Самый твердый металл в мире. Топ-10 металлов

Горючие вещества и материалы: виды, группы, требования, порядок хранения

По возможности возгорания окружающую человека среду (предметы) подразделяют на две группы. Негорючие материалы, вещества широко применяющиеся в строительстве, при устройстве инженерных, транспортных коммуникаций; горючие – как топливо, смазки, сырье для предприятий органического синтеза, а также во многих других целях.

Что это такое

Сразу стоит определиться с тем, какие природные или искусственные материалы, простые или сложные вещества относятся к горючим… Это те, что по определению, данном в «Техническом регламенте о требованиях ПБ», способны к самовозгоранию, а также могут воспламеняться при контакте с источником возгорания, самостоятельно горя после его удаления.

Виды (типы)

Твердые горючие материалы как природного, так и искусственного происхождения в большинстве своём относятся к органическим веществам, что состоят в основном из углерода, азота, водорода, кислорода, с небольшим включением атомом кремния, хлора, фтора, причем большая часть элементов относятся к горючим.

Значительно меньшая часть – это неорганические соединения: щелочные, щелочноземельные металлы, негорючие неметаллы и их кислотные соединения.

Многие мелкоизмельченные твердые горючие материалы становятся взрывоопасными, что учитывается при проектировании систем вентиляции, установок пожаротушения тех промышленных объектов, где их образование является неизбежной частью технологического процесса производства.

Горючие, как и другие материалы, вещества, различаются прежде всего по агрегатному состоянию.

Горючие вещества (топливо)

Среди твердых сгораемых материалов стоит отметить:

• Древесину различных пород деревьев – от невесомой бальзы до твердых, плотных сортов граба, дуба в лесных природных массивах, лесопарках, а также заготовленную в виде балансовой древесины, технологической щепы, дров.
• Искусственные твердые материалы, полученные на деревообрабатывающих, целлюлозно-бумажных комбинатах, фабриках по производству отделочных материалов, мебели из древесины. Это листовые ДСП, ДВП, фанера; картон, бумага различной жесткости, технологическая целлюлоза.
• Отходы лесной, деревообрабатывающей промышленности – обзол, кора, щепа, сучья, опилки, древесная пыль.
• Зерновые культуры.
• Хвоя, листья, сено, солома, сухая трава, являющиеся сырьем для низовых пожаров.
• Шерсть, хлопок, вата, лен; текстильные материалы из них, а также изготовленные из горючих полимеров.
• Уголь, торф, горючие сланцы.
• Растительные смолы, канифоль.
• Различные виды пластмасс, пластиков, получаемых путем органического синтеза из углеводородного сырья.
• Битумы, парафин, плавящиеся при нагревании.
• Каучук, резина и изделия из них.
• Кожа.
• Активные металлы – калий, литий, алюминий, натрий, а также их соединения.
• Неметаллические неорганические вещества – селен, теллур, фосфор, мышьяк, кремний, бор, сера, их соединения – карбиды, сульфиды, гидриды.
• Горючие пыли: органические – мучная, угольная, сахарная; неорганические – алюминиевая, серная, железная, кремниевая.

Горючие жидкости:

На эту тему ▼
Горючие жидкости
Описание, классы пожара, тушение и правила хранения

• Углеводородное сырье – нефть, газовый конденсат,
• Горюче-смазочные материалы – от авиационного керосина до флотского мазута, различные виды масел для смазки механизмов машин, агрегатов.
• Лакокрасочная продукция на основе органических растворителей.
• Этиловый, метиловый спирты.
• Гексан, пентан.
• Легковоспламеняющиеся растворители – различные эфиры, уайт-спирит, бензол, керосин, дихлорэтан, толуол, ацетон, диоксан, этилацетат. Большинство из них способны создавать взрывоопасные смеси с воздухом в закрытых объемах.
• Растительные масла.
• Продукция лесохимической промышленности – скипидар, талловое масло.

Горючие, взрывопожароопасные газы:

• Природные газы – сланцевый, болотный, рудничный.
• Метан, водород, сероводород.
• Пропан, бутан, ацетилен, бутадиен, изобутан.
• Бытовая газовая смесь.

Не только легкосгораемые пыли, образовывающиеся при получении, переработке твердых материалов, но и пары горючих жидкостей, аэрозоли, газы образуют взрывоопасные смеси с воздухом, для взрывного воспламенения которых достаточно буквально одной искры; а производственные, складские помещения, где они обращаются, относят к категории А по взрывопожарной опасности.

Группы горючести

Группой горючести называют классификационную характеристику любых по происхождению, химическому составу материалов, веществ к горению.

Статья 12 ФЗ-123 классифицирует вещества по опасности пожара, исключая строительные, текстильные и кожевенные материалы , по их физико-химическим свойствам, склонности к созданию взрывопожароопасных факторов, разделяя на три группы:

• Негорючие материалы, вещества, что не могут гореть в воздушной среде.
• Трудногорючие, что горят только под воздействием внешних условий – сильного нагрева, наличия вблизи источника открытого огня.
• Горючие.

Кроме того, горючие жидкости имеют две подгруппы – ЛВЖ и особо опасные ЛВЖ.

Для определения горючести материалов, веществ существуют строго регламентированные методики испытаний, устанавливаемые противопожарными нормами.

Классификация веществ и материалов по пожарной безопасности

Статья 13 Федерального закона РФ № 123-ФЗ классифицирует строительные и текстильные материалы таким образом:

(Их опасность возгорания характеризуется горючестью, способностями воспламеняться, распространять пламя; дымообразованием, ядовитостью дымовых газов).

На эту тему ▼
Средства и способы огнезащиты:
тканей, металлических и деревянных конструкций

• НГ – негорючие.
• Г1 – это слабогорючие материалы, с температурой образовывающихся в процессе горения дымовых газов не больше 135 ℃; линейной степенью повреждения – не больше 65 %; уменьшением массы образца, взятого для испытаний, не больше 20 %; с нулевой продолжительностью состоятельного пламенного горения.
• Г2 – умеренногорючие с температурой газов до 235 ℃, повреждением образца – не больше 85 %, снижением массы – не больше 50 %, самостоятельно горящие до 30 с.
• Г3 – нормальногорючие с температурой дыма не больше 450 ℃, повреждениями – до 85 %, уменьшением массы – до 50 %, что способны самостоятельно гореть до 300 с.
• Г4 – сильногорючие, с температурой отходящих дымовых газов больше 450 ℃, с повреждениями по длине поверхности, массе образца – больше 85 % и 50 % соответственно, самостоятельно горящие больше 300 с.

При этом недопустимо расплавление строительных, отделочных материалов, относящихся к группам Г1, Г2, до образования капель, а также горящих капель расплавленных материалов групп Г1–Г3.

Более подробно читайте в энциклопедии материал: Группы горючести

В технической литературе нередко вместо термина горючих веществ и материалов используют термины:

• горючесмазочные материалы (ГСМ);
• горючие газы (ГГ);
• легковоспламеняющиеся жидкости (ЛВЖ);
• легковоспламеняющиеся твердые вещества (ЛВТ);
• горючие жидкости (ГЖ).

Требования норм

Учитывая, что горючие материалы, вещества используются во многих отраслях промышленности, включая добычу, хранение, переработку углеводородного сырья, древесины на объектах нефтехимии, лесного, лесохимического комплексов; а также в массовом строительстве, существует много норм, регламентирующих их применение, устанавливающих противопожарные характеристики:

• Федеральный закон РФ № 116-ФЗ, актуальный для проектировщиков, руководителей особо опасных производственных объектов, в том числе тех, где обращаются взрывопожароопасные газы, ЛВЖ, так как в этом законе установлены требования промышленной безопасности к ним.
• СП 231.1311500.2015 – о требованиях ПБ к обустройству нефтегазовых месторождений от площадок добычи до врезок в магистральные трубопроводы.
• СП 155.13130.2014 – то же для складов нефти, нефтепродуктов.
• СП 156.13130.2014 – то же для автозаправочных станций.
• Лесной кодекс РФ, в редакции 2019 года, обязывающий граждан соблюдать правила ПБ в лесных массивах, а также указывающий на возможность ограничения их пребывания там в пожароопасные периоды.
• ГОСТ Р 57972-2017 – об объектах обустройства лесов против пожаров, включая создание противопожарных минерализованных полос, разрывов, просек, пожарных водоемов и подъездов к ним.
• СП 114.13330.2016 – о противопожарных нормах для складов лесных материалов, пиломатериалов и отходов их заготовки, переработки.
• СНиП 21-01-97* – о ПБ зданий, сооружений в части ограничения использования горючих строительных, отделочных материалов при проектировании, создании объектов I–III степеней стойкости к огню.
• ГОСТ 12.1.044-89 – о методиках установления перечня характеристик взрывопожарной опасности материалов.
• ГОСТ 30244-94, регламентирующий испытания материалов на горючесть, устанавливающий классификацию по группам горючести; ГОСТ Р 51032-97 – по группам распространения пламени; ГОСТ 30247.1-94 – об испытаниях на огнестойкость несущих, ограждающих конструкций объектов, в том числе горючих строительных материалов, применяемых при обустройстве кровель, полов.
• «ППБ на морских судах», «ППБ на судах водного транспорта РФ», в части соблюдения противопожарных требований при загрузке, транспортировке, выгрузке горючих сыпучих материалов, нефтепродуктов.
• РД 34.03.307-87 – о правилах ПБ при проведении огневых работ на объектах энергетического комплекса, насыщенных горючим сырьем, материалами во всех трех агрегатных состояниях, используемыми как топливо.

Общие требования ПБ при обращении с ЛВЖ, ГЖ, нормы хранения, использования других горючих материалов на защищаемых объектах подробно указаны в «Правилах противопожарного режима в РФ».

Хранение

Оно в зависимости от основного вида горючих материалов, веществ, обращающихся на объекте хранения, будь то автозаправочная станция, элеватор, нефтебаза или склад лесных материалов, регламентируется противопожарными нормами для данного типа складских, производственных объектов.

Общие противопожарные требования при хранении твердых, жидких горючих, в том числе строительных материалов, сыпучих, газообразных веществ, используемых в качестве сырья, топлива:

На эту тему ▼
Треугольник огня и пожарный тетраэдр

• Запрет на хранение, обращение вне специально спроектированных складских, производственных объектов; отведенных площадок на территориях предприятий заготовки, переработки.
• Ограничение предельных объемов хранения как на объектах в целом, так и в рамках одного штабеля круглого леса, пиломатериалов; резервуара с газом, емкости с сырой нефтью, ГСМ.
• Создание противопожарных разрывов между единицами объектов хранения, обеспечение их наружным, внутренним противопожарным водоснабжением, включая подземные гидранты, пожарные вышки со стационарными лафетными стволами, водоемы, резервуары с объемом, расходом воды, достаточным для ликвидации огня.
• Обеспечение объектов хранения огнетушителями, установками обнаружения, тушения пожара.

Учитывая, что горючие материалы, вещества – это неотъемлемая часть треугольника огня, пожарного тетраэдра, то к обращению с ними, правилам хранения, погрузки-разгрузки следует относиться крайне внимательно и осторожно, чтобы не допустить пожар на объекте защиты.

Самый твердый металл в мире. Топ-10 металлов

Огромное количество металлов, которые существуют в мире, имеют каждый свои особенности и характеристики. Есть пластичные и ковкие металлы, есть с большими и маленькими коэффициентами сопротивления.

Но есть металлы, которые отличаются уникальными параметрами по твердости. Лидером среди твердых металлов в мире считается титан. Но и у него есть несколько соперников.

Физико-химические параметры титана

Полностью без примесей данный элемент первый раз выведен в Швеции в 1825 году. Это сделал химик с известной фамилией Берцелиус. Титан — это металл небольшого веса серебристо-белого оттенка. У него малая молекулярная масса. Она равна всего 22. Данный элемент отличается следующими характеристиками:

1. Плотность — пока материал находится в твердом состоянии до достижения точки кипения 4,51 г/куб. см. В виде жидкости плотность имеет другое значение — 4.12 г/куб.см
2. Параметры плавления — 1668°С.
3. Параметры кипения — 3227°С.
4. Упругость у титана небольшая, что считается его существенным недостатком.
5. Твердость по шкале НВ имеет показатель 103. Он может меняться в зависимости от наличия примесей в веществе и достигать более высоких показателей.
6. В стандартных условиях рассматриваемый металл практически не ржавеет, что является его неоспоримым преимуществом.
7. По биологическим показателям это совсем инертный материал, поэтому активно используется в медицине. Инертность может уменьшаться при повышении температуры. Например, при +200°С металл успешно поглощает водород и изменяет все свои характеристики.
8. Мало и тяжело проводит ток.

Если брать за образец шкалу МООСА, то по твердости титан имеет оценку 4.5. Это указывает на то, что это не самый твердый металл. Но из имеющихся твердых он используется чаще всего.

Применение титана

Данное вещество получило очень широкое применение практически во всех областях промышленности. На данный момент титан с успехом используется:

1. Авиационная промышленность — многие детали самолета подвергаются воздействию высоких температур и сильных деформирующих сил. Именно поэтому части шасси, заклепки, различные силовые элементы корпуса делают из титана.
2. Космическая техника. Также производят многие детали космических кораблей, особенно их обшивки.
3. Кораблестроение.
4. Нефтегазовая промышленность. Здесь титан используется для изготовления бурящих труб, насосов с высоким давлением.
5. Строительство. Здесь твердый металл нужен для разных видов обшивки зданий, кровля, памятники.
6. Медицина — многие видов протезов, а также инструменты.
7. Спорт — инвентарь, детали для велосипедов, турники, спортивные принадлежности.
8. Производство химических веществ. Материал просто не заменим в тех случаях, когда нужно прочное вещество, которое не будет реагировать с кислотами. Поэтому в химической промышленности из титана делают самые разные обменники, конструкции и трубы.

При всей своей твердости материал по весу отличается легкостью. Поэтому столь широко применение данного вещества во всех областях промышленности. Он в течение долгого времени не изнашивается, не деформируется.

Особенности чистого вещества и его примесей

Еще одна характерная особенность материала — парамагнитность. Такое вещество не притягивается магнитным полем, но и не способно выталкиваться из него. Для производственных процессов титан стараются применять в максимально чистом виде без добавки примесей, поскольку именно так он выдерживает максимальные нагрузки.

Любые примеси неметаллов к титану, делают стандартный материал более ломким. Металлические примеси значительно снижают его жаропрочность. Титан даже с минимумом примесей является техническим. Обычно именно такая разновидность наиболее устойчива к воздействию коррозии.

Важно. Удивительным свойством материала является то, что минимальные добавки других веществ кардинальным образом меняют известные характеристики титана.

Если сравнивать с другими часто используемыми элементами, то титан в 2 раза прочнее железа и в 6 раз прочнее алюминия. Рассматриваемый металл очень легко противостоит коррозии. Его антикоррозийные показатели значительно лучше, чем у алюминия и нержавеющей стали.

Как получают титан?

По распространению в природу рассматриваемый материал стоит на 10 месте. При этом чаще всего он встречается в виде титановой кислоты в минералах. К таким титановым рудам относятся:

Эти минералы наиболее распространены в России, США, Великобритании, Японии, а также Испании, Бельгии, Франции.

Всего известно 4 способа получения этого материала:

1. Метод электролиза. Соединения рассматриваемого вещества подвергаются воздействию тока огромной силы, который разделяет минерал на составляющие.
2. Магниетермический способ. На первом этапе получают диоксид титана. Потом его следует отхлорировать в присутствии особого катализатора, поскольку сам по себе процесс слишком заторможенный и вялый. Получается газ, который восстанавливают магнием или натрием. Соединение нагревают, а затем из полученного вещества выплавляют титан.
3. Рафинирование. Метод, когда диоксид титана подвергают обработке при применении паров йода. Получается йодид титана, который максимально прогревают и подвергают воздействию электрического тока. После окончания воздействия получаются два вещества: йод и собственно титан.
4. Гидридно-кальциевый метод. Сначала следует получить гидрид титана. После этого разделяют вещество на все вступающие туда компоненты.

В массовой промышленности чаще всего используются 2 и 4 методы, поскольку они помогают получить чистый материал с небольшими затратами.

Прочие по твердости металлы

Титан не является самым твердым металлом. У него достаточно соперников, если оценивать вещества чисто по прочности. Среди самых твердых металлов в мире известны:

Иридий. Этому металлу принадлежит первое место в списке твердости. Именно поэтому его очень редко используют, поскольку он с большим трудом подвергается обработке. В промышленности этот металл используется для изготовления некоторых деталей ракет, маленьких шариков для ручек, а также в машиностроении.

Температура плавления данного вещества — 2466° Цвет — светло-серебристый. Распространен в очень маленьких количествах, обычно метеоритного происхождения.

Рутений. Редкий металл, всего на планете его около 5 тысяч тонн. За один год добывается всего 18 тонн металла. Из-за малого количества металл применяется только в качестве катализатора химических реакций, а также добавляют в титан, чтобы повысить устойчивость к ржавчине.

Хром. Этот материал открыли еще в 1763 году. С тех пор этот голубовато-белый металл используется металлургии, некоторых отраслях науки, а также в машиностроении. Также, как и предыдущие относится к редким видам металлов.

Бериллий. Этот металл применяется в атомной энергетике, а также в изготовлении аппаратов для рентгена, громкоговорителей с высокими частотами, огнеупорных материалов. Сложен в обработке, поскольку вместе со своей твердостью может похвастаться и значительной хрупкостью.

Осмий. По своим свойствам и характеристикам близок к иридию. Это тугоплавкий металл, очень твердый и плохо поддающийся обработке. Получил разнообразное применение в медицине. Например, из этого металла производят детали большинства кардиостимуляторов.

Вольфрам. Серебристо-серый металл, занимает первое место по тугоплавкости. Поэтому и используется в элементах накаливания. Также применяется для изготовления тары, в которой хранят радиоактивные материалы, из вольфрама изготавливают многие хирургические инструменты, а также используют в военной промышленности.

Уран. В отличие от многих других твердых металлов, уран в природе встречается часто. Имеет радиоактивные свойства.

Заключение

Для многих отраслей промышленности важно использовать твердый металл. Это необходимо в случаях, когда конечный продукт подвергается сильному силовому воздействию. Например, космические корабли, морские судна, самолеты — для их изготовления нужен тугоплавкий, твердый материал, который не реагирует на ржавчину.

В природе несколько твердых металлов, многие из них встречаются редко. Но наиболее частое применение получил титан. Без всяких примесей и посторонних веществ этот металл получают в промышленности несколькими методами. В окружающем мире он встречается в виде минералов. Используют в промышленности и сплавы титана, поскольку посторонние вещества способны менять его характеристики.

https://fireman.club/statyi-polzovateley/goryuchie-veshhestva-i-materialyi-vidyi-gruppyi-goryuchesti-i-poryadok-hraneniya/