آزمون آتش با افروزش سریع برای مواد محافظت کننده از سازه فلزی
در حدود بیش از صد سال پیش در کشور ایالات متحده آمریکا، شرکت (UL) underwriters laboratory با هدف تست ایمنی محصولات مختلف تولیدی پایه گذاری شد و توانست مجوز فعالیت از سوی اداره ایمنی و بهداشت حرفه ای آمریکا (OSHA) را کسب کند. با گسترش فعالیت این شرکت، استانداردهای UL به عنوان یکی از شناخته شده ترین و معتبر ترین موضوعات در حوزه حریق، تبدیل شدند. به طور کلی، نشان استاندارد UL بر روی هر محصولی، نشانگر اعتبار جهانی آن محصول است.
استاندارد Ul1709 برای اولین بار در سال 1989 تدوین شد و تا به حال چهار مرتبه ویرایش شده و ویرایش پنجم آن در سال 2017 چاپ شده است. این استاندارد یک روش آزمایش برای اندازه گیری مقاومت مواد محافظت کننده در برابر آتش سوزی با افزایش سریع دما می باشد. این استاندارد حداقل الزامات آزمون برای طبقه بندی و محدودیتهای کاربرد نتایج آزمون و روش قابل قبول برای تعیین طبقه بندی به دست آمده را توصیف می کند.
روش آزمون مقیاس کامل:
کنترل کوره:
شرایط حریق در کوره باید دارای شار حرارتی کل Btu/h·ft2 5000 ± 65000 (16± 204 کیلووات بر متر مربع) و دمای متوسط 100 ± 2000 درجه فارنهایت (56 ± 1093 درجه سانتی گراد) در عرض 5 دقیقه از شروع آزمون باید ایجاد شود. همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است، این دما باید در طول باقی مانده آزمایش آتش حفظ شود.
کوره باید به نحوی کنترل شود که سطح زیر منحنی دما-زمان را تا 10% از ناحیه مربوطه تحت منحنی استاندارد زمان-دمای نشان داده شده در شکل برای آزمون آتش برای مدت زمان 60 دقیقه یا کمتر حفظ کند. این مورد تا 7.5% برای آزمون های طولانی تر از 60 دقیقه و کمتر از 120 دقیقه می باشد. برای آزمون های با مدت زمان بیش از 120 دقیقه تا 5٪. ناحیه زیر منحنی دما-زمان باید با میانگین گیری نتایج حاصل از قرائت های پیرومتر یا ترموکوپل به دست آید. برای زمان قرار گرفتن در معرض آتش سوزی طولانی تر از استاندارد، دوره رتبه بندی مشخص شده باید به میزان اصلاح افزایش یابد و برای زمان قرار گرفتن در معرض آتش کمتر از استاندارد، دوره رتبه بندی نشان داده شده باید به طور مشابه کاهش یابد. تصحیح را میتوان با فرمول زیر بیان کرد:
که در آن c مقدار تصحیح، l دوره نشان داده شده در برابر آتش، A مساحت زیر منحنی دمای متوسط کوره برای سه چهارم ابتدایی دوره مشخص شده و As مساحت زیر منحنی کوره استاندارد برای همان قسمت از دوره مشخص شده است.
دمای تعیین شده توسط الزامات کالیبراسیون کوره، باید میانگین دمایی باشد که از قرائت حداقل هشت ترموکوپل، نصب شده به‌طور متقارن باشد تا دما را در نزدیکی تمام قسمت‌های مجموعه نشان دهد.
کالیبراسیون کوره آزمون جز مهمترین پارامترهای اشاره شده در استاندار UL1709 می باشد و برای انجام کالیبراسیون از یک ستون ساخته شده از مواد نسوز که کالری مترهای استاندارد در موقعیت های مشخص به آن نصب شده استفاده می گردد.
آماده سازی آزمونه ها:
اندازه مقطع فولادی مورد استفاده در آزمونه باید معرف طرح، مواد و طرز کار طبقه بندی مورد نظر باشد. مواد ضدحریق باید مطابق با دستورالعمل تولیدکننده بر روی آزمونه اعمال شود. طول هر ستون فولادی محافظت شده در معرض شعله باید حداقل 8 فوت (2.44 متر) باشد. ستون های فولادی باید در هنگام اعمال مواد و نیز قرار گرفتن در معرض آتش، به صورت عمودی قرار گرفته و پشتیبانی شوند.
در شکل زیر، نحوه قرارگیری آزمونه و همچنین جانمایی مربوط به اتصال ترموکوپل ها نشان داده شده است.
دمای آزمونه باید با حداقل پنج ترموکوپل که در هر یک از چهار سطح قرار دارند (حداقل 20 ترموکوپل) اندازه گیری شود. برای تعیین سطوح نصب ترموکوپل ها، سطوح بالا و پایین بایدبه اندازه 2 فوت (610 میلی متر) از دو سر ستون فولادی فاصله داشته باشند و دو سطح میانی دیگر باید با فواصل مساوی مابین سطح بالا و پایین مشخص شوند. برای مقاطع توخالی نیز به همین ترتیب 4 سطح با فواصل گفته شده مشخص می شود و در هر سطح 4 عدد ترموکوپل نصب می گردد.
آزمونه ها قبل از انجام آزمون باید در شرایطی قرار بگیرند تا به طور کامل عمل آوری شده و در محیط استاندارد به رطوبت محیط برسند. برای بررسی این موضوع می توان از یک آزمونه آزمایشگاهی کوچک به نحوی که در توزین های روزانه روند کاهش وزن آن متوقف شود استفاده کرد.
معیارهای عملکرد:
در طول آزمون، دمای متوسط ترموکوپل های هر سطح، نباید از 538 درجه سانتیگراد تجاوز کند و این امر به منزله اتمام آزمون و زمان مربوطه به عنوان بیشترین مدت مقاومت در نظر گرفته می شود. همچنین این مورد برای مواردی که هر کدام از 20 ترموکوپل به تنهایی دمای 649 درجه سانتیگراد را ثبت کند، صادق است.
منبع:
Rapid Rise Fire Tests of Protection Materials for Structural Steel (UL1709)
