout d'abord mis en danger si l'énergie de décharge de la charge est suffisamment élevée pour provoquer la destruction de l'entrée de toute partie semi-conductrice. Le développement des unités électroniques au cours de la dernière décennie a été suivi d'une augmentation rapide de ce risque.

Le développement d'un risque d'incendie ou d'explosion nécessite la coïncidence dans l'espace et dans le temps de deux conditions : la présence de tout milieu combustible et le rejet inflammable. Ce danger survient principalement dans l'industrie chimique. Il peut être estimé sur la base de ce que l'on appelle sensibilité aux étincelles des matières dangereuses (énergie d'allumage minimale) et dépend de l'étendue de la charge.

C'est une tâche essentielle de réduire ces risques, à savoir la grande variété de conséquences qui vont des troubles technologiques aux catastrophes avec accidents mortels. Il existe deux moyens de protection contre les conséquences des charges électrostatiques :

1. empêcher l'initiation du processus de charge (c'est évident, mais généralement très difficile à réaliser)

2. limiter l'accumulation des charges pour éviter l'apparition de rejets dangereux (ou tout autre risque).

La foudre est un phénomène électrique atmosphérique dans la nature et peut être considérée comme une source d'inflammation. La charge statique produite dans les nuages ​​est égalisée vers la terre (coup de foudre) et s'accompagne d'une décharge à haute énergie. Les matériaux combustibles à l'endroit du coup de foudre et ses environs peuvent s'enflammer et brûler. Lors de certains coups de foudre, des impulsions très fortes sont générées et l'énergie est égalisée en plusieurs étapes. Dans d'autres cas, des courants de longue durée commencent à circuler, atteignant parfois l'ordre de grandeur de 10 A.

Énergie thermique mécanique

La pratique technique s'accompagne régulièrement de frictions. Pendant le fonctionnement mécanique, une chaleur de frottement est développée et si la perte de chaleur est limitée à un point tel que la chaleur s'accumule dans le système, sa température peut augmenter jusqu'à une valeur dangereuse pour l'environnement et un incendie peut se produire.

Les étincelles de frottement se produisent normalement dans les opérations technologiques du métal en raison d'un frottement important (meulage, écaillage, coupe, frappe) ou en raison d'objets ou d'outils métalliques tombant ou tombant sur un sol dur ou pendant les opérations de meulage en raison de contaminations métalliques dans le matériau sous l'impact du meulage . La température de l'étincelle générée est normalement supérieure à la température d'inflammation des matériaux combustibles conventionnels (comme pour les étincelles en acier, 1,400 1,500-300 400 °C ; les étincelles en alliages cuivre-nickel, XNUMX-XNUMX °C) ; cependant, la capacité d'allumage dépend de la teneur totale en chaleur et de l'énergie d'allumage la plus faible du matériau et de la substance à enflammer, respectivement. Il a été prouvé dans la pratique que les étincelles de friction représentent un risque réel d'incendie dans les espaces aériens où les gaz, vapeurs et poussières combustibles sont présents à des concentrations dangereuses. Ainsi, dans ces circonstances, l'utilisation de matériaux qui produisent facilement des étincelles, ainsi que les procédés avec étincelles mécaniques, doivent être évités. Dans ces cas, la sécurité est assurée par des outils qui ne produisent pas d'étincelles, c'est-à-dire en bois, en cuir ou en matières plastiques, ou en utilisant des outils en alliages de cuivre et de bronze qui produisent des étincelles de faible énergie.

Surfaces chaudes

Dans la pratique, les surfaces des équipements et appareils peuvent s'échauffer dangereusement, soit normalement, soit en raison d'un dysfonctionnement. Les fours, les fours, les dispositifs de séchage, les évacuations des gaz d'échappement, les conduites de vapeur, etc. provoquent souvent des incendies dans les espaces aériens explosifs. De plus, leurs surfaces chaudes peuvent enflammer des matériaux combustibles s'en approchant ou en venant en contact. Pour la prévention, des distances de sécurité doivent être respectées, et une surveillance et un entretien réguliers réduiront la probabilité d'apparition d'une surchauffe dangereuse.

Risques d'incendie des matériaux et produits

La présence de matériaux combustibles dans les systèmes combustibles représente une condition évidente de combustion. Les phénomènes de combustion et les phases du processus de combustion dépendent fondamentalement des propriétés physiques et chimiques du matériau concerné. Par conséquent, il semble raisonnable de faire une enquête sur l'inflammabilité des différents matériaux et produits en ce qui concerne leur caractère et leurs propriétés. Pour cette section, le principe d'ordre pour le regroupement des matériaux est régi par des aspects techniques plutôt que par des conceptions théoriques (NFPA 1991).

Bois et produits à base de bois

Le bois est l'un des matériaux les plus répandus dans le milieu humain. Les maisons, les structures de construction, les meubles et les biens de consommation sont en bois, et il est également largement utilisé pour des produits tels que le papier ainsi que dans l'industrie chimique.

Le bois et les produits en bois sont combustibles et, lorsqu'ils sont en contact avec des surfaces à haute température et exposés à un rayonnement thermique, à des flammes nues ou à toute autre source d'inflammation, ils se carboniseront, brilleront, s'enflammeront ou brûleront, selon les conditions de combustion. Pour élargir le champ de leur application, l'amélioration de leurs propriétés de combustion est nécessaire. Afin de rendre les unités structurelles produites à partir de bois moins combustibles, elles sont généralement traitées avec des agents ignifuges (par exemple, saturés, imprégnés, munis d'un revêtement de surface).

La caractéristique la plus essentielle de la combustibilité des différentes essences de bois est la température d'inflammation. Sa valeur dépend fortement de certaines des propriétés du bois et des conditions d'essai de détermination, à savoir la densité, l'humidité, la taille et la forme de l'échantillon de bois, ainsi que la source d'inflammation, le temps d'exposition, l'intensité d'exposition et l'atmosphère pendant l'essai. . Il est intéressant de noter que la température d'inflammation telle que déterminée par diverses méthodes d'essai diffère. L'expérience a montré que la tendance à l'inflammation des produits en bois propres et secs est extrêmement faible, mais plusieurs cas d'incendie provoqués par une inflammation spontanée ont été connus lors du stockage de déchets de bois poussiéreux et huileux dans des pièces mal ventilées. Il a été prouvé empiriquement qu'une teneur en humidité plus élevée augmente la température d'inflammation et réduit la vitesse de combustion du bois. La décomposition thermique du bois est un processus compliqué, mais ses phases peuvent clairement être observées comme suit :

  • La décomposition thermique avec perte de masse commence déjà dans la plage 120-200 °C ; les rejets d'humidité et les produits de dégradation non combustibles se produisent dans l'espace de combustion.
  • À 200-280 °C, des réactions principalement endothermiques se produisent pendant que l'énergie thermique de la source d'allumage est absorbée.
  • A 280-500 °C, les réactions exothermiques des produits de décomposition s'accélèrent régulièrement en tant que processus primaire, tandis que des phénomènes de carbonisation peuvent être observés. Dans cette plage de température, la combustion d'entretien s'est déjà développée. Après inflammation, la combustion n'est pas régulière dans le temps en raison de la bonne capacité d'isolation thermique de ses couches carbonisées. Par conséquent, le réchauffement des couches profondes est limité et prend du temps. Lorsque la surface des produits de décomposition combustibles est accélérée, la combustion sera complète.
  • À des températures supérieures à 500 °C, le charbon de bois forme des résidus. Au cours de son incandescence supplémentaire, des cendres contenant des matériaux inorganiques solides sont produites et le processus est terminé.

 

Fibres et textiles

La majorité des textiles produits à partir de matières fibreuses que l'on trouve dans l'environnement proche des personnes sont combustibles. Les vêtements, les meubles et l'environnement bâti sont partiellement ou totalement constitués de textiles. Le danger qu'ils présentent existe lors de leur production, transformation et stockage ainsi que lors de leur port.

Les matériaux de base des textiles sont à la fois naturels et artificiels ; les fibres synthétiques sont utilisées seules ou en mélange avec des fibres naturelles. La composition chimique des fibres naturelles d'origine végétale (coton, chanvre, jute, lin) est la cellulose, qui est combustible, et ces fibres ont une température d'inflammation relativement élevée (<<400°C). C'est une caractéristique avantageuse de leur combustion que lorsqu'ils sont portés à haute température, ils se carbonisent mais ne fondent pas. Ceci est particulièrement avantageux pour les traitements médicaux des brûlés.

Les propriétés inflammables des fibres à base protéique d'origine animale (laine, soie, poil) sont encore plus favorables que celles des fibres d'origine végétale, car une température plus élevée est requise pour leur inflammation (500-600 °C), et sous dans les mêmes conditions, leur brûlage est moins intensif.

L'industrie des plastiques, utilisant plusieurs propriétés mécaniques extrêmement bonnes des produits polymères, a également pris de l'importance dans l'industrie textile. Parmi les propriétés de l'acrylique, du polyester et des fibres synthétiques thermoplastiques (nylon, polypropylène, polyéthylène), celles liées à la combustion sont les moins avantageuses. La plupart d'entre eux, malgré leur température d'inflammation élevée (<<400-600 °C), fondent lorsqu'ils sont exposés à la chaleur, s'enflamment facilement, brûlent intensément, tombent ou fondent lorsqu'ils brûlent et libèrent des quantités considérables de fumée et de gaz toxiques. Ces propriétés de combustion peuvent être améliorées par l'ajout de fibres naturelles, produisant ce que l'on appelle textiles à fibres mélangées. Un traitement supplémentaire est effectué avec des agents ignifuges. Pour la fabrication de textiles à usage industriel et de vêtements de protection contre la chaleur, des produits fibreux inorganiques non combustibles (y compris des fibres de verre et de métal) sont déjà utilisés en grande quantité.

Les caractéristiques de risque d'incendie les plus importantes des textiles sont les propriétés liées à l'inflammabilité, à la propagation des flammes, à la génération de chaleur et aux produits de combustion toxiques. Des méthodes d'essai spéciales ont été développées pour leur détermination. Les résultats des tests obtenus influencent les domaines d'application de ces produits (tentes et appartements, mobilier, sellerie automobile, vêtements, tapis, rideaux, vêtements spéciaux de protection contre la chaleur et les intempéries), ainsi que les prescriptions pour limiter les risques liés à leur utilisation. Une tâche essentielle des chercheurs industriels est de développer des textiles qui supportent des températures élevées, traités avec des agents ignifuges (fortement combustibles, avec un long temps d'allumage, un faible taux de propagation de la flamme, une faible vitesse de dégagement de chaleur) et produisent de petites quantités de produits de combustion toxiques. , ainsi que pour améliorer l'effet défavorable des accidents d'incendie dus à la combustion de ces matériaux.

Liquides combustibles et inflammables

En présence de sources d'inflammation, les liquides combustibles et inflammables sont des sources potentielles de risque. Premièrement, l'espace de vapeur fermé ou ouvert au-dessus de ces liquides présente un risque d'incendie et d'explosion. Une combustion, et plus fréquemment une explosion, peut se produire si le matériau est présent dans le mélange vapeur-air à une concentration appropriée. Il en résulte que la combustion et l'explosion dans la zone des liquides combustibles et inflammables peuvent être évitées si :

  • les sources d'inflammation, l'air et l'oxygène sont exclus ; ou alors
  • à la place de l'oxygène, un gaz inerte est présent dans l'environnement ; ou alors
  • le liquide est stocké dans un récipient ou un système fermé (voir Figure 1); ou alors
  • par une ventilation adéquate, le développement de la concentration de vapeurs dangereuses est empêché.

 

Figure 1. Types courants de réservoirs pour le stockage de liquides inflammables et combustibles.

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En pratique, un grand nombre de caractéristiques des matériaux sont connues en relation avec la dangerosité des liquides combustibles et inflammables. Il s'agit des points d'éclair en vase clos et en vase ouvert, du point d'ébullition, de la température d'inflammation, du taux d'évaporation, des limites supérieures et inférieures de concentration pour la combustibilité (limites d'inflammabilité ou d'explosivité), de la densité relative des vapeurs par rapport à l'air et de l'énergie nécessaire pour l'inflammation des vapeurs. Ces facteurs fournissent des informations complètes sur la sensibilité à l'inflammation de divers liquides.

Presque partout dans le monde, le point d'éclair, paramètre déterminé par un test standard dans des conditions atmosphériques, est utilisé comme base pour regrouper les liquides (et les matériaux se comportant comme des liquides à des températures relativement basses) en catégories de risque. Les exigences de sécurité pour le stockage des liquides, leur manipulation, les processus technologiques et les équipements électriques à installer dans leur zone doivent être élaborées pour chaque catégorie d'inflammabilité et de combustibilité. Les zones de risque autour des équipements technologiques doivent également être identifiées pour chaque catégorie. L'expérience a montré qu'un incendie et une explosion peuvent se produire, en fonction de la température et de la pression du système, dans la plage de concentration entre les deux limites d'inflammabilité.

Gaz

Bien que tous les matériaux - sous une température et une pression spécifiques - puissent devenir des gaz, les matériaux considérés comme gazeux en pratique sont ceux qui sont à l'état gazeux à température normale (~ 20 ° C) et pression atmosphérique normale ( ~ 100 kPa).

En ce qui concerne les risques d'incendie et d'explosion, les gaz peuvent être classés en deux groupes principaux : carburant et gaz incombustibles. Selon la définition acceptée en pratique, les gaz combustibles sont ceux qui brûlent dans l'air avec une concentration normale en oxygène, à condition que les conditions requises pour la combustion existent. L'inflammation ne se produit qu'au-dessus d'une certaine température, avec la température d'inflammation nécessaire, et dans une plage de concentration donnée.

Les gaz non combustibles sont ceux qui ne brûlent ni dans l'oxygène ni dans l'air à aucune concentration d'air. Une partie de ces gaz entretient la combustion (par exemple, l'oxygène), tandis que l'autre partie inhibe la combustion. Les gaz incombustibles ne supportant pas la combustion sont appelés des gaz inertes (azote, gaz rares, dioxyde de carbone, etc.).

Afin d'atteindre une efficacité économique, les gaz stockés et transportés dans des conteneurs ou des récipients de transport sont généralement à l'état comprimé, liquéfié ou refroidi-condensé (cryogénique). Fondamentalement, il existe deux situations dangereuses liées aux gaz : lorsqu'ils sont dans des conteneurs et lorsqu'ils sont libérés de leurs conteneurs.

Pour les gaz comprimés dans des conteneurs de stockage, la chaleur externe peut augmenter considérablement la pression à l'intérieur du conteneur, et la surpression extrême peut entraîner une explosion. Les conteneurs de stockage gazeux comprendront typiquement une phase vapeur et une phase liquide. En raison des changements de pression et de température, l'extension de la phase liquide donne lieu à une compression supplémentaire de l'espace de vapeur, tandis que la pression de vapeur du liquide augmente proportionnellement à l'augmentation de la température. À la suite de ces processus, une pression extrêmement dangereuse peut être produite. Les conteneurs de stockage doivent généralement contenir l'application de dispositifs de surpression. Ceux-ci sont capables d'atténuer une situation dangereuse due à des températures plus élevées.

Si les réservoirs de stockage sont insuffisamment scellés ou endommagés, le gaz s'écoulera vers l'espace d'air libre, se mélangera à l'air et, selon sa quantité et son mode d'écoulement, pourra provoquer la formation d'un grand espace d'air explosif. L'air autour d'un réservoir de stockage qui fuit peut être impropre à la respiration et peut être dangereux pour les personnes à proximité, en partie à cause de l'effet toxique de certains gaz et en partie à cause de la concentration diluée d'oxygène.

Compte tenu du risque d'incendie potentiel dû aux gaz et de la nécessité d'une exploitation sûre, il convient d'acquérir une connaissance détaillée des caractéristiques suivantes des gaz stockés ou utilisés, en particulier pour les consommateurs industriels : les propriétés chimiques et physiques des gaz, la température d'inflammation, la les limites inférieure et supérieure de concentration d'inflammabilité, les paramètres dangereux du gaz dans le récipient, les facteurs de risque de la situation dangereuse causée par les gaz libérés à l'air libre, l'étendue des zones de sécurité nécessaires et les mesures spéciales à prendre en cas d'éventuelle situation d'urgence liée à la lutte contre l'incendie.

Produits chimiques

La connaissance des paramètres dangereux des produits chimiques est l'une des conditions de base d'un travail en toute sécurité. Les mesures préventives et les exigences de protection contre l'incendie ne peuvent être élaborées que si les propriétés physiques et chimiques liées au risque d'incendie sont prises en considération. Parmi ces propriétés, les plus importantes sont les suivantes : combustibilité ; inflammabilité ; capacité à réagir avec d'autres matériaux, l'eau ou l'air ; tendance à la corrosion; toxicité; et la radioactivité.

Des informations sur les propriétés des produits chimiques peuvent être obtenues à partir des fiches techniques émises par les fabricants et des manuels et manuels contenant les données des produits chimiques dangereux. Celles-ci renseignent les utilisateurs non seulement sur les caractéristiques techniques générales des matériaux, mais aussi sur les valeurs réelles des paramètres de danger (température de décomposition, température d'inflammation, concentrations limites de combustion, etc.), leurs comportements particuliers, les exigences de stockage et d'incendie. combats, ainsi que des recommandations pour les premiers soins et la thérapie médicale.

La toxicité des produits chimiques, en tant que risque potentiel d'incendie, peut agir de deux manières. Premièrement, la forte toxicité de certains produits chimiques eux-mêmes peut être dangereuse en cas d'incendie. Deuxièmement, leur présence dans la zone d'incendie peut limiter efficacement les opérations de lutte contre l'incendie.

Les agents oxydants (nitrates, chlorates, peroxydes inorganiques, permanganates, etc.), même s'ils sont eux-mêmes incombustibles, contribuent largement à l'inflammation des matières combustibles et à leur combustion intensive, parfois explosive.

Le groupe des matériaux instables comprend les produits chimiques (acétaldéhyde, oxyde d'éthylène, peroxydes organiques, acide cyanhydrique, chlorure de vinyle) qui polymérisent ou se décomposent spontanément ou très facilement dans des réactions exothermiques violentes.

Les matériaux sensibles à l'eau et à l'air sont extrêmement dangereux. Ces matériaux (oxydes, hydroxydes, hydrures, anhydrides, alcalins, phosphore, etc.) interagissent avec l'eau et l'air toujours présents dans l'atmosphère normale et déclenchent des réactions accompagnées d'un dégagement de chaleur très élevé. S'il s'agit de matériaux combustibles, ils s'enflammeront spontanément. Cependant, les composants combustibles qui déclenchent la combustion peuvent éventuellement exploser et se propager aux matériaux combustibles dans la zone environnante.

La plupart des matières corrosives (acides inorganiques - acide sulfurique, acide nitrique, acide perchlorique, etc. - et les halogènes - fluor, chlore, brome, iode) sont des agents oxydants puissants, mais en même temps ils ont des effets destructeurs très puissants sur la vie. tissus, et par conséquent des mesures spéciales doivent être prises pour lutter contre l'incendie.

La caractéristique dangereuse des éléments et composés radioactifs est accrue par le fait que le rayonnement qu'ils émettent peut être nocif de plusieurs manières, sans compter que ces matières peuvent elles-mêmes constituer des risques d'incendie. Si, lors d'un incendie, le confinement structurel des objets radioactifs impliqués est endommagé, des matériaux rayonnant λ peuvent être libérés. Ils peuvent avoir un effet ionisant très puissant et sont capables de destruction fatale d'organismes vivants. Les accidents nucléaires peuvent s'accompagner d'incendies dont les produits de décomposition se lient par adsorption aux contaminants radioactifs (à rayonnement α et β). Ceux-ci peuvent causer des blessures permanentes aux personnes participant aux opérations de sauvetage s'ils pénètrent dans leur corps. De tels matériaux sont extrêmement dangereux, car les personnes concernées ne perçoivent aucun rayonnement par leurs organes sensibles, et leur état de santé général ne semble pas s'aggraver. Il est évident qu'en cas de combustion de matières radioactives, la radioactivité du site, les produits de décomposition et l'eau utilisée pour la lutte contre l'incendie doivent être surveillés en permanence au moyen de dispositifs de signalisation radioactifs. La connaissance de ces facteurs doit être prise en compte pour la stratégie d'intervention et toutes les opérations annexes. Les bâtiments destinés à la manipulation et au stockage des matières radioactives ainsi qu'à leur utilisation technologique doivent être construits en matériaux incombustibles à haute résistance au feu. Dans le même temps, des équipements automatiques de haute qualité pour la détection, la signalisation et l'extinction d'un incendie doivent être fournis.

Explosifs et agents de sautage

Les matières explosives sont utilisées à de nombreuses fins militaires et industrielles. Ce sont des produits chimiques et des mélanges qui, lorsqu'ils sont soumis à une forte force mécanique (coup, choc, frottement) ou à un démarrage d'inflammation, se transforment soudainement en gaz de grand volume par une réaction d'oxydation extrêmement rapide (par exemple, 1,000 10,000 à 2,500 4,000 m/s). Le volume de ces gaz est le multiple du volume de la matière explosive déjà explosée, et ils exerceront une très forte pression sur l'environnement. Lors d'une explosion, des températures élevées peuvent survenir (XNUMX XNUMX à XNUMX XNUMX °C) qui favorisent l'inflammation des matières combustibles dans la zone d'explosion.

La fabrication, le transport et le stockage des différentes matières explosives sont régis par des exigences rigoureuses. Un exemple est NFPA 495, Code des matériaux explosifs.

Outre les matières explosives utilisées à des fins militaires et industrielles, les matières explosives inductives et les produits pyrotechniques sont également traités comme des dangers. En général, des mélanges de matières explosives sont souvent utilisés (acide picrique, nitroglycérine, hexogène, etc.), mais des mélanges de matières explosibles sont également utilisés (poudre noire, dynamite, nitrate d'ammonium, etc.). Au cours d'actes de terrorisme, les matières plastiques sont devenues notoires et sont essentiellement des mélanges de matières brisantes et plastifiantes (cires diverses, vaseline, etc.).

Pour les matières explosives, la méthode la plus efficace de protection contre l'incendie est l'exclusion des sources d'inflammation de l'environnement. Plusieurs matières explosives sont sensibles à l'eau ou à diverses matières organiques ayant la capacité de s'oxyder. Pour ces matériaux, les exigences relatives aux conditions de stockage et les règles de stockage au même endroit avec d'autres matériaux doivent être soigneusement étudiées.

Métaux

On sait par la pratique que presque tous les métaux, dans certaines conditions, sont capables de brûler dans l'air atmosphérique. L'acier et l'aluminium de forte épaisseur structurelle, sur la base de leur comportement au feu, sont clairement évalués comme incombustibles. Cependant, les poussières d'aluminium, de fer en fine répartition et les cotons métalliques de fines fibres métalliques peuvent facilement s'enflammer et donc brûler intensément. Les métaux alcalins (lithium, sodium, potassium), les métaux alcalino-terreux (calcium, magnésium, zinc), le zirconium, l'hafnium, le titane, etc. s'enflamment extrêmement facilement sous forme de poudre, de limaille ou de fines bandes. Certains métaux ont une sensibilité tellement élevée qu'ils sont stockés à l'écart de l'air, dans des atmosphères de gaz inerte ou sous un liquide neutre pour les métaux.

Les métaux combustibles et ceux qui sont conditionnés pour brûler produisent des réactions de combustion extrêmement violentes qui sont des processus d'oxydation à grande vitesse libérant des quantités de chaleur considérablement plus élevées que celles observées lors de la combustion de liquides combustibles et inflammables. La combustion des poussières métalliques dans le cas de poudre déposée, après la phase préliminaire d'incandescence, peut évoluer vers une combustion rapide. Avec les poussières agitées et les nuages ​​de poussières qui peuvent en résulter, de graves explosions peuvent se produire. L'activité de combustion et l'affinité pour l'oxygène de certains métaux (tels que le magnésium) sont si élevées qu'après avoir été enflammés, ils continueront à brûler dans certains milieux (par exemple, azote, dioxyde de carbone, atmosphère de vapeur) qui sont utilisés pour éteindre les incendies dérivés de combustibles. matières solides et liquides.

L'extinction des incendies de métaux représente une tâche particulière pour les pompiers. Le choix de l'agent extincteur approprié et le processus dans lequel il est appliqué sont d'une grande importance.

Les incendies de métaux peuvent être maîtrisés par une détection très précoce, l'intervention rapide et appropriée des sapeurs-pompiers selon la méthode la plus efficace et, si possible, l'évacuation des métaux et de tout autre matériau combustible de la zone de combustion ou au moins une réduction de leur quantités.

Une attention particulière doit être portée à la protection contre les rayonnements lors de la combustion de métaux radioactifs (plutonium, uranium). Des mesures préventives doivent être prises pour éviter la pénétration de produits de décomposition toxiques dans les organismes vivants. Par exemple, les métaux alcalins, en raison de leur capacité à réagir violemment avec l'eau, peuvent être éteints uniquement avec des poudres extinctrices sèches. La combustion du magnésium ne peut pas être éteinte avec de l'eau, du dioxyde de carbone, des halons ou de l'azote avec un bon succès, et plus important encore, si ces agents sont utilisés dans la lutte contre les incendies, la situation dangereuse deviendra encore plus grave. Les seuls agents qui peuvent être appliqués avec succès sont les gaz nobles ou, dans certains cas, le trifluorure de bore.

Plastiques et caoutchouc

Les plastiques sont des composés organiques macromoléculaires produits par synthèse ou par modification de matériaux naturels. La structure et la forme de ces matériaux macromoléculaires, produits par des réactions de polymérisation, de polyaddition ou de polycondensation, vont fortement influencer leurs propriétés. Les molécules en chaîne des thermoplastiques (polyamides, polycarbonates, polyesters, polystyrène, polychlorure de vinyle, polyméthyl-métacrylate, etc.) sont linéaires ou ramifiées, les élastomères (néoprène, polysulfures, isoprène, etc.) sont faiblement réticulés, tandis que les plastiques thermodurcissables (duroplastiques : polyalkydes, résines époxy, polyuréthanes, etc.) sont densément réticulés.

Le caoutchouc naturel est utilisé comme matière première par l'industrie du caoutchouc, et après avoir été vulcanisé, le caoutchouc est produit. Les caoutchoucs artificiels, dont la structure est similaire à celle du chaoutchouc naturel, sont des polymères et copolymères de butadiène.

La gamme de produits en plastique et en caoutchouc utilisés dans presque tous les domaines de la vie quotidienne ne cesse de s'élargir. L'utilisation de la grande variété et des excellentes propriétés techniques de ce groupe de matériaux se traduit par des éléments tels que diverses structures de construction, des meubles, des vêtements, des produits de base, des pièces de véhicules et des machines.

En règle générale, en tant que matériaux organiques, les plastiques et le caoutchouc sont également considérés comme des matériaux combustibles. Pour la description de leur comportement au feu, un certain nombre de paramètres sont utilisés qui peuvent être testés par des méthodes spéciales. La connaissance de ces paramètres permet d'attribuer les domaines de leur application (déterminés, pointés, fixés), et d'élaborer les dispositions de sécurité incendie. Ces paramètres sont la combustibilité, l'inflammabilité, la capacité à développer de la fumée, la propension à produire des gaz toxiques et les gouttes brûlantes.

Dans de nombreux cas, la température d'inflammation des plastiques est supérieure à celle du bois ou de tout autre matériau, mais dans la plupart des cas, ils s'enflamment plus facilement et leur combustion se produit plus rapidement et avec une intensité plus élevée. Les incendies de plastiques s'accompagnent souvent de phénomènes désagréables de dégagement de grandes quantités de fumées denses qui peuvent fortement restreindre la visibilité et développer divers gaz toxiques (acide chlorhydrique, phosgène, monoxyde de carbone, cyanure d'hydrogène, gaz nitreux, etc.). Les matériaux thermoplastiques fondent pendant la combustion, puis s'écoulent et, selon leur emplacement (si montés dans ou sur un plafond), produisent des gouttes qui restent dans la zone de combustion et peuvent enflammer les matériaux combustibles situés en dessous.

L'amélioration des propriétés de combustion représente un problème complexe et un « enjeu clé » de la chimie des plastiques. Les agents ignifuges inhibent la combustibilité, l'allumage sera plus lent, le taux de combustion diminuera et la propagation des flammes ralentira. Dans le même temps, la quantité et la densité optique des fumées seront plus élevées et le mélange gazeux produit sera plus toxique.

Poussières

En ce qui concerne l'état physique, les poussières appartiennent aux matériaux solides, mais leurs propriétés physiques et chimiques diffèrent de celles de ces mêmes matériaux sous forme compacte. On sait que les accidents industriels et les catastrophes sont causés par des explosions de poussière. Les matériaux incombustibles sous leur forme habituelle, tels que les métaux, peuvent déclencher une explosion sous forme de poussières mélangées à l'air lorsqu'ils sont affectés par une source d'inflammation, même de faible énergie. Le risque d'explosion existe également avec les poussières de matières combustibles.

La poussière peut constituer un risque d'explosion non seulement lorsqu'elle flotte dans l'air, mais également lorsqu'elle se dépose. Dans les couches de poussière, la chaleur peut s'accumuler et une combustion lente peut se développer à l'intérieur en raison de la capacité accrue des particules à réagir et de leur conductivité thermique plus faible. Ensuite, la poussière peut être agitée par des éclairs et la possibilité d'une explosion de poussière augmentera.

Les particules flottantes en répartition fine présentent un danger plus grave. Semblables aux propriétés d'explosion des gaz et vapeurs combustibles, les poussières ont également une plage spéciale de concentration de poussière dans l'air dans laquelle une explosion peut se produire. Les valeurs limites inférieure et supérieure de la concentration d'explosion et la largeur de la plage de concentration dépendent de la taille et de la distribution des particules. Si la concentration de poussière dépasse la concentration la plus élevée conduisant à une explosion, une partie de la poussière n'est pas détruite par le feu et absorbe de la chaleur, et par conséquent la pression d'explosion développée reste inférieure au maximum. La teneur en humidité de l'air influence également la survenue d'une explosion. A humidité plus élevée, la température d'inflammation du nuage de poussière augmentera proportionnellement à la quantité de chaleur nécessaire à l'évaporation de l'humidité. Si une poussière étrangère inerte est mélangée dans un nuage de poussière, l'explosivité du mélange poussière-air sera réduite. L'effet sera le même si des gaz inertes sont mélangés dans le mélange d'air et de poussière, car la concentration en oxygène nécessaire à la combustion sera plus faible.

L'expérience a montré que toutes les sources d'inflammation, même d'énergie d'inflammation minimale, sont capables d'enflammer des nuages ​​de poussières (flammes nues, arc électrique, étincelle mécanique ou électrostatique, surfaces chaudes, etc.). Selon les résultats d'essais obtenus en laboratoire, la demande d'énergie pour l'inflammation des nuages ​​de poussière est de 20 à 40 fois plus élevée que dans le cas des mélanges de vapeur combustible et d'air.

Les facteurs qui influencent le risque d'explosion pour les poussières déposées sont les propriétés techniques physiques et thermiques de la couche de poussière, la température d'incandescence de la poussière et les propriétés d'inflammation des produits de décomposition libérés par la couche de poussière.

 

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