Виды пен.

По способу образования огнетушащей пены разделяются на два группы: химическая, газовая фаза которой образуется в результате химической реакции; воздушно-механическая, газовая фаза которой образуется путем эжекции или принудительной подачи воздуха (газа).

Пенообразователями, как правило, служат поверхностно-активные вещества. Химическая пена получается из пеногенераторных порошков в пеногенераторах и огнетушителях при взаимодействии щелочного и кислотного растворов. В состав порошка входит около 60% сернокислого глинозема, 33% бикарбоната натрия и 4% солодкового корня. В специальный пенопорошок, предназначенный для тушения полярных жидкостей, дополнительно вводится до 3% хозяйственного мыла.

Химическая пена состоит из 80% по объему углекислого газа, 19,7% воды и 0,3% пенообразующего вещества. Удельная масса химической пены около 0,2 г/см³ , кратность около 5 (при температуре окружающей среды 15˚С), стойкость около 40 мин.

Огнетушащий эффект химической пены состоит в том, что она, покрывая горючие жидкости и твердые вещества, кроме изоляции зоны горения снижает концентрацию кислорода за счет углекислого газа, освобождающегося при разрушении пузырьков пены. Интенсивность подачи пены для тушения горючих жидкостей составляет 0,17 – 0,75 л/см² . Химическая пена в настоящее время из-за существенных недостатков применяется ограничено.

Основным средством тушения нефтепродуктов и некоторых твердых горючих веществ является воздушно-механическая пена. Пена представляет собой ячеисто-пленочную дисперсную систему, состоящую из массы пузырьков газа или воздуха, разделенных тонкими пленками жидкости. Такая система называется также концентрированной эмульсией газа в жидкости, содержащей не менее 75% газа. С введением большего количества газа пленки растягиваются и их толщина уменьшается. Чтобы газ не разорвал стенку пузырька, она должна быть достаточно прочной.

Получают воздушно-механическую пену механическим перемешиванием пенообразующего раствора с воздухом.

Полученная огнетушащая пена характеризуется следующими основными показателями: устойчивостью – способностью пены противостоять разрушению в течении определенного времени; кратностью – отношением объема пены к объему исходной жидкости; вязкостью – способность пены к растеканию по поверхности; дисперсностью – степенью измельчения, т.е. размерами пузырьков.

Важной характеристикой огнетушащей пены является ее электропроводность, от которой зависит степень безопасности пожарного при тушении горящих электроустановок.

Основным огнетушащим свойством пены является ее способность препятствовать поступления в зону горения горючих паров и газов, в результате чего горение прекращается. Существенную роль играет также охлаждающее действие огнетушащих пен, которое в значительной степени присуще пенам низкой кратности, содержащим большое количество жидкости.

Воздушно – механическая пена представляет собой концентрированную эмульсию воздуха в водном растворе пенообразователя. Соотношение воздуха и жидкости в пене может меняться в зависимости от вида пенообразователя и способа получения пены. Воздушно-механическая пена может быть низкой (до 20), средней (до 300), высокой (до 1000) кратности. Кратность пены влияет на эффективность пожаротушения.

Для получения воздушно-механической пены используются следующие пенообразователи.

Пенообразователь ПО-1. Представляет собой водный раствор нейтрализованного керосинового контакта (натриевые соли нефтяных сульфокислот) в количестве 84 ± 3% с добавлением для стойкости пены 4,5 ± 1% костного клея и 11±1% синтетического этилового спирта или концентрированного этиленгликоля. Пена образуется из 2-6%-ного водного раствора пенообразователя. Температура замерзания не выше - 8º С. Срок годности при температуре хранения 20º С до 5 лет.

Пенообразователь ПО-1Д. Представляет собой пенообразователь ПО-1 на основе детергента Д, получаемого сульфированием сернистым газом фракции керосина с температурой кипения 150-300ºС. Образующиеся натриевые соли алкиларил -нефтяных кислот разбавляются водой до концентрации 26-29% активного вещества. Температура замерзания пенообразователя ПО-1Д не выше - 3ºС. При использовании указанного раствора активного вещества в качестве пенообразователя для получения пены используется его 4-6%-ная концентрация. Условия хранения и срок годности аналогичны пенообразователю ПО-1.

Пенообразователь ПО-2А представляет собой водный раствор вторичных алкилсульфатов натрия, алкильный остаток которых содержит 8-18 атомов углерода, полученных сульфированием фракций α – олефинов с температурой кипения 100-320°С. Выпускается с содержанием активного вещества 30 ± 1%. На местах может применяться в разбавленном виде (одна часть товарного продукта на две части воды) при использовании дозирующей аппаратуры, рассчитанной на пенообразователь ПО-1. В этом случае для получения пены средней и низкой кратности используется водный раствор ПО-2А с концентрацией 6% по объему. Температура замерзания ПО-2А не выше -3°С.

Пенообразователь ПО-3А представляет собой водный раствор смеси натриевых солей вторичных алкилсульфатов, полученных сульфированием серной кислотой фракцией α – олефинов с температурой кипения 140-180 и 240-320°С, алкильный остаток который содержит 8-10 и 13-18 атомов углерода. В зависимости от исходного сырья пенообразователь содержит 26 ± 1% активного вещества. При использовании пеносмесителей, рассчитанных на пенообразователь ПО-1, пенообразователь ПО_3А необходимо разбавить водой 1:1 по объему. При этом для получения пены применяется 4-6%-ный раствор, причем меньшее значение концентрации применяется при тушении твердых веществ, большее – для тушения горючих и легковоспламеняющихся жидкостей. Температура замерзания пенообразователя не выше -3°С.

Пенообразователь ПО-6К, изготавливаемый из кислого гудрона при сульфировании гидроочищенного керосина, содержит 32% активного вещества. В технологию изготовления пенообразователя входит нейтрализация кислого гудрона раствором соды, разбавление водой, многократная отмывка раствора солей керосином, отстой полученного продукта с последующим его упариванием. Для получения пены средней кратности используется 6%-ный водный раствор пенообразователя ПО-6К. Температура хранения пенообразователя ПО-6К не выше -3°С. Требования к хранению и перевозке такие же, как к ПО-1.

Пенообразователь ПО-1С, предназначенный для тушения полярных жидкостей (спирта, эфира и т.п.), представляет собой пасту из рафинированного алкиларилсульфонта (РАС) с добавлением концентрированного раствора альгината натрия (3,5%) и высшего синтетического жирного спирта фракции С₁₀ – С₁₂ (1%). Для получения пены используется 10-12%-ный раствор пенообразователя. Пена средней кратности на основе пенообразователя ПО-1С применяется для тушения пожаров этилового спирта. Ее действие при доведении концентрации спирта до 70%, интенсивность подачи водного раствора ПО-1С при этом должна быть 0,3 л/с · м². При тушении этилового спирта пеной средней кратности из пенообразователя ПО-1, ПО-1Д, ПО-2А, ПО-3А, ПО-6К разбавление спирта производится до концентрации 50%. Температура замерзания пенообразователя -4°С.

Пенообразователь ПО-ЗАИ («Ива») предназначен для получения пены низкой, средней и высокой кратности. Представляет собой прозрачную жидкость, содержащую 25% синтетического поверхностно-активного вещества и ингибитор коррозии. Температура замерзания пенообразователя -2°С. Для получения пены используется 3%-ный раствор. Отличительной особенностью пенообразователя и его растворов является низкая коррозионная активность по отношению к емкостям из малоуглеродистой стали. Может как в виде концентрата, так и в виде рабочих растворов. При замерзании и оттаивании не теряет пенообразующих свойств. Растворы не обладают раздражающим действием на организм человека.

Пенообразователь «Сампо» также применяется для получения пены низкой, средней и высокой кратности с повышенной огнегасительной способностью. В его состав входит около 20% синтетического поверхностно-активного вещества, 15% стабилизатора, 10% антифризной добавки и 0,1% вещества, снижающего коррозионное действие состава. Для получения пены используется 6%-ный раствор пенообразователя. Рекомендуется применять для тушения пожаров нефти, нефтепродуктов и других неполярных горючих жидкостей, а также резинотехнических изделий, древесины, волокнистых материалов. Он может использоваться также в стационарных и передвижных системах пожаротушения для защиты технологических установок, для объемного тушения в подвалах, кабельных тоннелях, машинных отделениях кораблей. Температура застывания -10°С. Храниться при температуре окружающей среды 5-40°С.

Пенообразователь ПО-6 изготавливается из технической крови крупнорогатого скота (100 частей), едкого натра (4,5 части), серной кислоты (20 частей), железа закисного сернокислого (10 частей) и фтористого натрия технического (4 части). Он представляет собой жидкость темного красновато-коричневого цвета без осадка, посторонних включений, запаха гнилостного разложения. Для получения пены используются 6%-ные водные растворы пенообразователя ПО-6 (пены низкой кратности). Пенообразователь ПО-6 устойчив к тепловым воздействиям. После внедрения пенообразователей на основе поверхностно-активных веществ белковый пенообразователь ПО-6 перешел в резервное средство пожаротушения.

Пенообразователь ПО-11 представляет собой 30%-ный водный раствор вспомогательных веществ ОП-7 или ОП-10, состоящих из смеси полиэтиленгликолевых эфиров моно- и диалкилфенолов. При приготовлении пенообразователя ОП-7 (ОП-10) растворяется в воде, температура которой 50-60°С. Непосредственно в качестве пенообразователя ОП-7 и ОП-10 не применяются вследствие высокой вязкости. Нормативная интенсивность подачи водного раствора пенообразователя ПО-11 составляет 0,3-0,35 л/с · м². Тушение пожаров пеной на основе ПО-11 допускается на площади до 100 м², при этом водорастворимые продукты следует разбавлять до концентрации 65%. Пенообразователь ПО-11 применяется для получения пены низкой кратности и подается из стволов ВПС и СВПМ в 12%-ной концентрации.

Пенообразователь ТЭАС – жидкий концентрат на основе триэтаноламиновых солей первичных алкилсульфатов. Применяют как пенообразователь общего назначения в 4%-ной концентрации для получения огнетушащей пены низкой, средней и высокой кратности.

также используются следующие виды пенообразователей

Наименование	Температура застывания, не выше	Концентрация рабочего раствора, объемных % в пресной воде	Срок хранения, лет	Применение
ПО-6A3F	–8°С	6%	2	общего применения, плёнкообразующий пенообразователь
ПО-3НП	–3°С	3%	4	общего применения для стационарных систем
ПО-6НП	–8°С	6%	5	для передвижных средств пожаротушения
ПО-6ТС	–3°С	6%	1	общего применения
ПО-6ЦТ	–8°С	6%	1	обладает повышенной огнетушащей способностью
МОРПЕН	–10°С	6%	3	работает с пресной и морской водой

Нормативная интенсивность подачи водных растворов пенообразователей при тушении нефтепродуктов с температурой вспышки 28°С и ниже пеной средней кратности составляет 0,08 л/с · м², для нефти и остальных нефтепродуктов – 0,05 л/с · м², а при тушении нефтепродуктов пеной низкой кратности – 0,1-0,15 л/с · м².

Пенообразователи могут применяться также в качестве смачивателей при тушении твердых материалов. При этом используются водные растворы (% об.): ПО-2А-1,0; ПО-3А -1,5; ПО-1, ПО-1Д-4,0; ПО-6, ПО-6К-6,0; ПО-1С-8,0; ПО-11-9,0. Применение морской воды для приготовления растворов смачивателей не оказывает влияние на их качество. Интенсивность подачи водных растворов пенообразователей в качестве смачивателей составляет 0,05 л/с · м².

Смачиватели. Тушение пожаров водными растворами (0,1…1%) смачивателей значительно повышает эффект использования воды. Она быстрее и легче проникает в массу горящих веществ или смачивает большую площадь. В пожарной охране наиболее широко применяют серийно выпускающиеся сульфанол НП-1, сульфанол НП-3, смачиватель НБ.

Сульфанол НП-1 (алкиларилсульфонат) – светло-желтый порошок, получают синтезом ароматических углеводородов (бензола, нафталина) с последующим сульфированием и нейтрализацией алкилбензолсульфокислот. Оптимальная массовая концентрация в воде 0,3%, т.е. 0,003 кг на 1 л воды (3 кг на 1 м³ воды).

Сульфанол НП-3 получают алкилированием бензола олефинами, полученными при крекинге парафинов с последующим сульфированием и нейтрализацией алкилбензолсульфокислот. Растворимость в воде несколько ниже, чем НП-1. Оптимальная массовая концентрация НП-3 в воде 0,3% (как и НП-1).

Смачиватель НБ (некаль) - (дибутилнафталин сульфонат) получают из нафталина и бутилового спирта. Он относится к группе алкиларилсульфонатов. Оптимальная массовая концентрация в воде 0,75%, т.е. в 1м³ воды содержится 7,5 кг смачивателя НБ.

В качестве смачивателей используют алкилсульфонаты (типол), синтазол Д-3С (оксиэтилированный изододецилсульфат натрия), а также все пенообразователи в малых (до 1%) концентрациях в воде.

Хранение пенообразователей. Материал емкостей оказывает довольно большое влияние на качество и сроки хранения пенообразователей в результате взаимодействия их со стенками тары. Использование железобетонных емкостей для длительного хранения пенообразователей и особенно их рабочих водных растворов не рекомендуется. Емкость из углеродистой стали марки Ст3 через некоторое время также ухудшают качество пенообразователей из-за образования окислов железа. Сроки годности пенообразователей при температуре 20°С в емкостях из стали Ст3 для ПО-1, ПО-1Д, ПО-6К составляют не менее 5 лет, ПО-2А, ПО-3А – 4 года.

Наиболее подходящими материалами для изготовления емкостей под пенообразователь являются нержавеющая сталь и полиэтилен. В условиях длительного хранения требуется соблюдать рекомендуемую температуру. Незначительная примесь нефтепродуктов к потере пенообразующих свойств пенообразователей. Смешивание пенообразователей также снижает огнегасительный эффект. При хранении допускается смешивание пенообразователей ПО-1, ПО-1Д, ПО-6К. Замерзание пенообразователей не ухудшает их свойств. Замерзший пенообразователь перед применением разогревается до полного разжижения.

Методы испытаний пенообразователей. Анализ качества пенообразователей проводится путем изучения их свойств: цвета, наличия посторонних включений и осадка, кратности и стойкости полученной пены, реакции среды (рН).

В лабораторных условиях для определения осадка предварительно отфильтрованный при температуре 20-40°С пенообразователь заливается в цилиндре емкостью 250-500 мл и выдерживается при температуре 3 ± 2°С в течении 24ч. Осадок и посторонние включения не допускаются.

Кратность и стойкость пены определяется на приборе «Размельчитель тканей» типа РТ-1. В стакан заливается следующее количество пенообразователя (см³): ПО-2А – 0,7; ПО-3А – 1,0; ПО-1, ПО-1Д или ПО-6К – 2,0; ПО-6 – 4,0; ПО-11, ПО-1С – 10. взятое количество пенообразователя доводится дистиллированной водой до объема 100 см³. Включают прибор, и раствор перемешивается в течении 30 с. Число, показывающее отношение полученного объема пены к 100 см³ раствора, является показателем кратности.

Не останавливая секундомер, наблюдают до тех пор, пока из пены выделится 50% жидкости (отсека). Показателем пены является время выделения 50% (50 см³) раствора пенообразователя, взятого для получения пены, за вычетом 30с, необходимых для пенообразования.

Кратность и стойкость пены проверяются 3-4 раза, после чего вычисляется среднеарифметическое значение.

При определении стойкости пены на спирте в два стеклянных стакана диаметром 67 ± 2 мм наливается по 50 мл этилового спирта и на его поверхность наносится пена в количестве 50-70 мл, полученная из соответствующего раствора пенообразователя на приборе РТ-1. После этого по секундомеру определяется время с момента нанесения пены на спирт до ее разрушения, при этом стеклянной палочкой производят разравнивание пены по поверхности спирта. Окончательный результат определяется как среднеарифметическое значение после трех замеров.

Для проверки кратности пены с помощью стволов ГПС или СВПМ (для пенообразователей ПО-6, ПО-11) приготавливается раствор пенообразователя требуемой концентрации (500 – 1000 л). Через 10-15 с (после получения устойчивой струи пены) ее собирают в свободную емкость, размер которой выбирается в зависимости от типа имеющихся весов. Взвешиванием (с точностью ± 100 г) определяется масса собранной пены.

Кратность пены устанавливается отношением ее объема в емкости к объему раствора пенообразователя, численно равному пене. Окончательный результат принимается как среднеарифметическое трех-четырех измерений.

Реакцию среды (рН) определяют рН-метром любого типа.

При снижении указанных показателей ниже уровня их по ГОСТу или техническим условиям на 20% пенообразователь выбраковывается, оформляется соответствующим актом и может быть использован в качестве смачивателя.

Определение содержания в пенообразователях поверхностно-активных веществ производится по методам, указанным в «Инструкции по применению, хранению, транспортированию и проверке качества пенообразователей».

Меры безопасности. При работе с пенообразователями и их рабочими растворами необходимо обеспечить защиту глаз, используя защитные очки или щитки. В случаях попадания пенообразователей и их растворов на слизистую оболочку глаз для их промывки применяются физиологически раствор, 2%-ный раствор борной кислоты, чистая вода. Для защиты кожных покровов рук следует надевать рукавицы и непромокаемую одежду.

Пеносмесители. Для получения водных растворов пенообразователей в пожарной технике применяют специальные устройства – пеносмесители. Все они являются струйными насосами.

В настоящее время промышленность выпускает три вида переносных пеносмесителей: ПС-1, ПС-2 и ПС-3, аналогичных по конструкции и различающихся только размерами и технической характеристикой. Пеносмеситель состоит из корпуса. В котором расположено сопло, направленное через рабочую камеру на входное отверстие диффузора. Струя воды, проходя через сопло в диффузор, создает в рабочей камере разряжение. Под действием разряжение во всасывающий шланг из емкости (бочки, бака, цистерны) пенообразователь поступает в рабочую камеру, где и смешивается с водой, образуя пенообразующий раствор.

И спытания пеносмесителя на прочность материала и герметичность соединений производят гидравлическим давлением 1,5 МПа (15 кгс/см²), при этом просачивание воды в течении 1 мин не допускается.

Дозировку пеносмесителя производят водой при напоре перед пеносмесителем 0,7 МПа (7 кгс/см²) и подпоре 0,45 МПа (4,5 кгс/см²). Подсасывание воды определяют по мерной емкости. При этом полученный расход подсасываемой воды умножают

на 0,86 – коэффициент разности вязкости воды и пенообразователя ПО-1 ПС-2, ПС-1

(при использовании пенообразователей иных типов коэффициент может быть другим, что требуется определить расчетом).

Для нормальной работы емкость с пенообразователем должна быть на уровне смесителя или несколько выше (но не превышать высоты 2 м).