مروری بر مبانی حریق

احتراق (Ignition  ) :

عبارت است از ترکیب یک ماده سوختنی با اکسیژن که درنتیجه یکسری از مولکولها به مولکولهای دیگر و یا اتم‏های سازنده خود تبدیل می‏شوند. درحقیقت احتراق یک واکنش اکسیداسیون حرارت‏زا می‏باشد. عمل اکسیداسیون فقط بوسیله ترکیب ماده سوختنی با اکسیژن صورت نمی‏گیرد، بلکه هر اکسیدکننده قوی‏ای می‏تواند جانشین اکسیژن در عمل اکسیداسیون شود.

حریق (Fire  ) :

اگر در اثر عمل احتراق، حرا‏‏رتی تولید ‏شود که در واحد زمان قابل‏توجه باشد و همراه آن، نور نیز تولید گردد، حـریق یا آتش‏سـوزی نامیده می‏شود.

انفجار (Explosion  ) :

احتراق بسیار سریع را انفجار می گویند، چرا که کلیه فعل و انفعالات در کسری از ثانیه اتفاق افتاده و حامل انرژی فراوان‌تری می‌باشد.

درجه حرارت یا نقطه اشتعال ( Ignition Point   )  :

درجه حرارت اشتعـال یا نقطه اشتعال یک ماده ( جامد، مایع، گاز ) کمترین درجه حرارتی است که بتواند سبب اشتعال ماده بدون احتیاج به منبع آتش‏زنه گردد. میزان درجه حرارت اشتعال مواد در شرایط آزمایشگاهی سنجیده می‏شود و مقدار آن بر اثـر عوامل ذیل می‏تواند کاهش یابد که این امر باعث اشتعال‏پذیری بیشتر آن می‏گردد :

1. فشـار بخـار. ( میزان بخاراتی که از ماده قابل‏اشتعال متصاعد می‏شود )
2. میزان اکسیژن.
3. کـاتـالیـزور.
4. نوع حرارت موجود در محیط.
5. درجه حرارت و مدت زمانی که ماده قابل‏اشتعال در آن محیط قرار می‏گیرد.

 

نقطه شعله‏ زنی (Flash Point   )  :

درجه حرارتی است که در آن دما، آنقدر گاز آتشگیر ( بخارات ) از مایع متصاعد می‏شود که درصورت تماس با عامل آتش‏زنه یک شعله آنی پدیدار ‏گردد. در واقع یک لحظه شعله موقت ( گُـر ) ایجاد شده ولی ادامه و گسترش نخواهد داشت .

نقطه آتش (Fire Point   )  :

حداقل دمائی است که در آن یک سوخت مایع، بخار لازم را با سرعت کافی جهت ادامه اشتعال ایجاد می‌‌نماید و معمولاً بالاتر از نقطه شعله‏زنی است .

خود بخود سوزی (Self-Ignation Temperatue   )  :

آتش‏گرفتن مواد بدون عامل آتش‏زنه که در این فرایند معمولاً براثر اکسیداسیون مواد، حرارت بوجود آمده و با افزایش آن اکسیداسیون فعال‏تر می‏شود و هنگامی‏که جسم در اثر شدت اکسیداسیون به درجه اشتعال برسد، شعله‏ور می‏شود .

خودبخودسوزی در اثر واکنش‏های متفاوتی به‌وقوع می‏پیوندد که عبارتند از :

• اکسیداسیون مواد آغشته به روغن در حرارت معمولی ( پنبه‏های آغشته به روغن‏های حیوانی و گیاهی مثل روغن بزرک ) .
• تولیدمثل باکتری‎ها ( انبارهای علوفه که توسط کمباین جمع‌آوری نشده باشند ) .
• واکنش‏های شیمیایی ( ترکیب شدید سدیم، پتاسیم و فسفر با هوا یا آب ) .

و خودبخودسوزی بعضی از مواد در شرایط خاص ( جذب اکسیژن هوا بوسیله مواد متخلخل شامل : زغال‏چوب ، زغال‏سنگ و … )

 

عوامل بوجود آورنده آتش

عوامل لازم جهت ایجاد حریق و ادامه آن هوا (اکسیژن)، حرارت، ماده سوختنی و فعل و انفعالات شیمیایی هستند .

1. هوا (اکسیژن) :

هوا ترکیبی از ۲۱% اکسیژن، ۸۷% نیتروژن و مقداری گاز بی‎اثر است که اکسیژن آن در بیش از ۹۸% حریق‏ها کفایت می‏کند.

– معمولاً گازها برای شرکت در حریق به حداقل ۱۶% ، مایعات ۱۲% و جامدات ۹% اکسیژن نیاز دارند.

2. حـرارت :

یکی از مهم‌ترین عوامل برای ایجاد آتش‌سوزی است که با واحدهای سانتیگراد (C) فارنهایت (F) و کلوین (K) سنجیده می‏شود .

3. ماده سوختنی :

مواد سوختنی معمولاً بصورت جامد، مایع و گاز وجود دارند که سوختن آنها معمولاً با شعله همراه بوده و شعله نیز در اثر سوختن یک گاز یا بخار قابل‏اشتعال بوجود می‏آورد .

4. فعل و انفعالات شیمیایی:

فرایند تبخیر گازهای قابل‏اشتعال از یک ماده سوختنی است که معمولاً دیده نمی‌شود لیکن تأثیر شگرفی در توسعه حریق دارد .

نکته:

ایجاد حریق و ادامه آن وابسته به تغییر فازهای مواد به یکدیگر ( فعل و انفعالات شیمیایی ) است. به این معنی که:

• در ایجاد حریق جامدات قابل‏اشتعال، می‏بایست ابتدا فاز جامدی آن از طریق دریافت حرارت به مایع و سپس به (گاز) بخار تبدیل شود تا بخارات حاصله توأم با اکسیژن و عامل جرقه‏زن شعله‏ور شود .
• در حریق مایعات کافی ‏است حرارت باعث متصاعدشدن بخارات شده و توأم با اکسیژن و عامل جرقه‏، آتش ایجاد شود.
• گازهای قابل‌اشتعال نیز به محض دریافت حرارت و اختلاط با اکسیژن (با درصد معین) به‌راحتی آتش می‏گیرند.

 

گستـرش آتش‏ سـوزی

غالباً حرارت حاصل از حریق به چهار روش می‏تواند به اطراف انتقال یابد:

1. هدایت : ( Conduction )

حرارت از جسمی که دمای بیشتری دارد به جسمی که دمای کمتری دارد منتقل می‏گردد و همچنین از نقطه گرمتر یک جسم به نقطه سردتر حرکت می‏کند مانند: انتقال حرارت حریق بصورتی نامرئی از ستون فلزی یک سوله به آن طرف سوله .

2. جابجایی : ( Convection )

حرارت بوسیله هوا از محلی به محل دیگر منتقل می‏شود. به این نحو که هوای اطراف حریق منبسط و در نتیجه جرم حجمی آن کمتر می‌شود. سپس به سمت بالا حرکت کرده و هوای سرد جایگزین آن می‏شود مانند: حریق در انبارها،‌ جنگل‌ها و مراتع .

3. تابش (تشعشع) : ( Radiation )

حرارت حریق بصورت امواج الکترومغناطیسی منتقل می‌شود. مانند: توسعه‌ی حریق در بلوک‌های ساختمانیِ مشرف به یکدیگر.

4. سوختن مستقیم : ( Direct Current )

در این روش که معمول‌ترین شیوه گسترش آتش‌سوزی است، شعله‌ی حریق اجسام قابل‌اشتعال مجاور خود به راحتی مشتعل می‌نماید.

 

روشهـای اطفـاء حریـق

 

روشهای جلوگیری از تجمیع عوامل ایجاد حریق هستند که با حذف هرکدام ازآنها آتش خاموش می‏گردد .

1. حذف هوا یا اکسیژن ( خفه ‏کردن ) :

با کاهش یا حذف کامل غلظت اکسیژن هوا می‏توان اکثر حریق‏ها را خاموش. مانند: قراردادن پتـوی خیس یا درپوش برروی ظرف مایع مشتعل .

2. حذف یا کاهش حرارت ( سرد کردن ) :

باتوجه به تعریف نقطه اشتعال، هر ماده سوختنی جهت شعله‏وری و ادامه حریق نیاز به مقداری حرارت داشته تا در سطح خود بخارات قابل‏اشتعال تولید و از ترکیب آن با اکسیژن هوا مخلوط قابل‏اشتعال بوجود آورد تا با دریـافت اندکی حرارت شعلـه‏ور شود، حال چنـانچه این فراینـد رخ داده و حریـق ادامه یابد، می‏توان با کاهـش دمای ماده مشتعـل به پائین‏تر از نقطه‏اشتعـال آن ( بدلیـل عدم تـوانایی در متصاعد نمودن بخارات قابل‏اشتعال ) از گستـرش حریق جلوگیری و آنرا اطفاء نمود . مانند: پاشیـدن آب بر روی ماده مشتعـل به ‏دلیـل خاصیت خنک‏کنندگی آن .

3. حذف ماده سوختنی ( روش جداسازی ) :

چنانچه بتوان ماده قابل‏اشتعال را از مجاورت هوا یا حرارت دور نمود، حریق خاموش‏ می‏شود. مانند: بستن شیر اصلی در حریق گازها.

4. قطع واکنش‏های زنجیره‏ای ( برهم زدن اختلاط قابل‏اشتعال ) :

این روش اطفایی بوسیله استفاده از مواد شیمیایی بازدارنده حریق و یا جلوگیری از تبدیل فازها به یکدیگر از ادامه آتش‌سوزی ممانعت می‌کند. مانند استفاده از مواد اطفایی پودری در حریق مایعات .

 

انواع مواد اطفایی

آب:

استفاده از آب برای کنترل حریق ساده‏ترین و در عین حال موثرتـرین روشی است که تمـام افراد با آن آشنا می‏باشند. لیکن به همان اندازه که استفاده از آب می‏تواند در خاموش‌کردن آتش مفید باشد، استفـاده نابجـا از آن نیز می‏توانـد موجب ایجاد مخـاطره و گسترش حریق یا خسارت بعدی گردد.

کف (فوم):

کف‏های موردمصرف در اطفاء حریق که انواع پروتئینی آن از تخمیر آلایش‏های دامی غیرخوراکی نظیر: خون، دم، شاخ، پشم و …. و انواع شیمیایی آن از ترکیب برخی مواد شیمیایی خاص تهیه می‏شود، در هنگام پاشیده شدن توسط سرلوله کفساز با هوا و آب مخلوط شده و حباب ایجاد می‏نماید. فراوانی گسترش کف در هنگام استفاده، می‏تواند روی حریق را پوشانده و مانع رسیدن اکسیژن و صعود گازهای ناشی از حریق می‏گردد. نکته مهم در استفاده از کف، توسعه خوب آن و پخش شدن روی سطح ماده مشتعل مخصوصاً مایعات قابل‌اشتعال بدلیل سبکی آنها می‏باشد.

پودرهای شیمیایی:

استفاده از برخی از مواد شیمیایی که معمولاً دارای بنیان کربنات، سولفات یا فسفات می‏باشند، یکی از راه‏های متداول و ساده برای خاموش‌کردن آتش از طریق خفه کردن آن است. این ترکیبات براحتی برای اطفاء انواع حریق C،B،A بکار می‏روند. به همین دلیل در استفاده‏های عمومی معمولاً این خاموش‌کننده‌ها توصیه می‏شوند. پودر شیمیایی روی حریق پاشیده شده و باعث پوشاندن آتش و جلوگیـری از رسیدن اکسیژن می‏گردد. پودرها در حرارت بالای ۶۰ درجه سانتیگـراد پایداری خوبی ندارند و امکـان چسبنـدگی آنها در کپسـول زیاد می‏گردد. ابعاد ذرات پودر بسته به نوع مـواد و شرکت سازنده حدوداً  ۷۵-۱۰۰ میکرون است که هرچه قطر ذرات ریزتر باشد، موثرتر است. پودر شیمیایی تحت فشار ازت یا CO2 در سطح قاعده حریق به صورت جارویی پاشیده شده و در صورتی که افراد آموزش کافی دیده باشد، براحتی آتش را خاموش می‏نمایند.

پودر شیمیایی آنچنان که باید برای حریق دسته A کاربرد ندارد، چرا که بدلیل نفوذناپذیری در جامدات، نمی‌تواند به عمق آنها ورود و از داخل آنها را خاموش نماید. به همین دلیل می‌بایست بعد از استفاده از مواد اطفایی پودری، با پاشش آب از برگشت شعله پیشگیری کرد. مگر اینکه مواد در حال اشتعال پربها باشند یا استفاده از آب ماهیت آنها را تغییر دهد.

پودر ۱۰۰% خشک:

این پودر برای خاموش کردن حریق فلزات قابل‌اشتعال مانند: سدیم، پتاسیم، منیزیم و مانند آن بکار می‏رود و بیشترین مکان‌ مصرف آنها آزمایشگاه‌ها است.

گــاز CO2:

دی اکسید کربن گازی است غیرقابل‌احتراق، بی‌بو، غیرسمی و سنگین‌تر از هوا که دارای چگالی ۵/۱ بوده و هادی الکتریسیته نیست. مکانیسم عمل آن هنگام حریق به سه صورت است: ابتدا با تشکیل یک لایه سنگین مقاوم در مقابل عبور هوا، آتش را خفه می‌کند، سپس اکسیژن هوای اطراف حریق را کاهش و نهایتاً آتش را  سرد می‌کند .

یکی از خصوصیات مهم گاز CO2 این است که باعث ایراد خسارت به مواد موجود در محیط حریق نمی‏شود. لذا در مواردی که مواد باارزش دچار حریق می‏شوند، مناسب‏تر از آب است. CO2 برای حریق های الکتریکی و الکترونیکی بسیار مناسب است. زیرا تا حدودی بدلیل عدم هدایت برق و خصوصاً حذف مواد خاموش کننده باقیمـانده، باعث اتصالی یا خرابی در قطعـات حساس نمی‏گردد. لیکن هنگام استفاده، بدلیل جایگزین شدن با اکسیژن محیط، می‏تواند موجب خفگی فرد اطفاگر و ساکنین گردد. همچنین در فضای روباز و دارای تهویه نیز چون نمی‏تواند جایگزین کامل اکسیژن محیط شود از قابلیت اطفاء کامل این حریق‏ها برخوردار نیست.

ترکیبات هالوژنه (هالون):

مواد هالوژنه از مشتقات CH4 یا C2H6 می‏باشند که جایگزین یک یا چند عنصر هالوژنه شامل (I، Br ،Cl، F) شده‌اند. هالون‏ها در هنگام اطفاء بدون بجای گذاشتن اثرات تخریبی و باقیمانده برروی مواد و دستگاه‏ها می‏توانند بطور بسیار موثری ایفـای نقش نمایند. مکانیسم اثر هالون‏ها تا حدودی مشابه CO2 بوده و چون سنگین‏تر از هوا هستند، می‏توانند به‌سـرعت روی حریق را پوشانده و مانع رسیدن اکسیژن گردند. بعلاوه پاشش این مواد برروی حریق می‏تواند باعث رقیق‌شدن اکسیژن هوای اطراف حـریق شده و آن را مهار نماید. این مواد به نسبت افزایش حجم هنگام تغییر فاز از حالت مایع به بخار بیش از ۳ برابر افزایش حجم بیشتری نسبت به دی‌اکسیدکربن پیدا می‌کنند. به همین دلیل در وزن مساوی، قـدرت خاموش کنندگی آنها ۳-۲ برابر CO2 می‏باشد. هالون‏ها می‏توانند در هنگام مجاورت با آتش از سرعت واکنش‏های زنجیره‏ای بکاهند و بصورت موثرتری آتش را مهار نمایند.

گرچه مدت‌هاست که استفاده از هالون‌ها بدلیل تأثیرات نامطلوب آنها بر روی لایه ازون و محیط زیست، منسوخ و ممنوع گردیده، لیکن اخیراً برخی شرکت‌ها با ایجاد تغییراتی در بنیان مولکولی آنها، کپسول‌هایی را به بازار ارائه داده‌اند که به نسبت حجم و وزن کم، ضمن تأثیرگذاری بسیار عالی در اطفاء کلیه حریق‌ها، تأثیرات مخرب زیست محیطی ندارند .

خاموش‌کننده‌های جدید هالون برای مکان‌های محتوی تجهیزات یا مواد قابل‌اشتعال مهم و حساس مانند: دستگاه‏های الکترونیکی و الکتریکی، ‏ جامدات پرارزش، موزه‌هـا، اسناد، دیسپاچینگ‌ها، مراکز مخابراتی و مانند آنها کاربرد زیادی دارند.

ترکیبات آیروسل :

این ماده که برگرفته از فن‌آوری سوخت جامد فضاپیماهاست، حاوی ذرات بسیار ریز کربنات پتاسیم و گازهایی منجمله دی‌اکسیدکربن، نیتروژن و بخارآب می‌باشد که غیرسمی و خنثی بوده و بوسیله دریافت حرارت، شعله یا شوک الکتریکی ( سنسورهای کشف حریق ) از مخزن خود تخلیه و به روش‌های شیمیایی و فیزیکی آتش را کاملاً خاموش می‌کند.