ВЕСТНИК

Химической промышленности

Вконтакте Твиттер Facebook LiveJournal

Среда, 14 марта 2018 13:03

Кабели на основе ПВХ пластикатов: проблемы и решения. Часть 3

Автор

В.Г. НИКОЛАЕВ,

канд. техн. наук,

генеральный директор ООО «НикПВХ»

Окончание. Начало см. в № 5 (98), 2017 «Вестника химической промышленности»

Часть 3.

Композиции ПП и HF. Кабели нг-LS и нг-HF. За и против.

В течение длительного времени считалось аксиомой, что там, где требуется повышенная негорючесть, необходимо использовать композиции на основе ПВХ, которые уже по своей химической природе обладают меньшей горючестью по сравнению с композициями на основе полиэтилена (полиолефинов).

Однако в кон. 1970 – нач. 1980-х гг. в Европе появилось новое направление работ по кабельным композициям пониженной пожаробезопасности – создание безгалогенных композиций на основе полиолефинов. В самом названии было заложено два основных смысловых значения.

Во-первых, в отличие от ранее проводимых работ по снижению горючести композиций на основе полиолефинов вместо галогенсодержащих антипиренов (как правило, имеющих в своем составе атомы хлора или брома) начали применять гидроокиси алюминия или магния. Основной гасящий эффект в таких композициях заключается в выделении гидратированной воды из гидроокисей и снижении температуры в зоне горения.

Во-вторых, такие композиции дистанцировались от традиционных кабельных композиций на основе ПВХ, которые, как заявлялось выделяют в большом количестве черный дым и токсичный газ - хлористый водород, обладающий резким раздражающим запахом, а при контакте с парами воды образуется соляная кислота, имеющая высокую коррозионную активность.

Однако при самых активных работах по развитию указанного направления, разработчикам рецептур на безгалогенных композициях в течение первых лет, (а позднее оказалось и многих лет) не удавалось обеспечивать кабельным изделиям такой же степени негорючести, которая уже была достигнута у кабелей на основе ПВХ. В результате была выдвинута теория, заключающаяся в том, что при пожаре не так важно как горят кабели, а важно отсутствие большой задымленности, чтобы была возможность людям покинуть опасную зону. Также подчеркивалась, якобы более высокая токсичность воздушной среды при горении кабелей на основе ПВХ из-за выделения хлористого водорода.

Как показала практика, основные доводы замены композиций и кабелей на основе ПВХ на композиции и кабели на основе HF (безгалогенных композиций на основе полиолефинов) оказались далеко не состоятельными.

В табл. 1 приведены сравнительные данные тепловыделения композиций различного назначения на основе ПВХ типа ПП и HF.

 

Таблица 1. Тепловыделение композиций типа ПП и HF

 

Тепловыделение композиций типа HF в 2–3 раза больше, чем тепловыделение ПВХ пластикатов типа ПП. Это может приводить к более быстрому распространению пламени и, в результате, более быстрому повышению температуры в зоне пожара, более быстрому увеличению степени задымленности и концентрации токсичных летучих продуктов. Традиционные испытания на образцах кабеля (композиции) определеной величины (массы или длины) не отражают указанной разницы по тепловыделению композиций и кабелей на основе ПВХ и HF.

Многолетняя практика показала недостоверность основного довода сторонников применения композиций и кабелей типа HF по сравнению с ПВХ пластикатами типа ПП и кабелями типа нг-LS. Это, в первую очередь, было связано с крайне преувеличенном отрицательном значением хлористого водорода, выделяющегося при горении ПВХ пластикатов. В табл. 7 приведены экспериментальные данные по определению токсичности летучих продуктов композиций типа ПП и HF различного назначения. Испытания проводились в соответствии с ГОСТ 12.1.044-89.

 

Таблица 2. Токсичность летучих продуктов горения композиций типа ПП и HF (экспериментальные данные)

 

Полученные экспериментальные данные показывают, что в соответствии с фактическими данными токсичность летучих продуктов горения композиций типа HF в 2-2,5 раза выше, чем токсичность ПВХ пластикатов типа ПП. Следовательно, один из основных доводов о необходимости перехода от кабелей на основе ПВХ к кабелям типа HF оказался полностью несостоятельным и, более того, неверным, вводящим потребителей в заблуждение.

В конечном итоге, наиболее часто приводимым доводом о превосходстве композиций и кабелей типа HF в сравнении с ПВХ аналогами являются сравнения по их дымообразующей способности. В связи с этим, необходимо рассмотреть сравнительные данные по дымообразующей способности композиций типа ПП и HF(БГ – безгалогенных композиций) приведены на рис. 1–3.

 

Рис. 1. Дымообразующая способность композиций на основе ПВХ марки ППО 2010 и безгалогенной марки БГ-1для наружных оболочек кабелей

 

В условиях горения обе композиции показали примерно одинаковый и достаточно низкий уровень дымообразования при всех значениях тепловой нагрузки. Однако в условиях тления при тепловых нагрузках в диапазоне до 25 м2/кг дымообразующая способность безгалогенной композиции значительно выше, чем у цифровой марки ППО 2110. При тепловой нагрузке в районе 16-18 кВт/ м2 у безгалогенной композиции марки БГ-1отмечена высокая дымообразующая способность.

 

Рис. 2. Дымообразующая способность изоляционных композиций на основе ПВХ пластиката марки ППИ 1110 и безгалогенной марки БГ-2.

 

Безгалогенная композиция марки БГ-2 в условиях горения имеет заметное преимущество по меньшему выделению дыма по сравнению с ПВХ композицией марки ППИ 1110, а в условиях тления наблюдается обратная картина.

 

Рис. 3. Сравнение дымообразующей способности безгалогенных композиций для изоляции (БГ-1) и для оболочек кабельных изделий (БГ-2) в условиях горения и тления

 

Для подтверждения повторяемости различия дымообразования в условиях горения и тления безгалогенных композиций была проведена дополнительная работа по определению дымообразующей способности и композиции для оболочек кабельных изделий марки БГ-2. И в этом случае подтверждается более высокий уровень дымообразования безгалогенных композиций в условиях тления. Из данных, приведенных на рис. 3 наглядно видно, что безгалогенные композицию в условиях горения выделяют относительно небольшое количество дыма, а в условиях тления выделение дыма увеличивается в 2–5 раз в зависимости от тепловой нагрузки.

За многие годы применения кабельных изделий типа HF выявились также и другие многочисленные недостатки. Качественное сравнение характеристик композиций HF и ПВХ пластикатов типа ПП и соответствующих кабельных изделий типа нг-LS и HF представлено в табл. 3.

 

Таблица 3. Сравнение характеристик композиций на основе ПВХ типа ПП и типа HF и соответствующих кабельных изделий типа нг-LS и HF (плюс (+) – лучше; минус(-) – хуже)

 

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

            1. Замена кабелей нг-LS на кабели нг-HF контр продуктивна со всех точек зрения: пожаробезопасности, экономических характеристик, технологичности, физико-механических, эксплуатационных характеристик.

            2. Токсичность летучих продуктов компаундов и кабелей типа HF в два и более раза выше, чем у ПВХ пластикатов типа ПП и кабелей нг-LS.

            3. Теплотворная способность безгалогенных композиций HF в 2-3 раза выше, чем у ПВХ пластикатов типа ПП, что будет способствовать ускоренному повышению характеристик пожароопасности: повышению температуры, скорости выделения токсичных продуктов горения и дыма в условиях пожара.

            4. Основное рациональное предназначение кабелей нг-HF – замена горючих кабелей на основе полиэтилена, в том числе, сшиваемых.

Часть 4.

ГОСТ 31565-2012. Пожаробезопасность кабелей. Необходима коренная переработка.

Проблема пожаробезопасности кабельных изделий всегда была одной из основных проблем, стоящей перед разработчиками материалов и соответствующих кабельных изделий. Современное состояние пожаробезопасности (пожароопасности) кабельных изделий наглядным образом можно рассматривать, используя данные, приведенные в межгосударственном ГОСТ 31565-2012: «Кабельные изделия. Требования пожарной безопасности».

ГОСТ 31565-2012 предусматривает распределение областей применения в зависимости от уровня пожаробезопасности кабельных изделий.

Кабели без обозначения

Преимущественная область применения: для одиночной прокладки в кабельных сооружениях и производственных помещениях. Групповая прокладка разрешается только в наружных электроустановках и производственных помещениях, где возможно лишь периодическое присутствие обслуживающего персонала, при этом необходимо применять пассивную защиту.

Кабели с индексом нг

Для прокладки, с учетом объема горючей нагрузки кабелей, во внутренних электроустановках (эстакадах, галереях), наружных установках.

Кабели с индексом нг- LS

Для прокладки с учетом объема горючей нагрузки кабелей, во внутренних электроустановках, а также в зданиях, сооружениях и закрытых кабельных сооружениях.

Кабели с индексом нг-HF

Для прокладки, с учетом горючей нагрузки кабелей, во внутренних электроустановках, а также в зданиях и сооружениях с массовым пребыванием людей, в том числе в многофункциональных высотных зданиях и зданиях-комплексах.

Кабели с индексом нг-LSLTx

Для прокладки, с учетом объема горючей нагрузки кабелей, в зданиях детских дошкольных и образовательных учреждений, специализированных домах престарелых и инвалидов, больницах, в спальных корпусах образовательных учреждений интернатного типа и детских учреждений.

В разделах 2–3 настоящей работы («Вестник…», № 5, 2017) подробно рассмотрены различные проблемы современного уровня кабельных композиций различного уровня пожаробезопасности и соответствующих кабельных изделий. Очевидно, что большинство проблем в меньшей или болшей степени связано с их уровнем пожаробезопасности. Также очевидно, что распределение кабельных изделий по областям применения в соответствии с ГОСТ 31565 в зависимости от типа кабельного изделия требует коренной переработки. Основные мотивы и доводы подробно рассмотрены в разделах 2–3.

Поэтому, не дублируя выше приведенные доводы и аргументы, следует дополнить этот раздел лишь некоторыми не рассмотренными ранее моментами. Еще на стадии разработки ГОСТ Р 53315-2009 [4] по непонятным причинам в таблице 1 – Классификация кабельных изделий по показателям пожарной опасности в части оценки коррозионной активности продуктов дымогазовыделения при горении и тлении полимерных материалов кабельного изделия, были практически выделены две категории: кабели с ПВХ пластикатами и кабели типа HF. Тем самым, были проигнорированы работы по созданию и самому широкому применению с начала нулевых годов ПВХ пластикатов типа ПП и соответствующих различных кабельных изделий типа нг-LS с пониженным в 2-5 раз выделением хлористого водорода по сравнению с сериными ПВХ пластикатами и кабельными изделиями общепромышленного применения.

ВЫВОДЫ и РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Межгосударственный стандарт ГОСТ 31565-2012 «Кабельные изделия. Требования пожарной безопасности» имеет принципиальные недостатки, в части ошибочности рекомендуемых областей применения в зависимости от исполнения кабельного изделия.

1.1. Многочисленные пожары в жилом секторе в значительной степени связаны с низкими требованиями к кабелям, предназначенным для одиночной прокладки.

1.2. Неправомерно ограничены области применения кабелей нг-LS и нг-LSLTx.

1.2.1. Кабели нг-LS с самого начала их применения рекомендовались для применения в объектах. Требующих повышенный уровень пожаробезопасности: нераспространение горения при прокладке кабелей одиночно и в пучках, пониженное дымо- и газовыделение, пониженное выделение токсичных летучих продуктов горения (атомные электростанции, тепло и гидроэлектростанции, метрополитены, суда, высотные здания, промышленные соорухения, складские помещения, места с массовым пребыванием людей и т.д. Такие рекомендации прописаны в действующих технических условиях на ПВХ пластикаты пониженной пожароопасности.

1.3. Неправомерно расширены области применения кабелей типа нг-HF. Рекомендации по применению таких кабелей в наиболее пожароопасных объектах взамен кабелей нг-LS практически означает снижение уровня безопасности этих объектов из-за более высокого (в 2-3 раза) уровня токсичности летучих продуктов горения.

1.4. Считать показатель токсичности продуктов горения кабельного изделия по группе 2 неоправданно расширенным (свыше40 до 120г/м3).

1.4.1. Разбить группу 2 на две части:

  • ввести новую категорию – опасные: свыше40 до 80 г/м3;
  • категорию умеренно опасные сохранить в диапазоне: свыше 80 до 120 г/М3.

1.4.2. Отнести кабели HF в категорию – опасные.

1.5. Сузить области применения кабелей HF.

1.6. Расширить области применения кабелей нг-LS и нг-LSLTx для зон наиболее опсных с пожарной точки зрения.

1.7. Все изменения отнести также и к огнестойким модификациям кабелей.

1.8. Показатель коррозионной активности с самого начала разработки ГОСТ 53315-2009 прописаношибочно. Предусмотренотолько 2подразделения: кабели на основе ПВХ и кабели типа HF.

1.8.1. Ввести подразделение: уровень выделения хлористого водорода – менее 15% для кабелей нг-LS и нг-LSLTx и более15% - для кабелей с индексом нг и остальных.

2. Межгосударственный стандарт ГОСТ 31565-2012 «Кабельные изделия. Требования пожарной безопасности» требует коренной переработки в кратчайшие по возможности сроки.

3. Необходимо параллельно организовать работу по подготовке изменений ФЗ 123.

 

ЛИТЕРАТУРА

1. Межгосударственный стандарт. ГОСТ 31565. Кабельные изделия. Требования пожарной безопасности.

2. ГОСТ 12.1.044-89. Пожаровзрывобезопасность веществ и материалов.

3. ГОСТ 3 53315-2009 Кабельные изделия. Требования пожарной безопасности.

Прочитано 411 раз
НИИТЭХИМ

niitekhim.com/ | Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Оставить комментарий

Убедитесь, что Вы ввели всю требуемую информацию, в поля, помеченные звёздочкой (*). HTML код не допустим.