На бытовом уровне нас окружает множество изделий из поливинилхлорида. И мы на личном опыте знаем, что они достаточно легко загораются, а при горении дают очень неприятный запах. Тем не менее именно из данного материала изготавливают изоляцию и оболочки кабелей, которые должны быть устойчивыми к огню. Естественно, для этой цели используются совсем другие сорта пластика. О том, какие к ним предъявляются требования, пойдет речь в статье.
Чистый поливинилхлорид (ПВХ) — это твердое вещество, которое достаточно сложно поджечь. Температура разложения равна +140 °C. При разложении ПВХ выделяет из себя хлористый водород, это довольно вредный для человека газ, который, кроме всего, вызывает коррозию. Тем не менее у данного материала есть важное преимущество — при отсутствии доступа кислорода горение в нем не распространяется.
Инженеры (как, впрочем, и обычные люди в быту) под ПВХ, как правило, подразумевают так называемый ПВХ-пластикат. Для того, чтобы пластик был гибким при комнатной температуре, в него добавляют специальные вещества, так называемые пластификаторы. И вот как раз именно они обычно становятся причиной распространения огня.
В то же время ПВХ по многим параметрам наилучшим образом подходит в качестве материала изоляции проводов и оболочек кабелей. Возможными альтернативами являются полиэтилен, резина и силикон. Но полиэтилен и резина еще хуже себя проявляют с точки зрения пожарной безопасности, а силикон хоть и превосходит по огнестойкости ПВХ, но недостаточно сопротивляется разрезам, да и стоит в несколько раз дороже.
Поэтому для кабелей, которые должны быть устойчивы к нагреву и возгоранию, в большинстве случаев используют ПВХ, предпринимая следующие меры:
- дозировка пластификаторов, оптимальная с точки зрения огнестойкости;
- применение сортов пластификаторов, более устойчивых к огню и нагреву, не выделяющих в больших количествах дым и токсичные вещества;
- добавление в ПВХ композиции антипиренов, т. е. веществ, снижающих горючесть и выделение вредных газов при нагреве.
Кислородный индекс
Для оценки горючести тех или иных материалов широко используется такой параметр, как кислородный индекс (КИ). Он определяется долей кислорода в окружающей атмосфере, при которой материал начинает поддерживать свечеобразное устойчивое пламенное горение. Речь идет о самостоятельном горении вертикально расположенного образца, поджигаемого сверху. Измерение параметра производится согласно ГОСТ 21793-76 «Пластмассы. Метод определения кислородного индекса». Значение КИ выражается в процентах, иногда также употребляют единицы, равные процентным пунктам.
В обычных условиях в воздухе содержится 21 % кислорода. Соответственно, вещества, имеющие КИ более 21 % (по другой методике — более 27 %), относятся к трудногорючим. Но следует иметь в виду, что речь идет именно о ситуации, когда материал подожгли и он продолжает самостоятельно гореть. Применительно к кабельной продукции распространена ситуация, когда элементы из ПВХ находятся под воздействием пламени от другого источника. Чем выше КИ, тем, как правило, материал дольше сопротивляется подобному воздействию. Вот почему ПВХ-композиции для проводов и кабелей должны иметь КИ, значительно превышающий значение 21 %.
Огнестойкие кабельные линии
Сама по себе устойчивость кабеля к действию огня еще не гарантирует, что готовое решение с его использованием будет огнестойким. Статья 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» гласит: «Кабельные линии и электропроводка систем противопожарной защиты, средств обеспечения деятельности подразделений пожарной охраны, систем обнаружения пожара, оповещения и управления эвакуацией людей при пожаре, аварийного освещения на путях эвакуации, аварийной вентиляции и противодымной защиты, автоматического пожаротушения, внутреннего противопожарного водопровода, лифтов для транспортировки подразделений пожарной охраны в зданиях и сооружениях должны сохранять работоспособность в условиях пожара в течение времени, необходимого для выполнения их функций и эвакуации людей в безопасную зону».
Данное положение было принято в 2012 г. Поэтому на огнестойкость для критически важных применений сейчас проверяют целую конструкцию, именуемую огнестойкой кабельной линией (ОКЛ), включающую в себя не только кабель, но и канал, в котором он проложен, а также средства крепления.
Минимальное время, которое ОКЛ должна сопротивляться пожару и сохранять работоспособность, составляет 15 мин., чтобы успеть безопасно вывести людей из здания. Класс огнестойкости ОКЛ обозначается комбинацией из буквы «E» и числа, равного количеству минут, в течение которых линия сохраняет работоспособность при пожаре.
Испытания ОКЛ производятся по ГОСТ 30247.0- 94 «Конструкции строительные. Методы испытания на огнестойкость. Общие требования». Согласно этому стандарту, в печи, где имитируется пожар, после 15 мин. температура должна на 718 °C превышать температуру окружающей среды. Т. е. составлять примерно +740 °C. Тем не менее требований к ПВХ выдерживать именно такую температуру не предъявляется, это просто физически невозможно, поскольку температура возгорания материала составляет около +500 °C. Конструкция кабель-несущего лотка должна замедлять проникновение тепла к кабелю, тем самым давая время на его нормальное функционирование. Иногда на кабель может быть дополнительно нанесено специальное покрытие, отражающее тепло. Все это позволяет кабелю «продержаться» 15 мин. и даже более.
ГОСТ на кабели с изоляцией и оболочкой из ПВХ
Провода и кабели, прокладываемые в зданиях и сооружениях, должны соответствовать нормам ГОСТ 31565-2012 «Кабельные изделия. Требования пожарной безопасности». Этот стандарт содержит общие требования для любых кабелей (включая слаботочные и оптические), в которых используются самые разные материалы. В нем, в частности, предписывается в обозначении марок кабелей, к которым предъявляются требования по части пожарной безопасности, указывать тип исполнения в соответствии с показателями опасности, приведенными в стандарте. Кабели, не допускающие распространения возгорания при групповой прокладке (когда кабели находятся ближе чем 30 см друг к другу), должны иметь буквы «нг» в маркировке, а после них в скобках — категория пожарной опасности, определяемая массой горючих веществ в пучке кабелей.
Более детально расписаны требования в ГОСТ 31996-2012 «Кабели силовые с пластмассовой изоляцией на номинальное напряжение 0,66; 1 и 3 кВ. Общие требования», разработанном на основе аналогичного стандарта Международной электротехнической комиссии.
В данном ГОСТ используется понятие ПВХ-пластикат пониженной пожарной опасности. Кабели с внешней оболочкой или защитным шлангом из ПВХ не должны распространять горение при одиночной прокладке, а при наличии в маркировке букв «нг» — и при групповой прокладке. При горении и тлении ПВХ в кабелях концентрация хлористого водорода в воздухе не должна превышать 140 мг/г. Значение показателя токсичности продуктов горения полимерных материалов для внутренней и наружной оболочек и защитного шланга кабелей исполнений «нг-LS», «нг-HF», «нг-FRLS» и «нг-FRHF» должно быть более 40 г/куб. м.
На токоведущие жилы наносится термический барьер из слюдяных лент, и уже поверх него — изоляция. Это необходимо, чтобы даже после полного сгорания изоляции из ПВХ не произошло короткого замыкания. Огнестойкость кабелей исполнений «нг-FRLS» и «нг-FRHF» устанавливают в технических условиях на кабели конкретных марок и выбирают из ряда: 90, 120, 180 мин.
ГОСТ 31996-2012 в п. 5.2.1.20 предписывает указывать в технических условиях на кабели конкретных марок материалы, из которых они изготовлены.
В сентябре 2021 г. в ГОСТ 31996-2012 были внесены изменения, касающиеся в том числе огнестойкости. В частности, дано определение термического барьера как диэлектрического слоя изоляционной системы огнестойкого кабеля, обеспечивающего сохранение функционирования кабеля при воздействии открытого пламени в течение заданного времени. Это определение не привязано к определенному материалу. Тем не менее неоднократные упоминания о слюдяной ленте не изъяты из ГОСТ даже в редакции от 2021 г. Поэтому в плане допустимого материала для термического барьера ничего не меняется.
Самое же главное изменение — толщина наружной оболочки из ПВХ пониженной пожарной опасности должна быть такой же, как предусмотрено данным ГОСТ для обычных сортов ПВХ. Ранее этот параметр определялся техническими условиями и по факту был обычно меньше заданного ГОСТ.
Требования ГОСТ Р 59707-2021
А как можно определить, чем отличается ПВХ пониженной пожарной опасности от обычного? Для этого существует ГОСТ Р 59707-2021 «Поливинилхлоридные пластикаты пониженной пожарной опасности для кабельных изделий. Общие требования», вступивший в силу в сентябре 2021 г. Данный стандарт определяет, в частности, свойства изоляционных материалов для кабелей, не распространяющих горение при групповой прокладке.
Минимальное значение КИ для изоляции установлено на уровне 28-32 %, в зависимости от типа пластиката. Минимальное значение данного параметра для наружных оболочек установлено для разных типов в пределах 32-40 %.
Изоляция, в зависимости от типа пластиката, должна иметь устойчивость к возгоранию ПВ-1 или ПВ-0. Для внешней оболочки допускается только устойчивость к возгоранию ПВ-0. Напомним, что ПВ-1 предусматривает, что образец материала после того, как при его испытании убрали от него горелку, дает пламя не более 30 с., а при ПВ-0 образец дает пламя не более 10 с.
В ГОСТ Р 59707-2021 нормируются токсичность выбросов и плотность дыма для ПВХ. Следует отметить, что данный ГОСТ нормирует содержание всех галогенных кислот, в то же время как ГОСТ 31996-2012 нормирует максимальную концентрацию хлористого водорода. При этом нормы на все галогенные газы вместе в ГОСТ Р 59707-2021 жестче, чем в ГОСТ 31996-2012 только по одному галогенному газу.
Выводы
Любые кабели с маркировкой «нг», имеющие изоляцию и оболочку из ПВХ, должны выпускаться из материалов, отвечающих требованиям ГОСТ Р 59707-2021. В том случае, если речь идет о кабелях на 0,66; 1 или 3 кВ переменного напряжения, частотой 50 Гц, действует еще и ГОСТ 31996- 2012. Он обязывает производителя указывать в технических условиях используемые материалы. Соответственно, запросив технические условиях у производителя или органов стандартизации (можно порекомендовать сайт ФГБУ Российский институт стандартизации), вы узнаете, соответствуют ли материалы нормам ГОСТ Р 59707-2021.
Если кабель не распространяет горение при групповой прокладке, то он заведомо не будет его распространять и в случае одиночной прокладки.
Кабели, не распространяющие горение лишь при одиночной прокладке, в обозначении категории пожарной опасности имеют «O1». Эта категория разрешена только в кабельных сооружениях и производственных помещениях.
Для кабелей, которые не обладают даже такой степенью огнестойкости, указывают «О2». Но следует иметь в виду, что для всех кабелей на 0,66; 1 и 3 кВ, согласно ГОСТ 31996-2012 при выполнении внешней оболочки из ПВХ, нераспространение горения при одиночной прокладке является обязательным требованием. Для жилых помещений категория «О2» в любом случае недопустима.
ГОСТ на ПВХ-пластикаты, обеспечивающие нераспространение огня при одиночной прокладке, отсутствует. Да и необходимости в нем нет при массовом выпуске и большом разнообразии ассортимента кабелей с маркировкой «нг».
В общем, если вы хотите иметь гарантии, что в кабеле или проводе применен ПВХ, пожаробезопасность которого регламентируется на уровне ГОСТ, лучше выбрать изделия с индексом «нг» в маркировке, даже если речь идет об одиночной прокладке. Если кабель рассчитан на напряжения 0,66; 1 и 3 кВ, следует ориентироваться еще и на соответствие нормам ГОСТ 31996-2012, о котором производитель должен заявить в технических данных на кабель.
И в любом случае помните — для критически важных применений, где требуется огнестойкость, сертифицируется не отдельно кабель, а вся кабельная линия. Качественная изоляция — очень важный, но не единственный параметр, влияющий на пожарную безопасность оборудования.
