Испытание на тепловой взрыв в упаковке
Введение
Данное испытание проводят для определения потенциала теплового взрыва химической продукции в упаковке.
Приборы и материалы
Для проведения данного испытания необходимы следующие приборы и материалы:
- тара (не крупнее тары, необходимой для 50 кг химической продукции);
- химическая продукция;
- соответствующий нагревательный прибор (например, мощностью 2 кВт на 25 кг химической продукции);
- оборудование для измерения.
Процедура
Испытание проводят с упакованной химической продукцией в том состоянии и том виде, в каких она находится в обращении. Метод инициирования теплового взрыва состоит в как можно более равномерном нагреве химической продукции с помощью электрической нагревательной спирали, находящейся в упаковке. Поверхностная температура нагревательной спирали не должна быть настолько высокой, чтобы вызвать преждевременное воспламенение химической продукции. Может возникнуть необходимость в использовании нескольких нагревательных спиралей. Упаковку устанавливают на стенд в целях ее удержания в вертикальном положении. Включают систему нагрева и постоянно регистрируют температуру химической продукции. Скорость нагрева должна составлять около 60 °С/ч. Разница температур химической продукции в верхней и нижней частях упаковки должна быть как можно меньшей. Рекомендуется предусмотреть возможность дистанционного уничтожения упаковки в случае повреждения нагревательного прибора. Испытание проводят дважды, если только после первого испытания не произойдет взрыва.
Критерии испытания и метод оценки результатов
Осуществляют наблюдение за признаками взрыва испытуемой упаковки, о наличии которых свидетельствует разрушение упаковки. Полученные результаты действительны только для испытуемой упаковки.
Критерии испытания следующие:
"Да": | разрушение внутренней и/или наружной тары с образованием более трех фрагментов (за исключением нижней и верхней частей тары) свидетельствует о том, что испытуемая химическая продукция может привести к взрыву этой упаковки; |
"Нет": | отсутствие разрушения или разрушение с образованием не более трех фрагментов свидетельствует о том, что испытуемая химическая продукция не взрывается в упаковке. |
Примеры результатов
Примеры результатов испытания серии 7 для некоторой химической продукции приведены в таблице 12.
Таблица 12 - Примеры результатов испытания серии 7
Химическая продукция | Упаковка | Число осколков | Результат |
2,2'-Азоди-(изобутиронитрил) | 4G, 30 кг | Б. О.* | Нет |
трет-Бутилпероксибензоат | 1В1, 25 л | >30 | Да |
трет-Бутилпероксибензоат | 6HG2, 30 л | Б. О.* | Нет |
трет-Бутилперокси-2-этилгексаноат | 1В1, 25 л | >5 | Да |
трет-Бутилперокси-2-этилгексаноат | 6HG2, 30 л | Б. О.* | Нет |
трет-Бутилпероксиизопропилкарбонат | 1В1, 25 л | >80 | Да |
трет-Бутилпероксиизопропилкарбонат | 6HG2, 30 л | >20 | Да |
трет-Бутилпероксипивалат, 75% в растворе | 6HG2, 30 л | Б. О.* | Нет |
Дибензоилпероксид, 75% с водой | 4G, 25 кг | Б. О.* | Нет |
2,2-Ди-(трет-бутилперокси)бутан, 50% в растворе | 3Н1, 25 л | Б. О.* | Нет |
2,2-Ди-(трет-бутилперокси)бутан, 50% в растворе | 6HG2, 30 л | Б. О. * | Нет |
* "Б.О." означает "без осколков". | |||
4.1.8 Испытания серии 8
- на линии раздела, т.е. на поверхности упаковки (модель Семенова);
- внутри химической продукции (модель Франк-Каменцкого) или
- сочетанием этих двух элементов (модель Томаса).
Испытания серии 8 включают в себя процедуру и критерии, касающиеся теплоустойчивости химической продукции при температурах, при которых она находится в обращении, или касающиеся установления того, соответствует ли химическая продукция определению саморазлагающейся.
В настоящее время для этих целей используют методы, представленные в таблице 13.
Таблица 13 - Используемые методы испытаний для испытаний серии 5
Код испытания (серия, тип) | Название испытания | Подраздел |
8 а) | Испытание в целях определения ТСУР методом США* | 4.1.8.1 |
8 б) | Испытание на хранение в адиабатических условиях (ИАУ)** | 4.1.8.2 |
8 в) | Испытание на хранение в условиях аккумулирования тепла*** | 4.1.8.3 |
* Рекомендуемое испытание химической продукции, находящейся в упаковке. ** Рекомендуемое испытание химической продукции, находящейся в упаковке, контейнерах средней грузоподъемности для массовых грузов (КСГМГ) или цистернах. *** Рекомендуемое испытание химической продукции, находящейся в упаковках, КСГМГ или малых цистернах. | ||
Каждое испытание связано либо с хранением при установленной внешней температуре и наблюдением за любой инициированной реакцией, либо с хранением в условиях, близких к адиабатическим, и измерением скорости теплообразования в зависимости от температуры. Каждый из указанных методов применяют к твердой, жидкой и пастообразной химической продукции и дисперсиям.
Данный перечень испытаний не является исчерпывающим; могут быть использованы другие испытания, если с их помощью можно получить точное значение ТСУР упакованной химической продукции.
Если необходимо (ТСУР <50 °С для органических пероксидов, ТСУР <55 °С для саморазлагающейся химической продукции), контрольная и аварийная температуры могут быть определены на основе ТСУР в соответствии с таблицей 14.
Таблица 14 - Определение контрольной и аварийной температур
Тип сосуда | ТСУР* | Контрольная температура | Аварийная температура |
Одиночная тара и КСГМГ | <20 °С или ниже | На 20 °С ниже ТСУР | На 10 °С ниже ТСУР |
от >20 °С до 35 °С | На 15 °С ниже ТСУР | На 10 °С ниже ТСУР | |
выше 35 °С | На 10 °С ниже ТСУР | На 5 °С ниже ТСУР | |
Переносные цистерны | <50 °С | На 10 °С ниже ТСУР | На 5 °С ниже ТСУР |
* ТСУР упакованной для обращения химической продукции. | |||
Если химическую продукцию испытывают на предмет определения того, является ли она саморазлагающейся химической продукцией, то проводят испытания серии 8 или подходящее альтернативное испытание с целью определить, составляет ли ее ТСУР 
75 °С, если она находится в 50-килограммовой упаковке.
75 °С, если она находится в 50-килограммовой упаковке.Результаты, полученные для наиболее крупной упаковки, применимы к меньшим по размеру упаковкам аналогичной конструкции и из аналогичного материала, если теплопередача на единицу массы не меньше, чем для более крупной упаковки.
Условия испытаний:
- до проведения испытаний в целях определения ТСУР определяют эффект нагревания в ограниченном объеме (испытания серии 5). Следует принять меры безопасности, учитывающие возможность опасного разрушения испытательного сосуда и опасность, связанную с воспламенением вторичных топливовоздушных смесей и с выделением токсичных продуктов разложения. Химическую продукцию, способную детонировать, следует испытывать лишь после принятия особых мер предосторожности;
- выбранное испытание должно быть репрезентативным с точки зрения размера и материала упаковки. В случае выбора металлической тары, КСГМГ или цистерн может возникнуть необходимость в том, чтобы включить в опытный образец репрезентативное с точки зрения металла(ов) и площади контакта количество металла;
- особую осторожность следует проявлять при работе с образцами, которые были испытаны, так как в них могли произойти изменения, сделавшие их менее устойчивыми и более чувствительными. После испытания образцы следует как можно скорее уничтожить;
- образцы, которые были испытаны при определенной температуре и явно не прореагировали, могут быть использованы повторно лишь для пробных целей при условии принятия особых мер осторожности. Для определения фактической ТСУР следует использовать свежие образцы.
Если испытывают неполную упаковку, данные о теплоотдаче, используемые для определения ТСУР, должны быть типичными для упаковки, КСГМГ или цистерны. Значение теплоотдачи на единицу массы упаковки, КСГМГ или цистерны можно определить путем расчета (с учетом количества химической продукции, размеров упаковки, теплопередачи в химической продукции и теплопередачи через упаковку в окружающую среду) или путем измерения полупериода охлаждения упаковки, заполненной данной химической продукцией или какой-либо другой химической продукцией с аналогичными физическими свойствами. Значение теплоотдачи на единицу массы 
, Вт/кг·К, можно рассчитать на основе полупериода охлаждения 
, с, и удельной теплоемкости 
, Дж/кг·К, химической продукции по следующей формуле:
, Вт/кг·К, можно рассчитать на основе полупериода охлаждения , с, и удельной теплоемкости , Дж/кг·К, химической продукции по следующей формуле:
.Полупериод охлаждения можно определить путем измерения периода, за который разница между температурой образца и температурой окружающей среды уменьшилась в два раза. Например, в случае жидкостей тара может быть заполнена дибутилфталатом или диметилфталатом, который разогревается приблизительно до 80 °С. Воду использовать не следует, так как из-за испарения/конденсации могут быть получены ошибочные результаты. Падение температуры измеряют в центре упаковки в температурном интервале, включающем в себя предполагаемую ТСУР. Для масштабирования может оказаться необходимым постоянно контролировать температуру химической продукции и окружающей среды и затем использовать линейную регрессию для получения коэффициентов уравнения
,где 
- температура химической продукции, °С;
- температура химической продукции, °С;
- температура окружающего воздуха, °С;
[(начальная температура химической продукции) - (начальная температура окружающего воздуха)];
;
- время, с.Примеры показателей теплоотдачи для ряда типичных упаковок приведены в таблице 15, фактическое значение зависит от формы, толщины стенок, поверхностного покрытия и т.д. тары.
Таблица 15 - Значение теплоотдачи на единицу массы упаковок, КСГМГ и цистерн