Часть VI. Метод испытания по определению характеристик воспламеняемости термо/звукоизоляционных материалов и распространения пламени по ним

Этот метод испытания предназначен для оценки характеристик воспламеняемости термической/звуковой изоляции и распространения пламени по ней при воздействии как источника теплового излучения, так и пламени.

(a) Определения

"Распространение пламени" означает наибольшее расстояние распространения видимого пламени в направлении дальнего конца испытываемого образца, измеренное от центра источника воспламенения. Это расстояние измеряется после исходного воздействия источника воспламенения и перед тем, как все пламя на испытываемом образце не погаснет. Измерение не предусматривает определение длины обугливания образца после испытания.

"Источник теплового излучения" относится к электрической или воздушно-пропановой панели.

"Термическая/звуковая изоляция" относится к материалу или сочетанию материалов, используемых для обеспечения термической и/или звуковой защиты. К примерам такой изоляции относятся стекловолокно или другие ватиновые материалы, заключенные в пленочное покрытие, и пены.

"Нулевая точка" устанавливает точку воздействия на испытываемый образец пламени пусковой горелки.

(b) Испытательная аппаратура

(1) Испытательная камера с панелью теплового излучения. Испытание проводится в камере с панелью теплового излучения (см. рис. 1). При испытании следует установить камеру под вытяжной колпак, чтобы ускорить удаление из нее дыма после каждого эксперимента. Испытательная камера с панелью теплового излучения должна представлять собой корпус длиной 1397 мм (55 дюймов), глубиной 495 мм (19,5 дюймов) и высотой над испытываемым образцом от 710 до 762 мм (28 до 30 дюймов) (максимум). Стенки и верх камеры должны быть покрыты волокнистой керамической изоляцией (такой, как изоляционные панели Kaowool M_TM).

Для наблюдения за образцом во время испытаний на передней стенке камеры должно быть установлено, без создания тяги, термостойкое стеклянное окно размерами 1321 x 305 мм (52 на 12 дюймов). Под окном должна быть дверца для обеспечения доступа к подвижному держателю платформы с образцом. Дно испытательной камеры должно представлять собой скользящую стальную платформу со средствами крепления держателя испытываемого образца в фиксированном горизонтальном положении. В камере должна быть установлена вытяжная труба с наружными размерами: ширина 139 мм (5,1 дюйма), глубина 411 мм (16,2 дюйма), высота 330 мм (13 дюймов), которая должна находиться на конце камеры, противоположном от источника теплового излучения, и доходить до верха камеры (см. рис. 2). Внутренние размеры трубы должны составлять 114 мм (4,5 дюйма) по ширине и 395 мм (15,6 дюйма) по глубине.

Рис. 1. Испытательная камера

Рис. 2. Вытяжная труба

(2) Источник теплового излучения. Источник излучения тепловой энергии должен быть установлен в чугунную раму или аналогичное устройство. Электрическая панель должна иметь шесть полос эмиттера шириной 76 мм (3 дюйма), которые должны быть установлены перпендикулярно длине панели. Панель должна иметь поверхность излучения размерами 327 x 470 мм (12% x 18% дюйма) и сохранять работоспособность при температуре до 704 °C (1300 °F). Воздушно-пропановая панель должна быть выполнена из пористого огнеупорного материала, иметь поверхность излучения размерами 305 x 457 мм (12 x 18 дюйма) и сохранять работоспособность при температуре до 816 °C (1500 °F) (см. рис. 3a и 3b).

Рис. 3a. Электрическая панель теплового излучения

Рис. 3b. Воздушно-пропановая панель теплового излучения

(i) Электрическая панель теплового излучения. Эта панель должна работать от трехфазного электрического тока при напряжении 208 В. Приемлемо также использование панели, работающей от однофазного тока при напряжении 240 В. Для установки рабочих параметров электрической панели следует использовать твердотельный силовой контроллер и контроллер на базе микропроцессора.

(ii) Газовая панель теплового излучения. В качестве топлива для этой панели следует использовать сжиженный пропан (марка 2.1 UN 1075). Для смешивания газа и воздуха при атмосферном давлении топливная система панели должна иметь аспиратор типа трубки Вентури. Необходимо предусмотреть соответствующую аппаратуру для контроля и регулирования подачи топлива и воздуха в панель. В состав аппаратуры также необходимо включить: расходомер воздуха, регулятор воздушного потока и датчик давления газа.

(iii) Установка панели теплового излучения. Панель необходимо установить в камере под углом 30° к горизонтальной плоскости образца и на высоте 190 мм (7,5 дюйма) над его "нулевой" точкой.

(3) Система крепления образца

(i) Скользящая платформа служит в качестве станины для установки испытываемого образца. К верхнему краю платформы можно прикрепить (гайками-барашками) держатели для крепления испытываемых образцов различной толщины. Испытываемые образцы должны размещаться на листе панели волокнистой керамической изоляции (Kaowool MTM) или стандартной панели 1260 (производство компании Thermal Ceramics), или их эквиваленте, установленном либо на нижнем крае скользящей платформы, либо на основании держателей. Может потребоваться использование нескольких листов материала в зависимости от толщины испытываемого образца (чтобы выполнить требование к высоте образца). Как правило, в наличии имеются листы из этого негорючего материала толщиной 6,35 мм (0,25 дюйма) (см. рис. 4). Приемлемо также использование скользящей платформы большей глубины, чем показанная на рис. 4 платформа глубиной 50,8 мм (2 дюйма), если выполняется требование к высоте образца.

(ii) К задней части платформы следует прикрепить кусочек волокнистой керамической панели (Kaowool MTM) размерами 1054 x 210 мм (41,5 на 8,25 дюймов) или другого термостойкого материала толщиной 13 мм (0,5 дюйма). Эта панель служит в качестве теплоизолятора и защищает испытываемый образец от избыточного предварительного нагрева. Высота этой панели не должна мешать перемещению скользящей платформы (внутрь и из испытательной камеры). Если платформа изготовлена так, что ее задняя сторона достаточно высока, чтобы предотвратить избыточный предварительный нагрев образца при нахождении платформы снаружи, то использование термоизоляционной панели не обязательно.

Рис. 4. Скользящая платформа

(iii) Необходимо поместить испытываемый образец горизонтально на негорючую панель (панели). Над испытываемым образцом необходимо установить стальную фиксирующую/крепежную раму из мягкой стали толщиной 3,2 мм (0,125 дюйма) с габаритными размерами 584 x 333 мм (23 на 13,125 дюймов) и отверстием для образца размерами 483 x 273 мм (19 на 10,75 дюймов) (см. рис. 5). Передняя, задняя и правая части верхнего фланца рамы должны опираться на верхнюю поверхность скользящей платформы, а нижние фланцы должны прижимать все четыре стороны испытываемого образца. Правый нижний фланец должен находиться заподлицо со скользящей платформой.

ОБЩИЙ ВИД

Рис. 5. Крепежная рама

(4) Пусковая горелка. Пусковая горелка, используемая для поджига образца, должна представлять собой горелку Вентури, работающую на промышленном пропане, с осесимметричной головкой, трубкой подачи пропана длиной 71 мм (2 7/8 дюйма) и отверстием диаметром 0,15 мм (0,006 дюйма) (см. рис. 6). Поток пропана должен регулироваться посредством встроенного в магистраль регулятора давления газа так, чтобы длина голубого внутреннего конуса пламени составляла 19 мм (3/4 дюйма). В качестве вспомогательного средства для установки длины пламени к верхней части горелки можно припаять направляющую длиной 19 мм (3/4 дюйма) (например, тонкую полоску металла). Полная длина пламени должна составлять примерно 127 мм (5 дюймов). Следует предусмотреть способ удаления горелки из положения поджига так, чтобы пламя принимало горизонтальное положение и находилось на расстоянии, как минимум, 50 мм (2 дюйма) над плоскостью образца.

Рис. 6. Пусковая пропановая горелка

(5) Термопары. Для контроля температуры необходимо установить в испытательной камере хромель-алюмелевую термопару типа K (термопара 24 по Американскому каталогу проволочных датчиков (AWG)). Установка термопары в камеру выполняется через маленькое отверстие в задней части камеры так, чтобы она отступала на 279 мм (11 дюймов) от задней стенки камеры, на 292 мм (llb/2 дюйма) от правой стенки камеры и находилась на расстоянии 51 мм (2 дюйма) ниже панели теплового излучения. Использование термопар других типов представляет собой факультативное решение.

(6) Калориметр. Калориметр должен представлять собой однодюймовый цилиндрический калориметр из фольги (тип Gardon Gage), с водяным охлаждением, обеспечивающий измерение полной плотности теплового потока в диапазоне от 0 до 5,7 Вт/см².

(7) Спецификация и процедура калибровки калориметра

(i) Спецификация калориметра.

(A) Диаметр фольги должен составлять 6,35 +/- 0,13 мм (0.25 +/- 0.005 дюймов).

(B) Толщина фольги должна быть равна 0,013 +/- 0,0025 мм (0.0005 +/- 0.0001 дюймов).

(C) Фольга должна быть изготовлена из материала термопары класса Константан.

(D) Температура должна измеряться термопарой из медного константана.

(E) Диаметр центральной медной проволоки должен составлять 0,013 мм (0,0005 дюйма).

(F) Вся поверхность калориметра должна быть покрыта тонким слоем краски "черный бархат" ("Black Velvet") с коэффициентом излучения 96 или более.

(ii) Калибровка калориметра.

(A) Метод калибровки должен выполняться посредством сравнения со стандартным датчиком.

(B) Стандартный датчик должен соответствовать техническим требованиям, приведенным в Части VI (b)(6) настоящего Приложения.

(C) Необходимо выполнить калибровку стандартного датчика по первичному эталону Национального Института Стандартов и Технологий (NIST).

(D) Метод передачи теплового потока должен осуществляться посредством нагретой графитовой плиты.

(E) Графитовая плита должна электрически нагреваться, иметь с каждой стороны чистую зону размерами, как минимум, 51 x 51 мм (2 на 2 дюйма) и толщину 3,2 +/- 1,6 мм (1/8 +/- 1/16 дюйма)

(F) Необходимо установить 2 датчика на одинаковом расстоянии от противоположных сторон плиты.

(G) Расстояние от калориметра до плиты должно быть не менее 1,6 мм (0,0625 дюйма) и не более 9,5 мм (0,375 дюйма).

(H) При калибровке диапазон измерений должен составлять, как минимум, 0 - 3,9 Вт/см² и не более 6,4 Вт/см².

(I) Регистрирующее устройство должно записывать показания двух датчиков одновременно или, по крайней мере, в пределах 1/10 друг от друга.

(8) Крепление калориметра. Следует установить на скользящей платформе, выдвинутой из камеры, опорную раму калориметра и положить на дно платформы рядом с опорной рамой лист из негорючего материала. Это исключит потери тепла при калибровке. Рама должна быть глубиной 333 мм (13 1/8 дюйма) (спереди назад), шириной 203 мм (8 дюймов) и должна опираться на верхнюю поверхность скользящей платформы. Она должна быть изготовлена из полосовой стали толщиной 3,2 мм (1/8 дюйма) и иметь отверстие, вмещающее жаростойкую панель толщиной 12,7 мм (0,5 дюйма), которая должна находиться на одном уровне с верхней поверхностью скользящей платформы. В панели должны быть три отверстия диаметром 25,4 мм (1 дюйм), просверленные для установки в них калориметра. Расстояние от поверхности излучающей панели теплового излучения до оси первого отверстия ("нулевое" положение) должно составлять 191 +/- 3 мм (7,5 +/- 0,125 дюйма). Расстояние между осями первого и второго отверстия должно составлять 51 мм (2 дюйма). Это же расстояние должно быть между осями второго и третьего отверстия (см. рис. 7). Допускается использование опорной рамы калориметра иной конструкции, если высота от оси первого отверстия до излучающей панели и расстояния между отверстиями такое же, как предписано в данном пункте.

Рис. 7. Рама крепления калориметра

(9) Аппаратура. Необходимо предусмотреть калиброванное регистрирующее устройство с соответствующим диапазоном считывания или компьютеризированную систему сбора данных, чтобы измерять и регистрировать выходные показания калориметра и термопары. В процессе калибровки система сбора данных должна ежесекундно фиксировать выходные показания калориметра.

(10) Регистратор времени. Для измерения времени воздействия пламени пусковой горелки необходимо предусмотреть секундомер или другой прибор с точностью измерения до +/- 1 с/ч.

(c) Испытываемые образцы

(1) Подготовка образца. Необходимо подготовить и провести испытания, как минимум, с тремя испытываемыми образцами. Если используется изоляция с покрытием из ориентированной пленки, то следует подготовить и испытать ее в направлении как основы, так и утка.

(2) Конструкция. Испытываемые образцы должны включать все материалы, используемые для конструирования изоляции (включая вату, пленку, холст, ленту и пр.). Необходимо отрезать кусок материала сердцевины, например, пенопласт или стекловолокно, и кусок материала пленочного покрытия (если имеется), достаточно большой, чтобы он охватывал материал сердцевины. Термосваривание является наиболее предпочтительным методом подготовки образцов из стекловолокна, так как его можно произвести без сжатия стекловолокна ("коробчатый образец"). Материалы покрытия, которые не поддаются термосвариванию, могут быть соединены металлическими скобами, сшиты или связаны лентой, если эти средства имеют достаточные размеры, чтобы они могли охватывать стороны материала сердцевины, не сжимая его. Это соединение должно иметь наиболее возможную длину. Толщина образца должна быть такой же, какую имеет изоляция на самолете.

(3) Размеры образца. Чтобы упростить правильную установку образцов в корпусе скользящей платформы, нежесткие материалы сердцевины, такие, как стекловолокно, следует отрезать шириной 318 мм (12,5 дюймов) и длиной 584 мм (23 дюйма). Жесткие материалы, такие, как пенопласт, следует отрезать шириной 292 +/- 6 мм (7,5 +/- 0,25 дюйма) и длиной 584 мм (23 дюйма), чтобы обеспечить возможность правильно их установить в корпусе скользящей платформы и обеспечить плоскую открытую поверхность, равную отверстию в корпусе платформы.

(d) Кондиционирование образцов. Перед испытаниями испытываемые образцы должны выдерживаться при температуре 21 +/- 2 °C (70 +/- 5 °F) и относительной влажности 55 +/- 10% в течение минимум 24 ч.

(e) Калибрование аппаратуры

(1) Необходимо установить опорную раму калориметра на скользящую платформу, выдвинутую из камеры. Затем следует толкнуть платформу обратно в камеру и вставить калориметр в первое отверстие ("нулевое" положение) (см. рис. 7) и закрыть нижнюю дверцу, расположенную под скользящей платформой. Расстояние от оси калориметра до поверхности панели теплового излучения в этот момент должно составлять 191 +/- 3 мм (7,5 +/- 0,125 дюйма). Перед "зажиганием" панели теплового излучения следует убедиться, что поверхность калориметра чистая и через него протекает вода.

(2) "Зажгите" панель. Необходимо отрегулировать подачу смеси топливо/воздух так, чтобы в "нулевом" положении тепловой поток достигал 1,7 Вт/см² +/- 5%. При использовании электрической панели следует настроить силовой контроллер так, чтобы получить правильный тепловой поток. Необходимо некоторое время для достижения устройством установившегося состояния (это может занять до 1 ч). В это время пусковая горелка должна быть выключена и должна находиться в нижнем положении.

(3) После достижения установившегося состояния необходимо передвинуть калориметр на 51 мм (2 дюйма) из "нулевого" положения (первое отверстие) в положение 1 и зарегистрировать значение теплового потока. Затем необходимо переместить калориметр в положение 2 и вновь зафиксировать значение теплового потока. Для стабилизации калориметра необходимо достаточное время. В Таблице 1 приведены типовые значения теплового потока при калибровке калориметра в трех положениях.

Таблица калибровки калориметра

Таблица 1

(4) В завершение процедуры необходимо открыть нижнюю дверцу, вынуть калориметр и крепежное приспособление. Следует соблюдать осторожность, так как приспособление очень горячее.

(f) Процедура испытания

(1) Необходимо зажечь пусковую горелку и убедиться, что она находится над верхней поверхностью платформы на расстоянии, равном, как минимум, 51 мм (2 дюйма). Пламя горелки не должно контактировать с образцом, пока не начнется испытание.

(2) Необходимо установить испытываемый образец в держатель скользящей платформы и убедиться, что его поверхность находится на одном уровне с верхней поверхностью платформы. В "нулевой" точке поверхность образца должна находиться на 191 +/- 3 мм (7,5 +/- 0,125 дюйма) ниже панели теплового излучения.

(3) Необходимо установить фиксирующую/крепежную раму над испытываемым образцом. Может понадобиться (из-за сжатия) отрегулировать положение образца (вверх или вниз), чтобы выдержать расстояние от образца до панели теплового излучения (191 +/- 3 мм (7,5 +/- 0,125 дюйма) в "нулевой" точке). На узлах "пленка/стекловолокно" в сборе важно сделать разрез (можно использовать для этого бытовой нож) на пленочном покрытии для удаления воздуха из пакета. Это позволит оператору выдерживать правильное положение испытываемого образца (на одном уровне с верхней поверхностью платформы) и осуществлять вентиляцию установки от газов в процессе испытания. Продольный разрез длиной примерно 51 мм (2 дюйма) должен находиться на расстоянии 76 +/- 13 мм (3 +/- 0,5 дюйма) от левого фланца крепежной рамы.

(4) Необходимо сразу же толкнуть скользящую платформу в камеру и закрыть нижнюю дверцу.

(5) Необходимо ввести пламя пусковой горелки в контакт с центром образца в "нулевой" точке и одновременно включить регистратор времени. Пусковая горелка должна находиться под углом 27° к образцу и над ним на расстоянии примерно 12 мм (0,5 дюйма) (см. рис. 7). Упор, показанный на рис. 8, позволит оператору каждый раз правильно позиционировать горелку.

Рис. 8. Упор пропановой горелки

(6) Необходимо оставить горелку в указанном положении на 15 с, а затем убрать ее на расстояние над образцом, равное, как минимум, 51 мм (2 дюйма).

(g) Отчет

(1) Идентифицируйте и опишите испытываемый объект.

(2) Зафиксируйте любое коробление или плавление испытываемого образца.

(3) Зафиксируйте расстояние распространения пламени. Если оно меньше 51 мм (2 дюймов), то отметьте это, как положительный результат испытания (не требуется никаких измерений).

(4) Зафиксируйте время горения образца после воздействия пламени.

(h) Требования

(1) Пламя не должно распространяться за пределы расстояния, равного 51 мм влево от точки (оси) воздействия пламени пусковой горелки.

(2) Время горения ни на одном из образцов не должно превышать 3 с после удаления пламени пусковой горелки.