TCVN 10319 - Thử nghiệm tính năng chống cháy của vật liệu chế tạo đầu máy và toa xe

TCVN 10319 : 2014 Mục lục Lời nói đầu Phạm vi áp dụng Tiêu chuẩn viện dẫn Thuật ngữ định nghĩa Phân cấp tính chống cháy vật liệu Phân cấp phản ứng cháy vật liệu Phân cấp sinh khói vật liệu 11 Phương pháp thử nghiệm 13 7.1 Thử nghiệm đốt cháy đánh lửa điện 13 7.2 Thử nghiệm xạ 16 7.3 Thử nghiệm cháy lan lửa mẫu thử 20 7.4 Thử nghiệm xạ nhỏ giọt 21 Phụ lục A: Phân cấp tính chống cháy vật liệu 24 Phụ lục B: Thiết bị thử nghiệm xạ 27 Phụ lục C: Thiết bị thử nghiệm đốt cháy đánh lửa điện 34 Phụ lục D: Thiết bị thử nghiệm cháy lan lửa thử nghiệm xạ nhỏ giọt 36 TCVN 10319 : 2014 Lời nói đầu TCVN 10319 : 2014 Cục Đăng kiểm Việt Nam biên soạn, Bộ Giao thông vận tải đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn – Đo lường – Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học Công nghệ công bố TCVN 10319 : 2014 xây dựng sở tham khảo tiêu chuẩn TB 2639-1995 Trung Quốc TCVN 10319 : 2014 TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 10319:2014 Phương tiện giao thông đường sắt –Thử nghiệm tính chống cháy vật liệu chế tạo đầu máy toa xe Railway vehicles – Fire-resistance behaviour testing methods of Rolling stock materials Phạm vi áp dụng Tiêu chuẩn quy định phân cấp tính chống cháy, phân cấp phản ứng cháy, phân cấp sinh khói phương pháp thử nghiệm tính chống cháy vật liệu phi kim loại sử dụng đầu máy toa xe Tiêu chuẩn áp dụng cho vật liệu phi kim loại sử dụng cabin tài xế loại phương tiện chuyên dùng để kiểm tra, thi công bảo dưỡng đường sắt Tiêu chuẩn viện dẫn TCVN 6613: Thử nghiệm cáp điện cáp quang điều kiện cháy IEC 61034-1: Measurement of smoke density of cables burning under defined conditions - Part 1: Test apparatus (Độ nồng độ khói dây cable cháy điều kiện xác định – Phần 1: Thiết bị thử nghiệm) IEC 61034-2: Measurement of smoke density of cables burning under defined conditions - Part 2: Test procedure and requirements (Độ nồng độ khói dây cable cháy điều kiện xác định – Phần 2: Quy trình thử nghiệm yêu cầu) Thuật ngữ định nghĩa Tiêu chuẩn áp dụng thuật ngữ định nghĩa sau: 3.1 Tính chống cháy vật liệu (Fire-resistance behaviour of materials) Sự biến đổi vật liệu trình cháy biểu dạng bốc cháy, bốc khói, phát sinh loại khí, tính học, đặc tính cách điện… 3.2 Phản ứng cháy vật liệu (Fire reaction of materials) TCVN 10319 : 2014 Khả dễ không dễ bắt lửa vật liệu Phản ứng cháy vật liệu xét đến tính dễ cháy cháy lan lửa vật liệu mà không bao gồm khói phát khuếch tán khí độc vật liệu bốc cháy 3.3 Cấp tính chống cháy vật liệu (fire-resistance behaviour level of materials) Cấp tính chống cháy phân loại theo đặc tính phản ứng cháy khả sinh khói vật liệu 3.4 Cấp phản ứng cháy vật liệu (Fire reaction level of materials) Cấp phản ứng cháy vật liệu phân loại theo khả dễ cháy cháy lan lửa, khơng bao gồm khí độc hại khói phát 3.5 Cấp sinh khói vật liệu (Smoke level of materials) Cấp sinh khói phân loại theo nồng độ khói phát sinh chất khí độc hại vật liệu cháy Phân cấp tính chống cháy vật liệu 4.1 Phân cấp tính chống cháy dựa vào phản ứng cháy vật liệu chia thành cấp theo hướng giảm dần khả chống cháy sau: Cấp M0, M1, M2, M3, M4: phủ, vật liệu tấm, màng mỏng, sản phẩm dệt, mỏng Cấp A, B, C, D: dây dẫn điện cáp điện Cấp NC điều kiện thử nghiệm quy định, vật liệu cấp NC có khả chống cháy thấp trường hợp làm vật liệu chế tạo toa xe khách cabin tài xế 4.2 Cấp sinh khói vật liệu chia thành cấp theo hướng tăng dần khả sinh khói sau: cấp F0, F1, F2, F3, F4, F5 4.3 Sự lựa chọn cấp tính chống cháy vật liệu dùng cho phận đầu máy toa xe cabin máy chuyên dùng phải phù hợp yêu cầu hình vẽ quy định Bảng 4.4 Phương pháp lựa chọn: Theo Hình đến Hình 18 Phụ lục A a) Mỗi hình vẽ bao gồm 36 vuông nhỏ, ô vuông nhỏ đại diện cho cấp vật liệu b) Hình đến Hình 18 biểu thị cấp yêu cầu chủng loại vật liệu Ô màu trắng biểu thị cấp cho phép sử dụng; Ô chấm đen biểu thị cấp cấm dùng; Ơ chấm đen có gạch chéo “X” biểu thị cấp tạm thời cho phép sử dụng TCVN 10319 : 2014 Bảng – Lựa chọn tính chống cháy vật liệu chế tạo đầu máy toa xe Số TT Bộ phận sử dụng Hình (phụ lục A) 5/8(1) Sàn, mặt sàn Vật liệu dùng phận khác giá xe Tấm thành bên, vách ngăn, mặt trang trí, cửa xe Vật liệu dùng phận khác thành bên 5 Bàn khung cửa sổ Vật liệu dùng phận mui xe Chụp đèn Ghế ngồi Khung xương phi kim loại Vải trang trí Vật liệu đệm đàn hồi Lớp bảo vệ vật liệu đệm Lớp bọc vật liệu đệm Chăn, ga, gối, đệm giường nằm 10 Rèm cửa sổ 11 Rèm che nắng 12 Vật liệu làm kín chỗ nối xe 13 Vật liệu làm kín chỗ nối cửa vào cửa sổ xe 11 14 Vật liệu cách nhiệt thơng gió điều hòa 14 15 Dây dẫn điện cáp điện xe 17 16 Dây dẫn điện cáp điện xe 18 17 Vật liệu để chế tạo phận khác bên ngồi xe 13 18 Khung che gió đầu xe cao su 19 Lớp phía vật liệu nhiều lớp 10 20 Bộ phận sử dụng bên ngồi xe có tổng trọng khơng lớn 300 g vật liệu phi 12 kim loại (1) Hình áp dụng cho toa xe giường nằm, loại toa xe khác theo yêu cầu Hình TCVN 10319 : 2014 Phân cấp phản ứng cháy vật liệu 5.1 Vật liệu chia làm cấp M0, M1 M2, M3, M4 theo hướng giảm dần khả chống cháy 5.2 Phân cấp vật liệu mềm có chiều dày nhỏ mm Phân cấp vật liệu mềm có chiều dày nhỏ mm từ cấp M1 đến M4, theo kết thử nghiệm đốt cháy đánh lửa điện quy định 7.2, thử nghiệm cháy lan quy định 7.3 thử nghiệm xạ nhỏ giọt quy định 7.4 5.2.1 Vật liệu mềm phân vào cấp M1 thử nghiệm đạt kết đây: a) Thử nghiệm đốt cháy đánh lửa điện Trong trình thử nghiệm, sau ngắt nguồn lửa, thời gian cháy không vượt giây, không sinh điểm cháy lan, không rơi nhỏ giọt (khơng xét đến cháy tàn dư) Nếu có rơi nhỏ giọt phải làm thử nghiệm xạ nhỏ giọt b) Thử nghiệm xạ nhỏ giọt Khi làm thử nghiệm xạ nhỏ giọt, vật rơi nhỏ giọt khơng cháy phân vào cấp M1; vật rơi nhỏ giọt cháy phân vào cấp M2 c) Nếu thử nghiệm đốt cháy đánh lửa điện vịng 20 giây, mẫu thử bị cháy thủng, phân cấp theo quy định 5.4 5.2.2 Khi không phù hợp yêu cầu cấp M1, vật liệu phân vào cấp M2 thu kết đây: a) Thử nghiệm đốt cháy đánh lửa điện Vật liệu cháy lan có lửa khơng có lửa có trị số trung bình chiều dài cháy lan nhỏ 350 mm Nếu có rơi nhỏ giọt phải làm thử nghiệm xạ nhỏ giọt b) Thử nghiệm xạ nhỏ giọt Tiến hành thử nghiệm xạ nhỏ giọt, có vật rơi nhỏ giọt khơng bốc cháy phân vào cấp M2; có vật rơi nhỏ giọt bốc cháy phân vào cấp M3 5.2.3 Khi không phù hợp yêu cầu cấp trước, vật liệu phân vào cấp M3 thử nghiệm đạt kết sau a) Thử nghiệm đốt cháy đánh lửa điện Vật liệu cháy lan có lửa khơng có lửa có trị số trung bình chiều dài cháy lan từ 350 mm đến 600 mm, chiều rộng trung bình vết cháy lan phải lớn 90 mm Nếu có rơi nhỏ giọt phải làm thử nghiệm xạ nhỏ giọt b) Thử nghiệm xạ nhỏ giọt Làm thử nghiệm xạ nhỏ giọt, có vật rơi nhỏ giọt khơng bốc cháy phân vào cấp M3; có vật rơi nhỏ giọt bốc cháy phân vào cấp M4 TCVN 10319 : 2014 5.2.4 Vật liệu mềm chưa phân vào cấp M1, M2, M3 phân vào cấp M4 thử nghiệm đạt kết sau: Tiến hành thử nghiệm cháy lan quy định 7.3, tốc độ cháy lan lửa nhỏ mm/s 5.3 Phân cấp vật liệu cứng với loại độ dày vật liệu mềm độ dày lớn mm 5.3.1 Đối với vật liệu cứng với loại độ dày vật liệu mềm độ dày lớn mm, cần thử nghiệm xạ theo quy định 7.1 Dựa vào kết thử nghiệm xạ, phân cấp vật liệu từ M1 đến M4 phải vào số: thời gian bắt cháy, hệ số chiều cao trung bình lửa, hệ số lửa dài hệ số phát nhiệt tự cháy 5.3.2 Định nghĩa số 5.3.2.1 Thời gian bắt cháy i: i 1000 1000  15t1 15t2 (1) Trong đó: t1 t2 thời gian bắt cháy mặt mẫu thử, đơn vị giây; Nếu hai mặt khơng cháy, thời gian t vô 5.3.2.2 Hệ số chiều cao trung bình lửa S, 1/140 tổng chiều cao lửa lớn nhất, đơn vị đo cm, đo khoảng thời gian 30 giây Hệ số hệ số để phân cấp, trị số giới hạn sau: S = 0,20 S = 1,0 S = 5,0 5.3.2.3 Hệ số lửa dài h, 1/20 giá trị lớn số trị số chiều dài lớn lửa, lấy đơn vị cm CHÚ THÍCH: chiều dài lớn lửa độ dài lớn riêng lửa đo 30 giây 5.3.2.4 Hệ số phát nhiệt tự cháy C, đơn vị tích độ Celsius phút (oC.min), tức 1/120 diện tích hình tạo đường cong chênh lệch nhiệt độ đường thẳng nhiệt độ trung bình đạt xạ làm việc liên tục trình thử nghiệm 5.3.2.5 Căn để phân cấp trị số trung bình tính tốn hệ số tìm lần thử nghiệm Yêu cầu cụ thể hệ số i, S, h, C theo quy định 5.3.3 đến 5.3.6 tiêu chuẩn 5.3.3 Khi hệ số i, S, h mục 5.3.2 không (0), hệ số phát nhiệt tự cháy C < 1, vật liệu cứng với loại độ dày vật liệu mềm có chiều dày lớn mm phân vào cấp M1 Nếu vật liệu không bắt cháy lại nhanh bị cháy thủng phân cấp theo quy định 5.4 5.3.4 Vật liệu cứng với loại độ dày vật liệu mềm có chiều dày lớn mm mà chưa phân vào cấp M1, phân vào cấp M2 kết thử nghiệm đạt sau: - S < 0,20; h < 1; C < 1; i có hệ số bất kỳ; TCVN 10319 : 2014 5.3.5 Cả hệ số có giá trị nhỏ Vật liệu cứng với loại độ dày vật liệu mềm có chiều dày lớn mm mà chưa phân vào cấp M1, M2 phân vào cấp M3 theo điều kiện đây: - S < 1; h < 1,5; C < 1; i có hệ số bất kỳ; - S < 5; h < 2,5; C < 2,5; i < 5.3.6 Vật liệu cứng với loại độ dày vật liệu mềm có chiều dày lớn mm mà chưa phân vào cấp M1, M2, M3, thử nghiệm theo quy định mục 7.3, có tốc độ cháy lan lửa nhỏ mm/s phân vào cấp M4 5.3.7 Phân cấp cho vật liệu trang trí khơng cháy nhiều lớp, dày đồng chất a) Làm lần thử nghiệm xạ, lần làm thử nghiệm chất khí từ mối ghép mẫu thử không bốc cháy phân vào cấp M1 b) Nếu chất khí mối ghép mẫu thử bốc cháy phân vào cấp M2 5.3.8 Trong trình thử nghiệm xạ, vật liệu chưa bắt cháy mà nhanh chóng bị cháy thủng, phải làm thử nghiệm cháy lan lửa quy định 7.3 5.4 Phân cấp theo điều kiện đặc biệt 5.4.1 Khi thử nghiệm cháy lan, sau bỏ nguồn lửa gây cháy, khơng có lửa tiếp tục cháy mẫu vật liệu phân vào cấp M1 5.4.2 Khi thử nghiệm cháy lan, sau bỏ nguồn lửa gây cháy, thời gian lửa cháy mẫu thử nghiệm nhỏ giây, lửa cháy lan không rõ ràng vật liệu phân vào cấp M2 5.4.3 Khi thử nghiệm cháy lan, sau bỏ nguồn lửa gây cháy, thời gian lửa cháy mẫu thử nghiệm lớn giây, lửa cháy lan khơng rõ ràng vật liệu phân vào cấp M3 Khi thử nghiệm cháy lan, phát sinh rơi nhỏ giọt mẫu thử phải làm thử nghiệm xạ nhỏ giọt Khi làm thử nghiệm xạ nhỏ giọt, có phát sinh nhỏ giọt bị bốc cháy vật liệu phân vào cấp M3 5.4.4 Vật liệu chưa phân cấp M1, M2, M3, phân cấp M4 thử nghiệm đạt kết sau: - Nếu kết thử nghiệm không phù hợp với cấp M1, M2, M3; - Khi thử nghiệm cháy lan lửa, quan sát tượng cháy lan liên tục vị trí đường 250 mm (Hình D.1) tốc độ cháy nhỏ mm/s 5.4.5 Vật liệu cứng vật liệu mềm có chiều dày lớn mm, thử nghiệm theo quy định 7.1 mà xuất tình trạng biến dạng nóng chảy phải tiếp tục làm thử nghiệm xạ nhỏ giọt Nếu thử nghiệm vật rơi nhỏ giọt khơng bị bốc cháy, phân cấp theo kết thử nghiệm 7.1, ngược lại phân vào cấp M4 5.5 Vật liệu có tính chống cháy cấp M0 5.5.1 Vật liệu phân cấp M0 phù hợp với điều kiện đây: 10 TCVN 10319 : 2014 - Phù hợp với điều kiện phân vào cấp M1; - Vật liệu phát nhiệt lượng đo theo quy định tiêu chuẩn liên quan thấp 2,5 MJ/kg 5.5.2 Vật liệu lớp bề mặt mỏng (như sơn) phân vào cấp M1, phân vào cấp Mo mặt ngồi phát nhiệt lượng khơng vượt yêu cầu đây: - Sử dụng phịng, nhiệt lượng phát mặt ngồi nhỏ 2,1 MJ/m2 - Sử dụng ngồi phịng, nhiệt lượng phát mặt nhỏ 3,35 MJ/m2 5.5.3 Trong vật liệu nhiều lớp, có lớp dễ cháy mặt mặt trong, cho phép phân vào cấp M0 phù hợp điều kiện đây: 5.6 - Phù hợp điều kiện phân cấp M1; - Nhiệt lượng phát mặt lớp dễ cháy nhỏ 2,1 MJ/m2; - Nhiệt lượng phát vật liệu nhiều lớp nhỏ 2,5 MJ/kg Phân cấp tính chống cháy dây dẫn điện cáp điện Dây dẫn điện cáp điện thử nghiệm theo tiêu chuẩn TCVN 6613, lấy kết thử nghiệm chia làm cấp A, B, C, D NC theo hướng giảm dần khả chống cháy, xem Bảng 2: Bảng – Phân cấp tính chống cháy dây dẫn điện cáp điện Cấp Kết thử nghiệm A Bộ phận vượt ngồi phần thân lị khơng bị cháy, không bị hư hỏng B Bộ phận vượt ngồi phần thân lị có chiều dài bị hư hỏng không lớn 50 mm C Bộ phận vượt ngồi phần thân lị có chiều dài bị hư hỏng từ 50 mm đến 300 mm D NC Chiều dài bị hư hỏng chưa vượt đầu ống dẫn lửa Chiều dài bị hư hỏng vượt đầu ống dẫn lửa Phân cấp sinh khói vật liệu 6.1 Quy định chung Khi vật liệu cháy, việc đo thử nồng độ khói tiến hành theo phương pháp quy định tiêu chuẩn IEC 61034-1 IEC 61034-2 Khi tính nồng độ khói phải làm thử nghiệm tình cháy khác nhau: có lửa khơng có lửa Mỗi tình thử nghiệm phải tiến hành lặp lại lần, lần dùng mẫu thử mới, từ tính mật độ quang học riêng lớn Dm trị số truyền sáng khói VOF4 phút đầu thử nghiệm Trị số Dm VOF4 trị số trung bình kết thu lần đo tính điều kiện Đối với dây dẫn điện cáp điện, lấy mẫu theo độ lớn đường kính ngồi nó: 11 TCVN 10319 : 2014 a) Khi đường kính ngồi dây dẫn cáp điện khơng lớn 25,4 mm Mẫu thử hợp thành đoạn dây dài 76 mm đặt thẳng song song, số lượng đoạn dây tỉ lệ 76 chia cho đường kính ngồi dây dẫn, làm trịn; b) Khi đường kính ngồi dây dẫn cáp điện lớn 25,4 mm, bỏ lớp vỏ bọc dây để thử nghiệm 6.2 Tính độc hại chất khí a) Phân tích tính chất độc hại chất khí đánh giá theo nồng độ tới hạn khí độc chứa chất khí Nồng độ tới hạn khí độc chứa chất khí gọi tắt “cc” đơn vị mg/m3 Nồng độ tới hạn khí độc chứa chất khí nồng độ lớn mà người thời gian 15 phút chịu đựng được, khơng nguy hiểm đến tính mạng Nồng độ tới hạn loại khí độc liệt kê Bảng Bảng – Nồng độ tới hạn loại khí độc b) Chất khí Nồng độ tới hạn cci (mg/m3) CO 1750 CO2 90000 HCl 150 HBr 170 HCN 55 HF 17 SO2 260 Phương pháp thử nghiệm phân tích tính độc hại chất khí tiến hành nhiệt độ 600 C, dây dẫn cáp điện tiến hành nhiệt độ 800 oC c) Tính tốn kết Giả thiết hàm lượng khí độc (CO, CO2, HCl, HBr, HCN, HF, SO2) ti, đơn vị mg khí độc / mg vật liệu Từ tỷ số ti nồng độ tới hạn cci tính số tính độc hại tương ứng I.T.C: I T C  100 ti cci (2) Đối với dây dẫn cáp điện, để biểu thị trọng lượng tương đối vỏ bọc dây, số tính độc hại tính tốn công thức đây: I.T.C vỏ bọc dây = I.T.C cáp điện x Trong đó: mi mt (3) mi – khối lượng đơn vị độ dài vỏ bọc dây; mt – khối lượng đơn vị độ dài cáp điện dây dẫn 12 TCVN 10319 : 2014 b) Đặt mẫu thử giá đỡ mẫu thử, lưới sợi thép giá thử phải rửa sạch; c) Lắp xạ, giá đỡ mẫu thử thiết bị chứa chất nóng chảy nhỏ giọt lên trụ đứng Bề mặt xạ xạ vị trí cách bề mặt mẫu thử 30 mm Thiết bị chứa chất nóng chảy nhỏ giọt chứa bơng sợi xen-lu-lơ vị trí cách phía lưới dây thép giá đỡ mẫu thử 300 mm Mỗi lần thử nghiệm phải thay sợi xen-lu-lô 7.4.3.3 Thử nghiệm Cấp nguồn điện, sau 45 phút, đưa xạ có mật độ dịng nhiệt ổn định đến vị trí tiêu chuẩn, đồng thời bấm đồng hồ để bắt đầu tính thời gian Nếu mẫu thử bị biến dạng nhiệt phải điều chỉnh chiều cao xạ để khoảng cách bề mặt xạ mặt mẫu thử 30 mm Nếu mẫu thử bốc cháy, sau giây bỏ xạ ra, chờ cho mẫu thử tắt lửa, lại đưa xạ trở lại vị trí ban đầu Yêu cầu phải lặp lại thao tác phút Sau phút thứ thử nghiệm: - Nếu mẫu thử tắt lửa (mẫu thử bốc cháy chưa bốc cháy phút thử nghiệm) đưa xạ đến vị trí ban đầu, tiến hành thử nghiệm đốt cháy thêm phút - Nếu mẫu thử bốc cháy, chờ sau lửa mẫu thử tắt, lại đưa xạ đến vị trí ban đầu, tiến hành thử nghiệm đốt cháy thêm phút 7.4.4 Ghi kết đo Ghi lại trình thử nghiệm đây: a) Q trình rơi giọt (nếu có), dù cháy hay khơng; b) Tình trạng cháy mẫu thử sợi, phát sinh cháy không thời gian, ghi lại thời gian cháy chiều dài lửa sợi xen-lu-lô 23 TCVN 10319 : 2014 Phụ lục A (Quy định) Phân cấp tính chống cháy vật liệu 24 TCVN 10319 : 2014 25 TCVN 10319 : 2014 26 TCVN 10319 : 2014 Phụ lục B (Tham khảo) Thiết bị thử nghiệm xạ Các kích thước tính mm Hinh B.1 – Buồng thử nghiệm xạ 27 ... bắt lửa vật liệu Phản ứng cháy vật liệu xét đến tính dễ cháy cháy lan lửa vật liệu mà không bao gồm khói phát khuếch tán khí độc vật liệu bốc cháy 3.3 Cấp tính chống cháy vật liệu (fire-resistance... 7.3 Thử nghiệm cháy lan lửa mẫu thử 7.3.1 Thử nghiệm áp dụng bổ sung cho loại vật liệu sau: a) Vật liệu cứng thử nghiệm xạ không bị đốt cháy bị xuyên thủng; b) Vật liệu mềm thử nghiệm đốt cháy. .. phép sử dụng TCVN 10319 : 2014 Bảng – Lựa chọn tính chống cháy vật liệu chế tạo đầu máy toa xe Số TT Bộ phận sử dụng Hình (phụ lục A) 5/8(1) Sàn, mặt sàn Vật liệu dùng phận khác giá xe Tấm thành