電焊渣對外墻保溫材料引燃能力的試驗研究

趙艷紅，趙海龍，趙志剛

(1.武警學(xué)院 消防工程系，河北 廊坊　065000； 2.大同市消防支隊，山西 大同　037004)

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電焊渣對外墻保溫材料引燃能力的試驗研究

趙艷紅1，趙海龍2，趙志剛2

(1.武警學(xué)院 消防工程系，河北 廊坊065000； 2.大同市消防支隊，山西 大同037004)

為了研究電焊渣對三種外墻保溫材料的引燃能力，通過改變電焊機的工作電流、外墻保溫材料的形態(tài)、電焊點與保溫材料的距離、相對位置，分別用電焊渣引燃保溫材料，得出焊渣對常見三種外墻保溫材料的引燃能力，為今后調(diào)查認定由電焊渣引燃外墻保溫材料的火災(zāi)提供參考。

電焊渣；引燃能力；外墻保溫材料

由建筑外保溫材料引發(fā)的火災(zāi)自2003年起初露苗頭，隨后出現(xiàn)頻率越來越高。據(jù)可靠資料統(tǒng)計，在保溫行業(yè)發(fā)展爆發(fā)期的2007、2008年兩年內(nèi)，全國由于保溫材料引發(fā)的外墻火災(zāi)多達上萬起[1]。根據(jù)外保溫材料的燃燒性能，將其粗略地分為A級、B1級、B2級和B3級，分別對應(yīng)不燃、難燃、可燃和易燃[2]。2011年3月14日，公安部消防局下發(fā)了《關(guān)于進一步明確民用建筑外保溫材料消防監(jiān)督管理有關(guān)要求的通知》(公消〔2011〕65號)，明確規(guī)定民用建筑外保溫材料采用燃燒性能為A級的材料[3]。但是這一規(guī)定的履行不是很理想，許多單位都不想承擔(dān)A級外保溫材料的高額成本，導(dǎo)致悲劇不斷發(fā)生。有統(tǒng)計顯示，近幾年來，90%的高層建筑火災(zāi)在施工過程中發(fā)生，都與建筑外保溫材料有關(guān)，其中尤以電焊為主[2]。電焊作業(yè)時，電弧溫度高達3 000～6 000 ℃，焊渣溫度可達2 000 ℃，飛濺焊渣極易引發(fā)火災(zāi)[4]。國內(nèi)外對于焊渣引燃外保溫材料的研究相對較少。本文針對電焊機焊渣在不同試驗條件下引燃不同建筑外保溫材料進行試驗研究，為此類火災(zāi)事故的調(diào)查工作提供一定的幫助。

1　試驗部分

試驗儀器：火災(zāi)痕跡物證綜合試驗臺；佳能600D數(shù)碼單反相機；秒表；小刀；剪刀；刻度尺。試驗材料：擠塑板；聚苯板；玻璃棉；J40·50電焊條。試驗方法：分別將不同保溫材料板截為10 cm×10 cm×3.5 cm的樣品和碎屑狀的樣品若干，將塊狀樣品放置于火災(zāi)痕跡物證綜合試驗臺上，樣品與電焊點的水平距離為3、5 cm，垂直距離為5 cm；將碎屑狀樣品垂直放置于電焊點正下方，距離為5 cm；進行電焊操作，觀察并記錄試驗數(shù)據(jù)和現(xiàn)象。

2　試驗結(jié)果及現(xiàn)象

2.1擠塑板的引燃試驗

圖1為電焊機工作電流100 A、距離為3 cm時擠塑板的引燃情況，從圖中可以看出擠塑板在焊渣的高溫作用下，發(fā)生大面積收縮、炭化；離電焊點較近的區(qū)域產(chǎn)生一個比較大的缺口，變形嚴(yán)重，但焊渣未能引燃擠塑板使其產(chǎn)生明火。圖2為電焊機工作電流130 A時擠塑板的燃燒情況，飛濺的焊渣首先引燃擠塑板離焊點最近部位的一點，產(chǎn)生的火焰也很小，隨著時間的推移，火勢逐漸擴大且蔓延至整個擠塑板。擠塑板燃燒時，高溫使擠塑板迅速發(fā)生形變，冒出濃濃的黑煙。電焊機的工作電流分別為160、190、220、250、280、310 A時，擠塑板的燃燒情況與130 A時基本相同，燃燒時間為4 min左右。

圖1　100 A時擠塑板的引燃情況

圖2　130 A時擠塑板的燃燒情況

2.2聚苯板的引燃試驗

圖3是電焊機工作電流為280 A時聚苯板的引燃情況，從圖中可以看出聚苯板在焊渣的高溫作用下，產(chǎn)生一個很大面積的缺口，缺口邊緣有部分拉絲，聚苯板產(chǎn)生焦黃色和黑色的焦化物。圖4是電焊機工作電流為310 A時聚苯板的燃燒情況，飛濺的高溫焊渣首先引燃聚苯板距焊點較近的一點，產(chǎn)生的火焰也很小，隨著時間的推移，火勢逐漸擴大且蔓延至整個聚苯板。聚苯板在燃燒時，發(fā)生嚴(yán)重形變，冒出濃濃黑煙，燃燒時間為195 s。

2.3玻璃棉的引燃試驗

如圖5所示，焊渣對玻璃棉的引燃能力較弱，無法使玻璃棉產(chǎn)生明火。電焊機工作電流為100、130、160、190、220、250 A時，玻璃棉部分表面在焊渣高溫作用下變黃，且產(chǎn)生了細密的黑色斑點物；當(dāng)工作電流為280、310 A時，玻璃棉同樣變黃，產(chǎn)生了細密的黑色斑點物，且在其表面邊緣部分發(fā)生炭化。

圖3　280 A時聚苯板的引燃情況

圖4　310 A時聚苯板的燃燒情況

圖5　310 A時玻璃棉的引燃情況

3　結(jié)果分析與討論

3.1焊渣對三種材料引燃能力的比較

由表1可知，電焊點與保溫材料的水平距離為3 cm，當(dāng)電焊機工作電流為130 A時，擠塑板可以被引燃；當(dāng)電焊機的工作電流為310 A時，聚苯板可以被引燃；而玻璃棉在電焊機的工作電流為310 A時仍然無法被引燃。由此可以得出焊渣引燃擠塑板、聚苯板和玻璃棉的能力依次減弱。且電焊機的工作電流越大，產(chǎn)生的焊渣引燃保溫材料的能力越強。這是由于電焊機工作電流越大，產(chǎn)生焊渣所具有的熱能越大、體積越大，相同條件下更易引燃保溫材料。

表1　水平距離為3 cm時三種材料的引燃情況

3.2不同水平距離焊渣引燃能力比較

表2為電焊點與保溫材料位于同一水平面，當(dāng)電焊點與材料表面的距離為3、5 cm時，引燃擠塑板和聚苯板的情況。可見焊渣作用于材料表面的水平距離越大，引燃能力越差。這是由于水平距離越大，焊渣與空氣接觸的時間就越長，熱能損失越大。當(dāng)水平距離達到一定值時，焊渣殘留熱能達不到材料的引燃要求，于是材料無法被引燃。

表2　不同水平距離焊渣引燃保溫材料的情況

3.3同一垂直、水平面，距離5 cm時引燃能力比較

表3為當(dāng)電焊點與保溫材料表面的作用距離為5 cm，電焊點與材料位于同一垂直面和同一水平面時，引燃擠塑板和聚苯板的情況。可見電焊點與材料位于同一垂直面比位于同一水平面更易引燃。這是由于位于同一垂直面時，焊渣與材料接觸瞬間的運動方向與材料表面的夾角大于位于同一水平面時的夾角；電焊點與材料位于同一垂直面時，焊渣的作用力更強，因此更易引燃保溫材料。

表3　　　　同一垂直、水平面距離5 cm時引燃

3.4焊渣引燃不同形態(tài)保溫材料能力比較

表4為當(dāng)電焊點與保溫材料位于同一垂直面且作用距離為5 cm時，引燃塊狀和碎屑狀材料的情況。可見焊渣引燃碎屑狀保溫材料比引燃塊狀保溫

材料的能力更強。這是由于飛濺焊渣與碎屑狀材料接觸的比表面積大，受熱面積也大，且碎屑狀材料表面凹凸不平，更易蓄熱。而與塊狀材料接觸的比表面積小，受熱面積也小，且塊狀材料表面比較平滑，較難蓄熱。

表4　位于同一垂直面距離5 cm時引燃不同形態(tài)保溫材料的情況

4　結(jié)論

由本文試驗研究，可得出如下結(jié)論：(1)焊渣引燃擠塑板、聚苯板和玻璃棉的能力依次減弱；(2)焊渣作用于保溫材料表面的水平距離越遠，引燃能力越差；(3)電焊點與三種材料位于同一垂直面比位于同一水平面更易引燃材料；(4)焊渣引燃碎屑狀保溫材料比引燃塊狀材料的能力更強。

[1] 程新明.沈陽皇朝萬鑫大火分析有感[J].遼寧建材,2011(2):1-4.

[2] 魯林.建筑外保溫材料火災(zāi)危險性及消防對策探討[J].消防技術(shù)與產(chǎn)品信息,2012(S1):54-56.

[3] 賈雯.建筑外保溫材料的現(xiàn)狀及展望[J].消防技術(shù)與產(chǎn)品信息,2012(5):53-54.

[4] COSTA J RALLS,MUISSA B MANGYA.Ignition of veld grass by hot aluminum particles ejected from clashin overhead transmission lines[J].Fire Technology,2002，38:81-92.

(責(zé)任編輯馬龍)

An Experimental Study of Welding Slag Ignition Ability on the External Wall Thermal Insulation Materials

ZHAO Yanhong1, ZHAO Hailong2, ZHAO Zhigang2

(1.DepartmentofFireEngineering,TheArmedPoliceAcademy,Langfang,HebeiProvince065000,China; 2.DatongMunicipalFireBrigade,ShanxiProvince037004,China)

To study the ignition ability of welding slag on three kinds of exterior wall thermal insulation materials, this experiment uses welding slag to ignite the thermal insulation materials desperately by changing the working current of an electric welding machine, the forms of three kinds of exterior wall thermal insulation material, the horizontal distance of the function between welding slag and thermal insulation material, and the relative position between thermal insulation materials and welding machine. It is concluded that the ignition law of welding slag to the common three kinds of thermal insulation materials, which provides theoretical evidence for investigating and identifying the fires caused by the ignition of electric welding slag to the exterior wall thermal insulation material to some degree for the future.

welding slag; ignition ability; exterior wall thermal insulation material

2016-05-16

趙艷紅(1981—)，女，山西大同人，講師； 趙海龍(1988—)，男，山西大同人； 趙志剛(1978—)，男，山西大同人。

X928.7

A

1008-2077(2016)08-0025-03