Температура вспышки

Температура вспышки — это минимальная температура горючего вещества (жидкости, твёрдого тела или газа), при которой в условиях специальных стандартных испытаний над его поверхностью образуется смесь паров или газов с воздухом, способная вспыхивать (воспламеняться) от внешнего источника зажигания (искры, пламени). При этом устойчивого горения вещества после удаления источника зажигания не происходит. Данный параметр является ключевой характеристикой пожаровзрывоопасности веществ и материалов, используемой для классификации жидкостей по степени их опасности, определения условий их хранения, транспортировки и применения.

Физическая сущность и механизм

Температура вспышки связана с летучестью вещества и концентрацией его паров в воздухе. Для того чтобы произошла вспышка, необходимо, чтобы концентрация паров горючего вещества в воздухе над его поверхностью находилась в пределах так называемого концентрационного предела воспламенения (КПВ), а именно между нижним (НКПВ) и верхним (ВКПВ) пределами.

При низких температурах скорость испарения жидкости мала, и концентрация паров над её поверхностью недостаточна для воспламенения. По мере повышения температуры скорость испарения растёт. При достижении температуры вспышки концентрация паров достигает нижнего концентрационного предела воспламенения. В этот момент при поднесении источника зажигания (например, открытого пламени или электрической искры) происходит кратковременная вспышка — сгорание образовавшейся паровоздушной смеси, но без перехода горения на саму жидкость, так как скорость испарения ещё недостаточна для поддержания устойчивого пламени.

Температура вспышки всегда ниже температуры воспламенения — температуры, при которой вещество загорается от источника зажигания и продолжает устойчиво гореть. Разница между этими двумя температурами может составлять от нескольких градусов до десятков градусов.

Классификация горючих жидкостей по температуре вспышки

Температура вспышки является основой для классификации горючих жидкостей (ГЖ) и легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ). В Российской Федерации и странах СНГ, а также в международной практике (например, в классификации ООН) используются различные пороговые значения, но общий принцип един.

Классификация по ГОСТ 12.1.044-89 (ССБТ)

Согласно российским стандартам, жидкости по пожаровзрывоопасности делятся на:

• Легковоспламеняющиеся жидкости (ЛВЖ): жидкости, способные самостоятельно гореть после удаления источника зажигания и имеющие температуру вспышки не выше 61 °C в закрытом тигле (или не выше 66 °C в открытом тигле). ЛВЖ, в свою очередь, делятся на три разряда:
• Особо опасные ЛВЖ: с температурой вспышки от -18 °C и ниже (например, диэтиловый эфир, ацетон, бензин).
• Постоянно опасные ЛВЖ: с температурой вспышки от -18 °C до +23 °C (например, толуол, этиловый спирт).
• Опасные при повышенной температуре ЛВЖ: с температурой вспышки от +23 °C до +61 °C (например, керосин, уайт-спирит, дизельное топливо).
• Горючие жидкости (ГЖ): жидкости, способные самостоятельно гореть после удаления источника зажигания и имеющие температуру вспышки выше 61 °C (в закрытом тигле) или выше 66 °C (в открытом тигле). К ним относятся, например, мазут, глицерин, трансформаторное масло.

Международная классификация (ООН, GHS)

В Согласованной на глобальном уровне системе (GHS) и классификации ООН для опасных грузов используется деление на классы:

• Класс 3 (Легковоспламеняющиеся жидкости): жидкости с температурой вспышки не более 60 °C. Внутри класса выделяются подклассы по температуре вспышки и температуре кипения (например, для жидкостей с высокой летучестью).
• Жидкости с температурой вспышки выше 60 °C обычно не относятся к легковоспламеняющимся, но могут классифицироваться как горючие или не представляющие значительной опасности при обычных условиях.

Методы определения

Определение температуры вспышки проводится в лабораторных условиях с использованием стандартизированных приборов — тиглей. Существуют два основных типа методов, различающихся конструкцией тигля и условиями проведения испытания.

Метод в закрытом тигле

Этот метод считается более точным и воспроизводимым, так как позволяет контролировать давление паров и исключает влияние внешних воздушных потоков. Испытуемый образец помещается в герметично закрывающийся тигель с крышкой, в которой имеется отверстие для введения источника зажигания. Тигель нагревается с заданной скоростью, и через равные интервалы температуры в отверстие вводится пламя. Фиксируется температура, при которой происходит первая вспышка паров внутри тигля.

• Приборы: аппараты Пенски-Мартенса (для нефтепродуктов, масел), аппараты Абеля (для легколетучих жидкостей), аппараты ТА-2 (для ЛВЖ).
• Обозначение: Твсп (закр.).

Метод в открытом тигле

В этом методе тигель открыт, и пары свободно смешиваются с окружающим воздухом. Испытание менее точное, так как на результат влияют сквозняки и скорость испарения. Пламя подносится к поверхности жидкости. Метод чаще используется для высоковязких и высококипящих жидкостей (масел, мазутов).

• Приборы: аппараты Бренкена, аппараты Кливленда (открытый тигель).
• Обозначение: Твсп (откр.).

Температура вспышки, определённая в закрытом тигле, как правило, на несколько градусов ниже, чем в открытом, из-за более благоприятных условий для накопления паров.

Зависимость от свойств вещества

Температура вспышки не является физической константой, а зависит от ряда факторов:

• Химический состав и строение: Для гомологических рядов органических соединений температура вспышки закономерно повышается с увеличением молекулярной массы и температуры кипения. Например, у низкомолекулярных спиртов (метанол, этанол) она низкая, у высших спиртов — высокая.
• Чистота вещества: Наличие примесей (особенно более летучих) может значительно снижать температуру вспышки. Например, загрязнённое дизельное топливо бензином будет иметь более низкую температуру вспышки, чем чистое.
• Давление: С повышением атмосферного давления температура вспышки, как правило, несколько повышается, так как для достижения НКПВ требуется более высокая температура.
• Влажность: Наличие воды в жидкости может повышать температуру вспышки, так как вода снижает парциальное давление паров горючего компонента.

Применение и значение

Температура вспышки является критически важным параметром в различных областях:

• Промышленная безопасность и охрана труда: На основе температуры вспышки определяются категории помещений и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности (категории А, Б, В1-В4, Г, Д по СП 12.13130.2009). Для ЛВЖ и ГЖ устанавливаются требования к электрооборудованию, вентиляции, системам автоматического пожаротушения и сигнализации.
• Транспортировка и хранение: Классификация опасных грузов (класс 3 ООН) напрямую зависит от температуры вспышки. Это определяет тип упаковки, условия перевозки (например, необходимость вентиляции, защиты от статического электричества), а также требования к складам (например, температура в помещении должна быть ниже температуры вспышки хранящейся жидкости).
• Контроль качества нефтепродуктов: Температура вспышки является одним из основных паспортных показателей топлива (бензина, керосина, дизельного топлива) и масел. Она позволяет судить о фракционном составе, наличии лёгких примесей и испаряемости. Например, для авиационного керосина температура вспышки должна быть строго выше определённого значения, чтобы исключить образование взрывоопасных смесей в топливных баках.
• Судебная экспертиза и расследование пожаров: Определение температуры вспышки изъятых с места пожара образцов жидкостей помогает установить их природу и возможность самовоспламенения или воспламенения от конкретного источника.

Примеры значений температуры вспышки

Источники

1. ГОСТ 12.1.044-89 «Система стандартов безопасности труда. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения».
2. СП 12.13130.2009 «Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности».
3. Рекомендации ООН по перевозке опасных грузов (Типовые правила), 23-е пересмотренное издание.
4. Согласованная на глобальном уровне система классификации и маркировки химических веществ (GHS), 9-е пересмотренное издание.
5. Корольченко А.Я., Корольченко Д.А. «Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения». Справочник. — М.: Ассоциация «Пожнаука», 2004.