В рамках ПТЭ эксперт должен установить возможность возгорания веществ или материалов, находившихся в очаге пожара, под воздействием определенного (проверяемого по данной версии) источника зажигания.

При этом эксперт решает ряд типовых вопросов, например:

Каков механизм возникновения горения в очаге пожара в рассматриваемом случае?

При какой продолжительности воздействия данного источника зажигания может произойти возгорание данных веществ, материалов, изделий и конструкций?

Возможно ли возникновение горения данных веществ, материалов, изделий при конкретных условиях?

Такие вопросы могут и не быть сформулированы в постановлении (определении) о назначении ПТЭ, но решать их необходимо, поскольку они отражают одну из наиболее существенных сторон ПТЭ. Рассмотрим общие положения такого исследования.

Прежде всего необходимо располагать полной и точной информацией о том, что из себя представляло вещество (материал), о котором идет речь. Как известно из практики производства ПТЭ, в большинстве случаев остатки вещества из очага пожара эксперту не предоставляются, а имеется лишь предположительная информация о его виде. В этом случае эксперт вынужден опираться на эту информацию и подбирать из справочной литературы данные о свойствах этого вещества. Бывает, что данные о виде вещества неоднозначны, и тогда исследование будет вариантным, с параллельной оценкой параметров механизма возникновения пожара применительно к нескольким видам веществ, находившихся в очаге пожара. При наличии описания, документации, иных источников сведений эта информация анализируется, после чего эксперт указывает, какое вещество (материал) в дальнейшем будет им исследоваться. Если в распоряжение эксперта поступили сравнительные образцы или остатки вещества с места происшествия, проводится их исследование с той же целью (см. раздел 3.2).

При ответе на вопрос, сколько времени нужно для возгорания предмета (вещества, материала) под воздействием определенного источника зажигания, необходимо установить принципиальную возможность возгорания этого предмета (вещества, материала), а также проанализировать механизм возгорания в определенных условиях, которые должны быть четко указаны в вопросе или дополнительных сведениях к нему: воздействие какого конкретного источника зажигания, режим его работы, взаимное расположение источника зажигания и объекта, исходное состояние последнего, режим нагревания, степень увлажнения, воздействие химических реактивов и др.

Ответ на вопрос о возможности или невозможности возникновения горения определенного вещества под действием заданного источника зажигания может быть дан после следующих действий. Если заданы условия взаимодействия конкретного вида вещества с источником зажигания, имеющим определенные характеристики, то для обоснования ответа используются справочные данные о пожароопасных свойствах вещества³4 либо приводятся ссылки на личный опыт эксперта (например, на результаты конкретных ранее проводившихся экспертиз, исследований, экспериментов). Например, эксперту нет смысла проводить новый эксперимент или термодинамический расчет для ответа на вопрос о том, может ли газетная бумага загореться от пламени спички, поскольку достаточно сослаться на экспертный опыт или порекомендовать инициатору экспертизы провести соответствующий следственный эксперимент.

Однако такой ответ эксперта будет малоинформативен, поскольку не учитывает специфику условий взаимодействия вещества и источника зажигания. К тому же не для каждого источника может быть таким образом выполнена оценка интенсивности термического воздействия на вещество. Например, для факела пламени, излучающего тепло, или для конвективной струи горячих газов необходимо учитывать пространственное взаиморасположение источника тепла и объекта, на который воздействует тепловой поток. В подобных случаях с помощью методических руководств³5 может быть выполнен расчетный анализ процесса теплообмена источника зажигания и горючего вещества для характеризации процесса его прогревания и динамики теплового состояния. Затем, с учетом справочных данных или на основе результатов исследования пожароопасных свойств сравнительного образца вещества по ГОСТу 12.1.044–89, может быть сделан вывод об ожидаемом результате взаимодействия.

При наличии соответствующего технического оснащения и сравнительных образцов вещества целесообразно провести экспериментальное исследование поведения образцов горючего вещества, представленных на экспертизу, под воздействием проверяемого источника зажигания, изъятого с места пожара, или его аналога. При этом может осуществляться имитация опасных факторов такого источника зажигания в условиях вариации их интенсивности с учетом сведений о пожароопасных параметрах его работы, которые удалось установить следственным путем или с помощью специального исследования (например, в рамках технологической экспертизы).

Рассмотрим особенности проведения исследования для отдельных видов источников зажигания.

Открытый огонь представляет собой самый простой и очевидный пример источника зажигания. Он используется в быту (пламя спичек, зажигалок, газовых плит, жидкостных и газовых горелок, костров, факелов и т.п.), может сопровождать работу таких аппаратов и технологических установок, как отопительные печи, плиты для приготовления пищи и используемые для технологических целей, газоводонагревательные приборы, паяльные лампы и керосинорезы, используемые при проведении разнообразных ремонтных работ и др. Открытое пламя при пожаре является источником мощного теплового излучения, от которого может произойти возгорание других зданий и их конструкций, транспортных средств и др. Пожарная опасность пламени обусловлена интенсивностью теплового воздействия (плотностью теплового потока), площадью воздействия, ориентацией (взаимным расположением), периодичностью и временем его воздействия на горючие вещества.

При проверке версии о механизме возгорания в очаге пожара под воздействием открытого огня целесообразно рекомендовать инициатору экспертизы провести следственный эксперимент для устранения сомнений или подтверждения возможности возгорания вещества (материала) от определенного источника открытого огня. В этом следственном действии могут быть воспроизведены те условия возникновения горения в очаге пожара, о которых добыты соответствующие фактические данные. При необходимости в нем может принять участие специалист, который окажет помощь следователю. И в результате интересующий следствие ответ может быть получен быстрее, чем с помощью экспертизы, и в форме, позволяющей сразу же использовать полученные результаты как доказательства.

Возможность возгорания какого-либо материала от источника открытого огня зависит от его тепловой мощности и продолжительности воздействия, а также от толщины фрагмента материала, подвергающегося такому воздействию. Например, с помощью спички невозможно зажечь деревянный предмет большой толщины. Горящая на плоской поверхности древесины и гладкого листа бумаги спичка может не вызвать их воспламенения, но при условии более интенсивной теплопередачи к этому материалу от пламени (например, если бумага скомкана, а древесина тонко расщеплена) горение возникнет. Плотность теплового потока диффузионных пламен (спички, свечи, газовой горелки) составляет 18–40 кВт/м2, для предварительно перемешанных сред (в паяльных лампах, газовых горелках) 60–140 кВт/м2.

Ориентировочные температурные характеристики (оС) для некоторых источников зажигания по ГОСТу 12.1.004–91:

Пламя легковоспламеняющихся и горючих жидкостей 880

Пламя древесины и лесопиломатериалов 1000

Пламя природных и сжиженных газов 1200

Факел горелки при газовой сварке металла 3150

Факел горелки при газовой резке металла 1350

Тлеющая папироса 320–410

Тлеющая сигарета 420–460

Пламя горящей спички 620–640

Температура электрической дуги при сварке и резке достигает 4000 оС, и поэтому дуга способна зажечь все горючие вещества. В связи с этим возрастают требования к точности исходных данных о состоянии объектов исследования и условиях взаимодействия материала с источником зажигания.

При проведении экспертизы решаются следующие (примерные) вопросы:

1. Возможно ли возгорание данного предмета, материала при его контактировании с открытым пламенем (спички, костра, газовой горелки и т.д.)?

2. Через сколько времени при воздействии пламени происходит возгорание вещества (материала)?

3. При каких условиях (взаимное пространственное расположение факела пламени и горючего материала, способ их контактирования и др.) горение материала может возникнуть?

4. Мог ли пожар возникнуть вследствие термического воздействия от костра с расстояния 3–5 м при условии, что с момента действия источника до обнаружения пожара по открытому пламени прошло 30–40 мин?

В отношении последнего вопроса эксперт должен иметь в виду, что воздействие открытого пламени на горючие материалы может происходить как путем непосредственного контактирования, так и теплового облучения и конвективного переноса продуктов горения (последнее наиболее характерно для ситуаций, когда воспринимающий тепло объект находится над очагом горения). Интенсивность теплопередачи в этих случаях (для лучистого и конвективного теплопереноса) вычисляется по формулам³6 в зависимости от температуры и размеров факела, с учетом пространственного расположения его относительно тепловоспринимающего объекта и данных (для некоторых распространенных горючих материалов) о соотношении продолжительности воздействия лучистого теплового потока и его плотности как условии их возгорания. С этими данными могут быть сопоставлены результаты расчета плотности теплового потока при решении вопроса о времени возгорания или достаточности для этого интенсивности теплового воздействия.

В рамках экспертного исследования для обоснования ответа на вопросы 1–3 при контакте вещества (материала) с пламенем используются справочные данные о пожароопасных свойствах вещества либо приводятся ссылки на личный опыт эксперта (например, на результаты ранее проводившихся экспертиз, исследований, экспериментов). Как правило, механизм возгорания веществ под воздействием открытого пламени достаточно прост и нагляден, и поэтому во многих случаях эксперт может ограничиться ссылкой на личный опыт, не проводя тривиальных экспериментов (например, с поджиганием листа бумаги пламенем спички).

Техническое оснащение рабочего места для проведения эксперимента с целью установления возможности или невозможности возгорания образца вещества (материала) от заданного источника открытого пламени несложно. Рекомендации по его оформлению могут быть взяты из работы по пожарно-технической экспертизе³7.

По вопросам 1 и 2 для случая контактного взаимодействия вещества (материала) с пламенем нецелесообразно проводить расчетный анализ, поскольку экспериментально задача решается значительно быстрее и с более надежными результатами. В то же время для вопросов 3 и 4 с высокой степенью надежности результат теплового воздействия может быть оценен расчетным путем на основе данных о температуре факела пламени как теплоизлучающей поверхности, его размерах и пространственном положении относительно вещества (материала), проверяемого на способность к возгоранию. Задача решается с использованием справочных данных³8 о критической плотности теплового потока, при которой в зависимости от времени воздействия происходит возгорание вещества.

При ответе на вопрос 4 следует также иметь в виду возможность искропереноса из костра и возникновения очага горения вследствие попадания таких искр на горючие материалы (оценка скорости перелета малокалорийных источников зажигания и их пожароопасности может быть выполнена в соответствии с рекомендациями, приведенными в ГОСТе 12.1.004–91).

Нагретый газ также может представлять источник пожарной опасности как опосредованно (например, когда газообразные продукты сгорания прогревают стенку дымовой трубы, поверхность которой, в свою очередь, может явиться источником зажигания для расположенных рядом материалов), так и при непосредственном воздействии – омывании потоком горячих газов тех горючих веществ и материалов, которые встречаются на пути потока. В данном случае мы рассматриваем именно второй вариант, поскольку опосредованное действие газового потока приводит к реализации иного источника зажигания – нагретой поверхности (см. ниже).

Конвективные газовые потоки с высокой температурой возникают при работе таких аппаратов и технологических установок, как отопительные печи, воздуходувки, газовые, жидко- и твердотопливные плиты и приборы для приготовления пищи и используемые для технологических целей, газоводонагревательные приборы, паяльные лампы, керосинорезы и др. Такие потоки распространяются в восходящем направлении и способны нагревать до пожароопасных температур строительные конструкции, подвешенные для просушки предметы одежды и др.

Основанием для выдвижения такой версии являются, как правило, сведения об эксплуатации каких-либо из перечисленных устройств. Поскольку таких устройств, различающихся по назначению и конструкции, множество, для решения вопроса о возможности возгорания определенного вещества (материала) при воздействии на него потока нагретого газа в конкретной ситуации требуется предварительно провести технологическую экспертизу, в которой должны быть установлены характеристики газового потока: его температура, скорость и (если это существенно) компонентный состав. Также существенным является уточнение данных о виде, состоянии и пространственном положении вещества (материала), подвергающегося воздействию газового потока, поскольку от них будет зависеть и результат исследования.

Решаемые вопросы (примерные):

1. Возможно ли возгорание данного предмета, материала при воздействии газового потока с известной температурой в данных условиях?

2. Через сколько времени при воздействии такого газового потока могло произойти возгорание материала?

Подобные вопросы могут быть решены путем проведения экспертных экспериментов с использованием сравнительных образцов горючего вещества при воздействии на них смоделированного потока нагретого газа (например, с помощью блока 8 теплотехнического стенда)³9. На экспериментальном стенде генератор газового потока выводится на режим с требуемыми температурой и скоростью газа, после чего на его пути выставляется испытываемый образец вещества и проводятся наблюдения за его состоянием. После этого осуществляется наблюдение за теми изменениями, которые происходят в образце. Контролируемые параметры – показатели температуры в массе образца. Ответ на вопрос 2 определяется моментом наступления признаков горения (появления пламени, очагов тления или интенсивного дымообразования) в образце вещества при тепловом воздействии.

Результат теплового воздействия может быть оценен расчетным путем на основе данных о температуре и скорости газового потока и пространственном направлении его относительно образца вещества (материала), проверяемого на способность к возгоранию. Расчет параметров газового потока может быть выполнен с использованием зависимостей⁴0 от формы и размеров площади очага горения, вида и скорости выгорания вещества в очаге, пространственного расположения преграды, на которую натекает газовый поток и которая проверяется расчетным путем на способность к возгоранию. Задача решается с использованием справочных данных о температурных показателях пожарной опасности, при которой (в зависимости от времени воздействия) происходит возгорание вещества.

Нагревание до высокой температуры поверхности предмета, узла или ограждения оборудования (например, раскаленная стенка металлической дымовой трубы, нагревательного элемента электрической плиты) может вызвать горение веществ (материалов) при прямом контакте или бесконтактном воздействии. Температура поверхности при этом должна быть столь высокой, чтобы вызвать тление или пламенное горение или тление проверяемого вещества (материала). Источником зажигания могут являться нагретые поверхности технологического оборудования, различных устройств и приборов при нештатных ситуациях, когда случаются аварии и поломки с резким повышением температуры поверхностей, в том числе при примыкании к ним горючих материалов. Нередки случаи, когда до опасной температуры прогреваются по своей длине металлические трубы и конструкции, подвергающиеся газовой и электрической сварке или резке.

Установок и устройств, поверхность которых может нагреться до пожароопасной температуры, множество. Поэтому для решения вопроса о том, возможно ли возгорание определенного материала при контактировании с такой поверхностью, в конкретной ситуации нередко требуется предварительно провести технологическую экспертизу, в которой должно быть установлено, до какой температуры могла эта поверхность нагреться в аварийном режиме работы.

Решаемые вопросы (примерные):

1. Возможно ли возгорание вещества (материала) под действием источника теплового излучения заданного типа при указанных условиях (например, шторы из синтетической ткани при попадании ее на поверхность плиты при топке углем)?

2. Каково пожаробезопасное расстояние до такого источника?

3. Возможно ли возгорание вещества, материала при контактировании его с поверхностью прибора, устройства в заданных условиях?

4. Какова продолжительность индукционного периода нагревания до момента появления признаков горения?

Подобные вопросы могут быть решены с использованием результатов, полученных в экспертных экспериментах со сравнительными образцами горючего вещества при воздействии на них источника теплового потока заданной плотности (например, с помощью блоков 8 и 9 теплотехнического стенда⁴1). Для решения вопроса 1 на экспериментальном стенде излучатель теплового потока выводится на режим, после чего на заданном расстоянии, соответствующем требуемому значению падающего теплового потока, выставляется испытываемый образец вещества и проводятся наблюдения за его состоянием. Для решения вопроса 2 при выведенном на режим излучателе проводится серия экспериментов с выставляемыми на разных расстояниях от него (соответственно, при разных значениях плотности теплового потока) образцами вещества; таким образом находится расстояние, на котором возгорания вещества не происходит.

Для решения вопроса 3 обеспечивается плотный контакт предварительно нагретой до заданной температуры поверхности с образцом испытываемого вещества и последующее наблюдение за его состоянием. Ответ на вопрос 4 определяется моментом наступления признаков горения (появления пламени, очагов тления или интенсивного дымообразования) в образце вещества при тепловом воздействии. По вопросам 1 и 2 с высокой степенью надежности результат теплового воздействия может быть оценен расчетным путем⁴2 на основе данных о температуре теплоизлучающей поверхности, ее размерах и пространственном положении относительно вещества (материала), проверяемого на способность к возгоранию. Задача решается с использованием справочных данных о критической плотности теплового потока, при которой (в зависимости от времени воздействия) происходит возгорание вещества. Решить подобные задачи применительно к условиям прямого контакта вещества с нагретой поверхностью можно также путем проведения прямого эксперимента.

Следует отметить, что теплотехнические методы расчетного анализа, в которых используются фундаментальные знания по термодинамике и теплопередаче, вне всяких сомнений, относятся к компетенции пожарно-технического эксперта и должны применяться на практике.

К обширной группе малоразмерных источников зажигания относятся частицы горящего вещества (например, недогоревшего топлива двигателей внутреннего сгорания, твердотопливных отопительных печей), раскаленные частицы вещества, образующиеся при электрогазосварочных работах, механической обработке твердых материалов на металлообрабатывающих станках и технологическом оборудовании, при ударах твердых тел (металл по металлу или камню). Типичным представителем этой группы являются также тлеющие табачные изделия, температура в месте контакта которых с горючими материалами может превышать 500 °С. Этого достаточно, чтобы инициировать тление способных к этому сухих материалов (хлопковых тканей, древесных опилок и др.), однако нагрев от такого источника приведет лишь к оплавлению тканей из синтетических волокон или обжигу (без развития горения) шерстяных волокон.

Согласно данным, включенным в ГОСТ 12.1.004–91, капли расплавленного металла образуются при коротком замыкании электропроводов, электросварке и при плавлении электродов электрических ламп накаливания общего назначения (размер капель достигает 3 мм, при потолочной сварке – 4 мм, а при резке металла размер частиц может достигать 15–26 мм). Температура равна температуре плавления металла, но для алюминиевых частиц, образовавшихся при коротком замыкании, температура достигает 2500 °С (за счет горения вещества в полете), а при электросварке и при плавлении никелевых электродов ламп накаливания – 2100 °С. Механические фрикционные искры, образующиеся от удара или трения, представляют собой раскаленную до свечения частицу камня или металла размером, как правило, не более 0,5 мм. Их температура обычно не превышает температуру плавления металла, за исключением алюминия, температура фрикционных частиц которого может быть значительно выше. Температура искр, образующихся при соударении металлов, которые способны вступать в химическое взаимодействие между собой с выделением большого количества тепла, может превышать температуру плавления, поэтому ее определяют экспериментально или расчетом.

Решаемые вопросы (примерные):

1. Каково время от попадания тлеющей сигареты в бензин (на деревянный пол и т.д.) до появления пламени?

2. Мог ли пожар возникнуть от неосторожности при курении, если после ухода людей до пламенного горения прошло 20 мин?

3. Возможно ли попадание искр (огарков, сварочных электродов) на пластмассовые (деревянные) детали и их возгорание?

4. Какова пожарная опасность газорезных частиц?

5. Мог ли возникнуть пожар от попадания искр горящего костра с расстояния 3–5 м от деревянной стены склада при условии, что с момента попадания искры до обнаружения пожара по открытому пламени прошло 30 мин?

Вопросы такого рода предусматривают необходимость проведения анализа механизма возникновения горения под действием источников зажигания. Существенным обстоятельством является то, что контакт с малокалорийным источником зажигания, как правило, приводит к тлеющему горению. Необходимы также условия, способствующие минимальным теплопотерям и аккумуляции тепла в зоне тления, а также подаче оптимального количества кислорода воздуха в эту зону. В противном случае сравнительно небольшой запас тепловой энергии, которым обладают такие источники зажигания, быстро рассеется, и горение прекратится без инициации устойчивого горения окружающей среде. Типичный пример – возникновение тления с последующим переходом в пламенное горение в стыке между сиденьем и спинкой кресла с мягкой обивкой, где теплопотери минимальны. Этот факт учтен, например, в разработанных специалистами Национального института стандартов и технологии США методах оценки пожарной опасности сигарет в устройстве, имитирующем такой стык; а также в методе сравнительной оценки пожарной опасности обивки мягкой мебели (с помощью непотушенной сигареты, закладываемой в стык сиденья и спинки кресла), разработанном специально в указанных целях.

На данном этапе исследования, независимо от того, какая разновидность малоразмерного источника проверяется на способность зажечь определенное вещество, общие принципы экспертного исследования будут едиными. Перед тем как приступить к исследованию, эксперт должен получить из органа, назначившего экспертизу, сведения об условиях, в которых могли образоваться эти источники. Это важно для уточнения природы, вида и параметров таких источников зажигания, поскольку от этого зависит их зажигающая способность, а следовательно – и содержание результата исследования. Естественно, как и в отношении других источников зажигания, необходимо располагать подробной информацией о виде и состоянии вещества, которое контактировало с этим источником.

Количество теплоты, которое капля расплавленного металла может передать горючей среде при контакте с ней, может быть рассчитано в соответствии с указаниями п. 5.1.2.2 ГОСТа 12.1.004–91 с учетом ее охлаждения в полете в зависимости от диаметра капли, высоты падения, температуры окружающей среды. Ответ на такие вопросы с привлечением только справочных данных малоинформативен для заключения эксперта. Однако поскольку размеры капли, направление и начальная скорость полета точно не известны, их величины носят вероятностный характер. Предпочтительнее решать вопрос о возможности возгорания определенного вещества от таких частиц путем проведения эксперимента с образцом вещества и частицами металла, обладающими необходимым тепловым потенциалом, при условии, что траектория полета частицы могла обеспечить ее попадание в место, определенное как очаг пожара.

Итак, вопросы данной группы целесообразно решать путем проведения экспериментальных исследований с использованием сравнительных образцов горючего вещества при воздействии предварительно подготовленных модельных источников зажигания соответствующего вида, например, с помощью блока 7 теплотехнического стенда⁴3.

Источник зажигания в виде горящей частицы моделируется путем предварительного накаливания до состояния гетерогенного горения частицы древесины или угля, имеющей требуемые по условиям испытаний размеры. Источник зажигания в виде частицы раскаленного металла (имитатор частиц, образующихся при дуговом коротком замыкании, проведении газоэлектросварки, фрикционном или ударном искрении и т.п.) имитируется путем предварительного нагрева металлического предмета соответствующих размеров (наиболее удобно – металлического шарика) в трубчатой электропечи. Затем нагретый предмет высвобождается из печи и падает на испытываемое вещество, после чего наблюдают за его состоянием и возникающими эффектами (плавление, дымообразование, воспламенение). В том случае, если необходимо подвергнуть исследуемое вещество воздействию очага тления в виде тлеющего табачного изделия, может быть использован блок теплотехнического стенда, поз-воляющий варьировать в требуемых пределах условия взаимодействия табачного изделия с веществом (в частности, температуру и скорость воздушного потока, обдувающего их) и контролировать температуру вещества.

Самовозгорание веществ и материалов представляет собой процесс резкого увеличения скорости экзотермических реакций в массе вещества или материала, приводящий к возникновению горения в отсутствие постороннего источника зажигания. По природе движущих сил процесса различают самовозгорание тепловое (вследствие самонагревания вещества при экзотермических термоокислительных реакциях, инициированных под воздействием нагрева извне), микробиологическое (вследствие экзотермического проявления жизнедеятельности микроорганизмов в массе вещества или материала) и химическое (обусловленное экзотермическими эффектами при химическом взаимодействии некоторых веществ и материалов)⁴4. Для того чтобы самовозгорание вещества возникло, необходимо, чтобы тепловая мощность внутреннего источника тепловыделения в нем превысила теплопотери в окружающее пространство. В исследовании важно оценивать не только наличие и тепловую мощность источников тепловыделения, но и каким образом расходуется вырабатываемое тепло (просушка вещества, теплопередача в ограждающие конструкции, теплоотдача в воздух и т.д.).

Решаемые вопросы (примерные):

1. Возможно ли самовозгорание (тепловое, химическое, микробиологическое) данных веществ и материалов при указанных условиях?

2. Достаточно ли тепла, выделяющегося при взаимодействии указанных веществ, для возникновения горения при указанных условиях?

На данном этапе экспертного исследования следует определить способность вещества к самовозгоранию. Для этого необходимо, зная вид вещества (материала), с помощью справочных изданий указать его свойства, группы по пожарной опасности. Помимо этого, в рамках экспертного исследования важно смоделировать процесс с воспроизведением очага внутреннего тепловыделения в веществе за счет протекания соответствующих процессов, провести испытания его сравнительных образцов с имитацией условий для самовозгорания той или иной природы.

Очаг внутреннего тепловыделения микробиологической природы может быть воспроизведен в случае, если имеется образец вещества (материала), содержащий жизнеспособные микроорганизмы, за счет деятельности которых выделяется тепло, обеспечивающее достаточный прогрев вещества. Это может быть осуществлено для образцов растительной массы (например, сена) из не полностью сгоревшего объема или однородного с ним, не тронутого огнем. В этом случае проводится микробиологический анализ для определения вида микроорганизмов и создаются условия, при которых возможно определение их жизнеспособности (в частности, скорости размножения). Оценивается способность микроорганизмов за счет тепловых эффектов существования обеспечить нагрев массы материала до 70 °С (как стартового уровня для последующего самонагревания); при этом важное место имеет анализ данных о времени закладки материалов на хранение и условиях хранения (включая возможность увлажнения). Затем выращенная культура может быть нанесена на образец растительной массы для использования в эксперименте по оценке скорости роста температуры образца за счет тепла, выделяемого живыми микроорганизмами.

Очаг внутреннего тепловыделения при химической реакции может быть воспроизведен в случае, если установлен вид химических реагентов, обусловивших своим взаимодействием возгорание. Эта задача не так просто решается, поскольку на месте происшествия, как правило, обнаруживаются лишь продукты реакции или термического разложения этих веществ. Поэтому в решении подобной задачи необходима помощь эксперта-химика, владеющего соответствующими физическими и химическими методами исследования для установления вида веществ, находившихся в очаге пожара до его начала. Если эти вещества удастся идентифицировать, то можно оценить пожароопасные последствия их взаимодействия по справочным данным (их несовместимость при хранении, экзотермический эффект химической реакции) либо путем проведения эксперимента с использованием небольших количеств реагентов с целью измерения теплового эффекта реакции на единицу массы реагентов и фиксации сопутствующих явлений. Не исключается при этом и проведение эксперимента по определению возможности возгорания вещества, которое находилось в очаге пожара, в результате протекания такой реакции. В эксперименте можно наблюдать эффекты, возникающие при взаимодействии испытываемых веществ в небольших количествах друг с другом, с воздухом, водой или при их нагревании (изменение цвета, выделение дыма, каление, вспышки и др.), в том числе и при начальном нагревании, если потребность в этом вытекает из свойств реагентов. Для проведения таких исследований используется блок 11 теплотехнического стенда⁴5. Разумеется, если природа и вид веществ, участвовавших в химической реакции, не установлены, экспериментальная часть исследования отпадает.

Применительно к версии теплового самовозгорания для скоплений веществ и материалов, имеющих достаточно крупные размеры, оценить способность к самовозгоранию в конкретных условиях можно и расчетным путем при наличии в справочной литературе соответствующих характеристик. Очаг внутреннего тепловыделения в веществе при внешнем тепловом воздействии также может быть смоделирован с помощью экспериментальной установки, специально предназначенной для определения температурных показателей самовозгорания веществ и описанной в ГОСТе 12.1.044–89. Соответствующая методика позволяет получать достаточно объективные данные о свойствах веществ в условиях, при которых в нем создаются условия для инициации самонагревания вещества при экзотермических термоокислительных реакциях, вплоть до начала тления и воспламенения. Результаты испытаний также могут использоваться при расчете условий теплового самовозгорания больших скоплений вещества (материала) по методике, приведенной в ГОСТе 12.1.044–91.

Дуговой и искровой газовые разряды также представляют собой весьма распространенные источники зажигания, и поэтому эксперт должен располагать соответствующими техническими средствами, позволяющими моделировать их воздействие на образцы веществ и материалов.

Решаемые вопросы (примерные):

1. Достаточна ли энергия электростатического разряда, вырабатываемого при течении данной жидкости по пластмассовому трубопроводу, для воспламенения паров?

2. Способно ли данное вещество воспламеняться от электрической искры или дуги?

Дуговой разряд наиболее характерен для аварийного режима короткого замыкания в элементах электроустановок. Под его воздействием могут оказаться материалы электрической изоляции и защитной оболочки кабельных изделий, корпуса электротехнического устройства, теплоизоляционного материала, случайно оказавшихся поблизости веществ и материалов. Электрическая дуга имеет весьма высокую температуру (порядка 2500–4000 оС) и поэтому способна зажечь все горючие вещества и материалы. Ограничивающими факторами при этом являются, главным образом, расстояние между дугой и материалом, а также продолжительность действия дуги. Моделировать электрическую дугу как источник зажигания возможно с помощью сварочного электротрансформатора, к которому подключены угольные электроды. Таким способом, например, можно проверять способность к возгоранию твердых и жидких веществ.

Искровые газовые разряды представляют собой потенциальный источник зажигания для многих газо-, паро- и пылевоздушных смесей и некоторых других горючих сред, в которых горючие компоненты мелкодиспергированны и образуют среду, подготовленную к воспламенению. Искровые разряды различаются по природе. Это может быть, например, разряд через небольшой по величине зазор между разнополярными элементами высоковольтной электроустановки, либо разряд накопленного на материале или конструкции статического электричества, либо разряд в результате пробоя диэлектрика (твердого, воздушного или газовой смеси) в высоковольтной установке постоянного или переменного тока. К этой же группе относятся и разряды атмосферного электричества – молнии. Перечисленные разряды характеризуются различными величинами энергии, потенциала и, соответственно, зажигающей способности.

Для искр статического электричества энергия искры, возникающей под действием напряжения между «обкладками» естественного конденсатора (например, между телом человека, предметом, инструментом, струей бензина и т.д.) и заземленным предметом, определяется емкостью такого конденсатора и величиной напряжения. Для ее определения необходимо проведение специальных расчетов или экспериментов. При контактной электризации людей, которые работают с движущимися предметами, выполненными из диэлектрических материалов, могут возникать искры с энергией 2,5–7,5 мДж.

Опасность прямого удара молнии заключается в контакте горючей среды с каналом молнии, температура в котором достигает 30 000 оС при силе тока 200 кА и времени действия около 100 мкс. От прямого удара молнии воспламеняются все горючие среды. Моделировать такие источники зажигания в рамках ПТЭ, естественно, не следует. Опасность вторичного воздействия молнии заключается в искровых разрядах, возникающих на строительных конструкциях и оборудовании в результате индукционного и электромагнитного воздействия атмосферного электричества. Энергия искрового разряда при этом достаточна для воспламенения горючих сред с минимальной энергией зажигания до 0,25 Дж. При необходимости определения величины энергии, выделяемой в искровых промежутках контура, в котором предположительно индуцировался потенциал, вызвавший разряд, используется специальная установка⁴6.

Для проведения экспериментальных исследований требуется высоковольтное специальное техническое оснащение, представляющее повышенную опасность и требующее привлечения для его обслуживания соответствующего специалиста.