Пенообразователи

Пенообразователь (пенный концентрат) — концентрированный водный раствор стабилизатора пены (поверхностно-активного вещества), образующий при смешении с водой рабочий раствор (п. 3.20 НПБ 304-2001; шире — определение пенообразователя). Классификацию пенообразователей устанавливает НПБ 304-2001, подслойное тушение нефти и нефтепродуктов — НПБ 203-98, проектирование установок пенного тушения — СП 485.1311500.2020; при закупке и в эксплуатации концентрат проверяют по НПБ 304-2001.

Действующая нормативная база

• 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности», ст. 8 — классы пожаров. Под класс пожара выбирается тип пенообразователя.
• НПБ 304-2001 — действует с 01.01.2002 и устанавливает классификацию, основные показатели, общие технические требования и методы испытаний пенообразователей (п. 1.2); нормы распространяются на все виды испытаний, включая сертификационные (п. 1.3).
• НПБ 203-98 — действует: пенообразователи для подслойного тушения пожаров нефти и нефтепродуктов в резервуарах, общие технические требования и методы испытаний.
• СП 485.1311500.2020 — действует с 01.03.2021: автоматические установки пожаротушения, нормы и правила проектирования. Пенному пожаротушению посвящён раздел 7 — установки пожаротушения пеной высокой кратности.
• Рекомендации «Порядок применения пенообразователей для тушения пожаров» (ВНИИПО, 1996) — действующий на сайте справочный документ (не нормативный правовой акт): состав марок, транспортирование и хранение, проверка качества, регенерация, утилизация. Показатели качества — также ГОСТ 4.99-83 (номенклатура показателей).
• ТР ЕАЭС 043/2017 «О требованиях к средствам обеспечения пожарной безопасности и пожаротушения» — вступил в силу 01.01.2020 (по данным Комиссии ЕЭК; карточки этого документа на сайте нет). Конкретная форма подтверждения соответствия пенообразователей этим регламентом здесь не называется — сверяйтесь с актуальными перечнями стандартов к регламенту.

Выбывшие документы, на которые до сих пор опираются закупки и проекты:

• ГОСТ Р 50588-93 «Пенообразователи для тушения пожаров. Общие технические требования и методы испытаний» — не действует: статус «Заменён», окончание срока действия — 01.09.2012. Заменён ГОСТ Р 50588-2012 (введён в действие 01.09.2012 взамен ГОСТ Р 50588-93 по справочной карточке стандарта).
• СП 5.13130.2009 — утратил силу с 01.03.2021; заменён сводами правил СП 484.1311500.2020, СП 485.1311500.2020 и СП 486.1311500.2020.

Состав и принцип действия

По химической основе пенообразователи делятся на синтетические, фторсинтетические, протеиновые и фторпротеиновые (п. 4.1 НПБ 304-2001). Концентрат — водный раствор ПАВ со стабилизаторами, ингибиторами коррозии и антифризными добавками; дозатор смешивает концентрат с водой, пеногенератор насыщает раствор воздухом. Значение концентрации пенообразователя в рабочем растворе входит в его условное обозначение (пп. 4.7, 4.14 НПБ 304-2001); типовые рабочие концентрации для марок общего назначения — 3 и 6 % (таблица 1 Рекомендаций по применению).

Огнетушащий эффект пены складывается из изоляции горючего от кислорода, охлаждения, экранирования теплового излучения и — у плёнкообразующих пенообразователей — самопроизвольного образования водной плёнки на поверхности углеводородной горючей жидкости (п. 3.24 НПБ 304-2001). От природы ПАВ зависят два практических свойства: способность работать по водорастворимым (полярным) жидкостям — спиртам, ацетону, эфирам — и возможность получать пену на жёсткой или морской воде (п. 4.4 НПБ 304-2001).

Классификация пенообразователей

Действующая классификация по НПБ 304-2001

Основная классификация — по совокупности показателей назначения, классы 1–6 (п. 4.6 НПБ 304-2001). Класс входит в условное обозначение вместе с индексом кратности: 1Н, 2Н, 3С, 4С, 5В и 6 (п. 4.8); пенообразователям, пригодным дополнительно для твёрдых горючих материалов, добавляется индекс А (п. 4.15).

Дополнительно НПБ 304-2001 делит пенообразователи: по видам в зависимости от кратности пены (п. 4.2), по применимости к пожарам класса А или класса В (п. 4.3), по типу воды — питьевая, жёсткая, морская (п. 4.4) и по способности разлагаться под действием микрофлоры водоёмов и почв — четыре группы по ГОСТ Р 50595 (п. 4.5). Полные требования и методы испытаний с таблицей 1 показателей — в разделе 1 НПБ 304-2001.

Международные буквенные маркировки

В международной практике используются буквенные типы; в российской классификации НПБ 304-2001 таких обозначений нет — параметры конкретного концентрата ищите в паспорте и условном обозначении (п. 4.7 НПБ 304-2001):

• S — синтетический углеводородный без фторированных ПАВ, класс A и неполярные жидкости класса B; S/AR — спиртоустойчивая модификация с полимерной плёнкой для полярных жидкостей; WA — смачиватель: устойчивой пены не образует, повышает смачивающую способность воды по твёрдым горючим материалам (сравните с раствором смачивателя у пенообразователей класса 4, п. 4.6 НПБ 304-2001).
• AFFF — фторсинтетический плёнкообразующий для неполярных жидкостей класса B, работает на морской воде; AR-AFFF — спиртоустойчивая модификация с коагулирующим полимером; AR-AFFF-LV — пониженной вязкости для систем с длинными трубопроводами.
• FP — фторпротеиновый: термостойче, медленнее разрушается на горячем топливе; FFFP — плёнкообразующий фторпротеиновый, сочетающий термостойкость белковой пены с плёнкообразованием; суффикс /AR — спиртоустойчивые модификации.

Соотнесение с действующей классификацией — редакционная сопоставка, не норма; плёнкообразующие типы ближе всего к классу 1 НПБ 304-2001, спиртоустойчивые — к классу 6, смачиватели — к раствору смачивателя класса 4 (п. 4.6).

Кратность пены и сценарии применения

Кратность пены — безразмерная величина, равная отношению объёма пены к объёму раствора в ней (п. 3.13 НПБ 304-2001; подробнее — кратность пены). По способности образовывать пену на стандартном оборудовании НПБ 304-2001 делит пенообразователи на виды (п. 4.2):

• низкой кратности — кратность от 4 до 20: тяжёлая, устойчивая к ветру пена для поверхностного тушения разливов и резервуаров;
• средней кратности — от 21 до 200: основной режим стационарных систем нефтебаз и резервуарных парков;
• высокой кратности — более 200: лёгкая пена для объёмного заполнения замкнутых помещений.

Сценарии в действующих нормах: установки пожаротушения пеной высокой кратности применяются для объёмного и локального по объёму тушения пожаров классов A2 и B по ГОСТ 27331 (п. 7.1.1 раздела 7 СП 485.1311500.2020), при этом в них следует использовать только специальные пенообразователи, предназначенные для получения пены высокой кратности (п. 7.3.1.2); заполнение защищаемого объёма — до высоты, превышающей самую высокую точку оборудования не менее чем на 1 м, за не более чем 600 с (п. 7.3.1.3), инерционность установки — не более 180 с (п. 7.3.1.4). Нормативные интенсивности подачи раствора для марок ФОРЭТОЛ и «Универсальный» — таблица 4 Рекомендаций (по нефтепродуктам 0,05–0,12 дм³×м⁻²×с⁻¹ в зависимости от способа подачи). Расход рабочего раствора — расход раствора пенообразователя; устройства подачи пены и их подбор — пенные стволы и генераторы пены.

Выбор по классу пожара

Классы пожаров определены ст. 8 123-ФЗ. Пенообразователи делятся на предназначенные для класса А и для класса В (п. 4.3 НПБ 304-2001); внутри класса B деление — на водонерастворимые и водорастворимые (полярные) жидкости; только класс 6 предназначен и для тех, и для других (п. 4.6 НПБ 304-2001). Тип воды на объекте — питьевая, жёсткая или морская — выбирается по рекомендациям производителя (пп. 4.4, 5.8 НПБ 304-2001).

Обычная пена не работает на полярных жидкостях — вода из пенных пузырьков растворяется в спирте, пена разрушается, плёнка не держится. Для водорастворимых жидкостей нужен класс 6 (п. 4.6 НПБ 304-2001). Выбор огнетушащего вещества и типа установки начинается с категории объекта: определить категорию помещения по взрывопожарной опасности; альтернатива пенным установкам — водяные АУПТ: спринклерные и дренчерные установки, инженерный контур выбора — автоматические установки пожаротушения.

Российские марки

Действующий на сайте справочный документ — Рекомендации по применению пенообразователей (ВНИИПО, 1996) — делит выпускаемые марки на две группы (п. 1.3): общего назначения — ПО-6К, ПО-ЗАИ, ПО-ЗНП, ТЭАС, ПО-6ТС (п. 1.4.1), используются для получения огнетушащей пены и растворов смачивателей; целевого назначения — САМПО, ПО-6НП, ФОРЭТОЛ, «Универсальный», «Морской» (п. 1.5.1) — для нефтепродуктов, наиболее пожароопасных объектов и морской воды, фторсодержащие из них дороже углеводородных. По способности разлагаться под действием микрофлоры водоёмов и почв марки относят к биологически «мягким» или «жёстким» (п. 1.3 Рекомендаций). Для марок общего назначения таблица 1 Рекомендаций нормирует концентрации рабочего раствора (3 и 6 %), кратность пены (низкая — не более 20, средняя — не менее 60), pH, вязкость и гарантийный срок хранения 12–30 месяцев в зависимости от марки.

Применение ПО-6К для пожаротушения прекращается с 1998 года из-за несоответствия экологическим требованиям (сноска к п. 1.4.1 Рекомендаций); в связи с трудностью обезвреживания рекомендуется полностью прекратить приобретение и использование ПО-6К (п. 7.4 Рекомендаций). Его рабочие растворы в стационарных системах подлежат регенерации добавлением свежего концентрата с последующей проверкой на соответствие требованиям (п. 6.8 Рекомендаций).

Для подслойного тушения — подачи низкократной плёнкообразующей пены в основание резервуара, непосредственно в слой горючего (терминология НПБ 203-98) — предназначен пенный концентрат с фторированными стабилизаторами. Показатели таких пенообразователей нормирует таблица 2 НПБ 203-98: кинематическая вязкость концентрата при 20 °С — не более 200 мм²/с; pH рабочего раствора — 6,5–9,0; поверхностное натяжение рабочего раствора — не более 17,5 мН/м; межфазное натяжение на границе с гептаном — не менее 2,5 мН/м; кратность пены — не менее 6,0; температура замерзания — не выше −15 °С; время тушения при интенсивности подачи 0,03 дм³/(м²·с) — не более 50 с.

Срок хранения, тара и контроль качества

• Срок. Ориентир по срокам — гарантийный срок хранения, указанный для каждой марки в таблице 1 Рекомендаций (12–30 месяцев). Показатели качества при хранении проверяют после истечения гарантийного срока, а затем не реже 1 раза в 6 месяцев; для ПО-ЗНП, ФОРЭТОЛ и «Универсальный» — не реже 1 раза в 12 месяцев (п. 5.5 Рекомендаций).
• Что проверять. Контроль качества целесообразно проводить по водородному показателю, кратности и устойчивости пены средней кратности, показателю смачивающей способности и времени тушения при заданной интенсивности подачи (п. 5.3 Рекомендаций); испытания выполняют испытательные пожарные лаборатории. При неудовлетворительном результате хотя бы по одному показателю проводят повторные испытания из удвоенной выборки (п. 5.4 Рекомендаций).
• Порог непригодности. Основание для списания или регенерации — снижение контролируемых показателей ниже установленных норм на 20 % (п. 5.6 Рекомендаций). Пенообразователи, потерявшие свойства и не подлежащие регенерации, используют как смачиватели для твёрдых горючих материалов (п. 7.1 Рекомендаций).
• Морозостойкость. Пенообразователи всех классов должны быть устойчивы к замерзанию и оттаиванию (п. 5.5 НПБ 304-2001); после сертификационных циклов нагрева, замораживания и размораживания изменение показателей не должно превышать 10 % (п. 5.5.1), в процессе хранения при неоднократном замораживании — не более 20 % (п. 5.5.2). Минимальную и максимальную температуру хранения изготовитель указывает в технической документации (п. 5.4 НПБ 304-2001); оптимальная температура отогрева замёрзшего концентрата — 20–30 °С (п. 3.2 Рекомендаций).
• Вязкость и осадок. Кинематическая вязкость при 20 °С — не более 200 мм²/с (п. 5.6 НПБ 304-2001, таблица 1). Для протеиновых, фторпротеиновых пенообразователей и пенообразователей класса 6 допускается осадок не более 0,25 % при указании его значения изготовителем (п. 5.3.1 НПБ 304-2001).
• Тара. Тара должна быть чистой, без следов нефтепродуктов и химреактивов, заполняться не более чем на 95 % объёма, герметично закрываться и пломбироваться (п. 3.3 Рекомендаций). ФОРЭТОЛ и «Универсальный» перевозят в ёмкостях из алюминиевых сплавов, полимерных материалов, нержавеющей стали, стекла и в металлических бочках с полимерным покрытием (п. 3.1 Рекомендаций) — отдельных нормативных ограничений «фтор против алюминия» действующие документы на сайте не содержат; требование к таре конкретной марки проверяйте по её документации.
• Смешивание. Нормативно подтверждённый запрет один: фторсодержащие пенообразователи нельзя смешивать с синтетическими углеводородными (п. 6.7 Рекомендаций). Совместимость других комбинаций и «долив от другого производителя» документами на сайте не нормированы — решения принимать по документации изготовителя.

Экология и фторсодержащие составы

Экологическая классификация встроена в действующие нормы: по способности разлагаться под действием микрофлоры водоёмов и почв пенообразователи делятся на четыре группы по ГОСТ Р 50595 — от быстроразлагаемых до чрезвычайно медленноразлагаемых (п. 4.5 НПБ 304-2001); на уровне марок это соответствует делению на биологически «мягкие» и «жёсткие» (п. 1.3 Рекомендаций). Обращение со стоками нормировано: сброс производственных сточных вод с биологически «жёсткими» пенообразователями в канализацию населённых пунктов запрещён, их обезвреживают сжиганием или захоронением как химических отходов (п. 7.3 Рекомендаций); «мягкие» допускается сбрасывать в производственные стоки при разбавлении до предельно допустимой концентрации ПАВ 20 мг×л⁻¹ по активному веществу (п. 7.2 Рекомендаций). По степени воздействия на организм человека ПО-6К, ПО-ЗАИ и САМПО относятся к 3-му классу опасности, остальные перечисленные в Рекомендациях марки — к 4-му (п. 8.1 Рекомендаций).

Фторсодержащие составы действующей нормативной базой предусмотрены: НПБ 203-98 описывает подслойный пенный концентрат с фторированными стабилизаторами, образующий водную плёнку на поверхности нефтепродукта. Отказ мировой практики от фторсодержащих пен в пользу биоразлагаемых составов — отраслевой тренд, отражённый и в справочных источниках; при выборе состава для объектов вблизи водозаборов учитывайте нормативные требования к стокам и биоразлагаемость (пп. 4.5 НПБ 304-2001, 7.2–7.3 Рекомендаций) вместо обозначений производителя.

Типичные ошибки при выборе и применении

1. Обычный пенообразователь вместо класса 6 на полярных жидкостях. Пена разрушается в спирте, ацетоне, эфирах; для водорастворимых горючих жидкостей предназначен класс 6 (п. 4.6 НПБ 304-2001).
2. Тип воды не учтён. Пенообразователи делятся по типу воды — питьевая, жёсткая, морская (п. 4.4 НПБ 304-2001); на испытаниях вода берётся в зависимости от рекомендаций производителя (п. 5.8 НПБ 304-2001). Концентрат для морской воды работает иначе, чем на питьевой.
3. Проект АУПТ по отменённому СП 5.13130.2009. Документ утратил силу с 01.03.2021; расчёт автоматических установок ведётся по СП 485.1311500.2020, а для пены высокой кратности — только со специальными пенообразователями и с заполнением объёма за не более 600 с (пп. 7.3.1.2–7.3.1.3 СП 485.1311500.2020). Инженерная сторона — система автоматического пенного пожаротушения и выбор автоматической установки пожаротушения.
4. Пропуск периодического контроля. После истечения гарантийного срока — проверка показателей, далее не реже 1 раза в 6 (12) месяцев (п. 5.5 Рекомендаций); снижение показателей на 20 % — основание списания или регенерации (п. 5.6 Рекомендаций).
5. Смешивание марок. Фторсодержащие с синтетическими углеводородными смешивать нельзя (п. 6.7 Рекомендаций); при регенерации свежая порция добавляется к однородной основе по рецептуре раздела 6 Рекомендаций.
6. Закупка ПО-6К. Применение прекращается с 1998 года, приобретение рекомендовано полностью прекратить (сноска к п. 1.4.1 и п. 7.4 Рекомендаций).
7. Интенсивность подачи без расчёта. Для ФОРЭТОЛ и «Универсальный» нормативные интенсивности заданы таблицей 4 Рекомендаций (0,05–0,12 дм³×м⁻²×с⁻¹); при тушении ряда полярных растворителей и спиртов она может достигать 0,1–0,2 дм³×м⁻²×с⁻¹ (примечание к таблице 4), а для некоторых бинарных смесей критическая интенсивность в 3 раза выше, чем для отдельных компонентов (п. 2.2.5 Рекомендаций).

Краткий FAQ

Каким документом сейчас задаются требования к пенообразователям?

Базовый действующий документ — НПБ 304-2001 (действует с 01.01.2002): классификация, основные показатели, требования и методы испытаний (пп. 1.2–1.3). Подслойное тушение — НПБ 203-98, расчёт установок — СП 485.1311500.2020. ГОСТ Р 50588-93 не действует: статус «Заменён», окончание срока действия 01.09.2012; СП 5.13130.2009 утратил силу с 01.03.2021 (заменён СП 484/485/486.1311500.2020).

Что проверять при закупке и сертификации концентрата?

НПБ 304-2001 распространяется на все виды испытаний, включая сертификационные (п. 1.3); представляемые на сертификацию пенообразователи должны иметь гигиенический сертификат установленного образца (п. 5.2). Требования к средствам обеспечения пожарной безопасности задаёт ТР ЕАЭС 043/2017, действующий с 01.01.2020; конкретную форму подтверждения соответствия сверяйте с действующими перечнями стандартов к регламенту. Показатели партии — по документу о качестве и п. 5.3 Рекомендаций.

Истёк гарантийный срок хранения — выбрасывать концентрат?

Нет. Проверьте показатели: pH, кратность и устойчивость пены средней кратности, смачивающую способность, время тушения при заданной интенсивности (п. 5.3 Рекомендаций, испытания — испытательная пожарная лаборатория). Дальше контроль — не реже 1 раза в 6 месяцев (ПО-ЗНП, ФОРЭТОЛ, «Универсальный» — раз в 12 месяцев) (п. 5.5). Основание для списания или регенерации — снижение показателей ниже норм на 20 % (п. 5.6); непригодный к регенерации концентрат используют как смачиватель (п. 7.1 Рекомендаций).

Чем подслойное тушение отличается от поверхностного?

При подслойном способе низкократная плёнкообразующая пена подаётся в основание резервуара, непосредственно в слой горючего (терминология НПБ 203-98), концентрат должен содержать фторированные стабилизаторы. Требования к показателям таких пенообразователей выше: поверхностное натяжение рабочего раствора — не более 17,5 мН/м, межфазное на границе с гептаном — не менее 2,5 мН/м, кратность — не менее 6,0, время тушения — не более 50 с (таблица 2 НПБ 203-98).

Почему пена не тушит спирт и что использовать?

Вода из пенных пузырьков растворяется в полярной жидкости, пена разрушается быстрее, чем изолирует горючее. Для водонерастворимых и водорастворимых жидкостей предназначены пенообразователи класса 6 (п. 4.6 НПБ 304-2001). Учтите расход: для ряда полярных растворителей и спиртов интенсивность подачи может достигать 0,1–0,2 дм³×м⁻²×с⁻¹ (примечание к таблице 4 Рекомендаций).