电焊渣对外墙保温材料引燃能力的试验研究

赵艳红，赵海龙，赵志刚

(1.武警学院 消防工程系，河北 廊坊　065000； 2.大同市消防支队，山西 大同　037004)



电焊渣对外墙保温材料引燃能力的试验研究

赵艳红1，赵海龙2，赵志刚2

(1.武警学院 消防工程系，河北 廊坊065000； 2.大同市消防支队，山西 大同037004)

为了研究电焊渣对三种外墙保温材料的引燃能力，通过改变电焊机的工作电流、外墙保温材料的形态、电焊点与保温材料的距离、相对位置，分别用电焊渣引燃保温材料，得出焊渣对常见三种外墙保温材料的引燃能力，为今后调查认定由电焊渣引燃外墙保温材料的火灾提供参考。

电焊渣；引燃能力；外墙保温材料

由建筑外保温材料引发的火灾自2003年起初露苗头，随后出现频率越来越高。据可靠资料统计，在保温行业发展爆发期的2007、2008年两年内，全国由于保温材料引发的外墙火灾多达上万起[1]。根据外保温材料的燃烧性能，将其粗略地分为A级、B1级、B2级和B3级，分别对应不燃、难燃、可燃和易燃[2]。2011年3月14日，公安部消防局下发了《关于进一步明确民用建筑外保温材料消防监督管理有关要求的通知》(公消〔2011〕65号)，明确规定民用建筑外保温材料采用燃烧性能为A级的材料[3]。但是这一规定的履行不是很理想，许多单位都不想承担A级外保温材料的高额成本，导致悲剧不断发生。有统计显示，近几年来，90%的高层建筑火灾在施工过程中发生，都与建筑外保温材料有关，其中尤以电焊为主[2]。电焊作业时，电弧温度高达3 000～6 000 ℃，焊渣温度可达2 000 ℃，飞溅焊渣极易引发火灾[4]。国内外对于焊渣引燃外保温材料的研究相对较少。本文针对电焊机焊渣在不同试验条件下引燃不同建筑外保温材料进行试验研究，为此类火灾事故的调查工作提供一定的帮助。

1　试验部分

试验仪器：火灾痕迹物证综合试验台；佳能600D数码单反相机；秒表；小刀；剪刀；刻度尺。试验材料：挤塑板；聚苯板；玻璃棉；J40·50电焊条。试验方法：分别将不同保温材料板截为10 cm×10 cm×3.5 cm的样品和碎屑状的样品若干，将块状样品放置于火灾痕迹物证综合试验台上，样品与电焊点的水平距离为3、5 cm，垂直距离为5 cm；将碎屑状样品垂直放置于电焊点正下方，距离为5 cm；进行电焊操作，观察并记录试验数据和现象。

2　试验结果及现象

2.1挤塑板的引燃试验

图1为电焊机工作电流100 A、距离为3 cm时挤塑板的引燃情况，从图中可以看出挤塑板在焊渣的高温作用下，发生大面积收缩、炭化；离电焊点较近的区域产生一个比较大的缺口，变形严重，但焊渣未能引燃挤塑板使其产生明火。图2为电焊机工作电流130 A时挤塑板的燃烧情况，飞溅的焊渣首先引燃挤塑板离焊点最近部位的一点，产生的火焰也很小，随着时间的推移，火势逐渐扩大且蔓延至整个挤塑板。挤塑板燃烧时，高温使挤塑板迅速发生形变，冒出浓浓的黑烟。电焊机的工作电流分别为160、190、220、250、280、310 A时，挤塑板的燃烧情况与130 A时基本相同，燃烧时间为4 min左右。

图1　100 A时挤塑板的引燃情况

图2　130 A时挤塑板的燃烧情况

2.2聚苯板的引燃试验

图3是电焊机工作电流为280 A时聚苯板的引燃情况，从图中可以看出聚苯板在焊渣的高温作用下，产生一个很大面积的缺口，缺口边缘有部分拉丝，聚苯板产生焦黄色和黑色的焦化物。图4是电焊机工作电流为310 A时聚苯板的燃烧情况，飞溅的高温焊渣首先引燃聚苯板距焊点较近的一点，产生的火焰也很小，随着时间的推移，火势逐渐扩大且蔓延至整个聚苯板。聚苯板在燃烧时，发生严重形变，冒出浓浓黑烟，燃烧时间为195 s。

2.3玻璃棉的引燃试验

如图5所示，焊渣对玻璃棉的引燃能力较弱，无法使玻璃棉产生明火。电焊机工作电流为100、130、160、190、220、250 A时，玻璃棉部分表面在焊渣高温作用下变黄，且产生了细密的黑色斑点物；当工作电流为280、310 A时，玻璃棉同样变黄，产生了细密的黑色斑点物，且在其表面边缘部分发生炭化。

图3　280 A时聚苯板的引燃情况

图4　310 A时聚苯板的燃烧情况

图5　310 A时玻璃棉的引燃情况

3　结果分析与讨论

3.1焊渣对三种材料引燃能力的比较

由表1可知，电焊点与保温材料的水平距离为3 cm，当电焊机工作电流为130 A时，挤塑板可以被引燃；当电焊机的工作电流为310 A时，聚苯板可以被引燃；而玻璃棉在电焊机的工作电流为310 A时仍然无法被引燃。由此可以得出焊渣引燃挤塑板、聚苯板和玻璃棉的能力依次减弱。且电焊机的工作电流越大，产生的焊渣引燃保温材料的能力越强。这是由于电焊机工作电流越大，产生焊渣所具有的热能越大、体积越大，相同条件下更易引燃保温材料。

表1　水平距离为3 cm时三种材料的引燃情况

3.2不同水平距离焊渣引燃能力比较

表2为电焊点与保温材料位于同一水平面，当电焊点与材料表面的距离为3、5 cm时，引燃挤塑板和聚苯板的情况。可见焊渣作用于材料表面的水平距离越大，引燃能力越差。这是由于水平距离越大，焊渣与空气接触的时间就越长，热能损失越大。当水平距离达到一定值时，焊渣残留热能达不到材料的引燃要求，于是材料无法被引燃。

表2　不同水平距离焊渣引燃保温材料的情况

3.3同一垂直、水平面，距离5 cm时引燃能力比较

表3为当电焊点与保温材料表面的作用距离为5 cm，电焊点与材料位于同一垂直面和同一水平面时，引燃挤塑板和聚苯板的情况。可见电焊点与材料位于同一垂直面比位于同一水平面更易引燃。这是由于位于同一垂直面时，焊渣与材料接触瞬间的运动方向与材料表面的夹角大于位于同一水平面时的夹角；电焊点与材料位于同一垂直面时，焊渣的作用力更强，因此更易引燃保温材料。

表3　　　　同一垂直、水平面距离5 cm时引燃

3.4焊渣引燃不同形态保温材料能力比较

表4为当电焊点与保温材料位于同一垂直面且作用距离为5 cm时，引燃块状和碎屑状材料的情况。可见焊渣引燃碎屑状保温材料比引燃块状保温

材料的能力更强。这是由于飞溅焊渣与碎屑状材料接触的比表面积大，受热面积也大，且碎屑状材料表面凹凸不平，更易蓄热。而与块状材料接触的比表面积小，受热面积也小，且块状材料表面比较平滑，较难蓄热。

表4　位于同一垂直面距离5 cm时引燃不同形态保温材料的情况

4　结论

由本文试验研究，可得出如下结论：(1)焊渣引燃挤塑板、聚苯板和玻璃棉的能力依次减弱；(2)焊渣作用于保温材料表面的水平距离越远，引燃能力越差；(3)电焊点与三种材料位于同一垂直面比位于同一水平面更易引燃材料；(4)焊渣引燃碎屑状保温材料比引燃块状材料的能力更强。

[1] 程新明.沈阳皇朝万鑫大火分析有感[J].辽宁建材,2011(2):1-4.

[2] 鲁林.建筑外保温材料火灾危险性及消防对策探讨[J].消防技术与产品信息,2012(S1):54-56.

[3] 贾雯.建筑外保温材料的现状及展望[J].消防技术与产品信息,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.

(责任编辑马龙)

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

赵艳红(1981—)，女，山西大同人，讲师； 赵海龙(1988—)，男，山西大同人； 赵志刚(1978—)，男，山西大同人。

X928.7

A

1008-2077(2016)08-0025-03