Brandteori

Brännbart ämne

Brand är en kemisk process då delar av det brännbara ämnet reagerar och förenar sig med syre, en oxidationsprocess. En bestämd mängd syre åtgår för en bestämd mängd brännbart ämne. En brand kan endast uppstå om blandningsförhållandet mellan syre och det brännbara ämnet är rätt.

Brandfarliga varor

Med brandfarliga varor menas:

1. Brandfarliga gaser

2. Brandfarliga vätskor

3. Brandreaktiva varor

Läs mer om dem nedan:

1. Brandfarliga gaser

En brandfarlig gas är en gas som tillsammans med luft kan bilda en antändbar gasblandning. Brandfarliga gaser är inte som vätskor indelade i olika klasser. Två typer kan dock urskiljas:

Gaser lättare än luft

Vätgas (hydrogen) och acetylen är lättare än luft. Dessa gaser ventileras normalt snabbt bort men kan i täta utrymmen samlas under tak.

Gaser tyngre än luft

Gasol och gaser från brännbara vätskor är tyngre än luft. Dessa gaser sjunker till golvet och kan samlas i kabelkulvertar eller andra lågt belägna utrymmen. Gaserna kan också "rinna" lång väg utefter golv eller genom öppningar in i angränsande utrymmen. Det kan då uppstå brand av svetsloppor, gnistor eller andra antändningskällor i ett lågt beläget rum dit brandgaserna har spridit sig.

Syre, syrgas, oxygen

Syre är inte brännbar i sig själv och klassas därför inte som brännbar gas. Luftens syre är dock en förutsättning för förbränning och syrgashalten i luften påverkar antändningstemperatur, brinnhastighet och temperaturen i branden. Risken för explosion ökar också vid förhöjd syrgashalt eftersom ett ämnes brännbarhetsområde ökar vid högre syrgaskoncentration.

Normalt innehåller luften 21% syre. Ökar syrgashalten med ett par procentenheter fördubblas brinnhastigheten. Vid 40% syrekoncentration är brandhastigheten 10 gånger så stor som normalt. Läckande syrgastuber kan därför utgöra stora brandfaror. Det är också därför det är viktigt att t ex svetsare inte använder syrgasen för att blåsa rent kläder. Luft med mycket syre kan sitta kvar i kläderna och orsaka en kraftig brand när pauscigaretten tänds.

2. Brandfarliga vätskor

Vätskor vilkas flampunkt är lika med eller lägre än 100º C.

Flampunkt

Hur mycket ångor än brännbar vätska avger så är flampunkten beroende av temperaturen. Vid tillräckligt låg temperatur avges så lite gas att gasblandningen ovanför vätskeytan är för mager för antändning.

Flampunkt är den temperatur då en vätska avger gas i den koncentration som krävs för antändning. Ämnen med låg flampunkt är mer brandfarliga än de med hög flampunkt.

Viktigt att beakta är att en brandfarlig vätska kan antändas under sin flampunkt. Det kan t ex ske om vätskan sprutas ut i dimform t ex från en läckande packning eller hydraulslang.

En veke, trasa eller trasselsudd som suger upp vätska kan också förändra förutsättningarna så att antändning sker under flampunkten.

Klassning av brandfarlig vätska

Brandfarliga vätskor indelas i fyra klasser beroende på sin flampunkt.

3. Brandreaktiva varor

De brandreaktiva varorna består av följande varugrupper:

• brandfarliga fasta varor t ex svavel, celluloid, lågnitrerad nitrocellulosa, röd fosfor och naftalin
• självantändande varor t ex vit eller gul fosfor, vissa metalldamm och metallpulver
• varor som utvecklar brandfarlig gas vid kontakt med vatten t ex natrium, kalium, kalcium, karbider och triklorsilan
• oxiderande varor och organiska peroxider t ex väteperoxid, perklorsyra, klorater, perklorater, nitrater och syre
• organiska peroxider t ex metylketonperoxid som används som härdare vid plastframställning

Endast de ämnen som sprängämnesinspektionen anger i en särskild lista ingår i brandreaktiva ämnen.

Sprängämnesinspektionen ger ut en förteckning över de vanligen förekommande brandfarliga varorna. Förteckningen innehåller uppgifter som är nödvändiga från brand- och explosionssynpunkt.

Syre

Luft innehåller normalt 21% syre. En minskad eller ökad syrehalt påverkar brandförloppet. Flertalet ämnen kan inte brinna vid syrgaskoncentrationer under 15%.

Syret i luften kan minska om luften späds ut med t ex koldioxid eller inertgas. Denna släckmetod används för kolsyresläckare och gassläcksystem.

Koncentrationen kan också minska på grund av en brand i ett stängt utrymme. Om t ex dörren till ett rum är stängd kan en brand självslockna på grund av syrebrist.

Ökad syrgasinblandning i luft kan bero på läckande syrgas från olika utrustningar och installationer t ex svetsaggregat, fasta installationer på sjukhus eller industri.

Vissa ämnen innehåller också bundet syre som frigörs vid brand eller annan kemisk reaktion. Cellulosanitrat och gödningsmedel är exempel på detta.

En ökad syrgashalt leder till helt andra brandförlopp. Ett ämne som i normal atmosfär är svårantändligt eller obrännbart kan vara mycket brandfarligt vid förhöjd syrgaskoncentration.

Värme

Vid en brand är temperaturen 800 till 1 200º C. Vid brand i metaller som magnesium och lättmetall kan temperaturen vara över 2 000º C.

Antändningstemperatur

Antändningstemperaturen skiljer för olika material men är också beroende av hur länge ett ämne värms upp och hur finfördelat ämnet är. Damm och spån från trä och metall antänds vid lägre temperatur än en större bit av samma material. Trä som ligger an mot en skorstensstock under längre tid kan antändas vid temperaturer under 150º C.

Antändningstemperatur för några vanliga ämnen är:

Viktigt att notera är att antändningstemperaturen i många fall understiger temperaturen och då järn och andra metaller rödfärgas på grund av hetta.

Självantändande ämnen

Vissa ämnen kan självantända under speciella betingelser. Det gäller bland annat:

• Vissa oljor och fetter
  Linolja, terpentin, viss fernissa och många vegetabiliska och animaliska oljor kan självantända om de sugs upp i en trasa, trasselsudd eller annat poröst material.
• Flis, torv och kol som lagras i stora högar och lager kan självantända, speciellt om det inte är riktigt torrt. En kemisk reaktion kan påbörja en gradvis uppvärmning som leder till självantändning.
• Fuktigt hö som har bärgats och inte torkats kan självantända.

Brandtyper

Olika ämnen brinner på olika sätt och man delar därför in brand i olika typer:

Glödbrand (typ A)

Brand som sker i fasta material i form av glöd t ex i trä, papper och tyg. En glödbrand skiljer sig från B-branden genom att brandhärden är varm.

Lågande brand (typ B)

Brand i gaser som avges från ett ämne. Det gäller i första hand brand i brännbara vätskor där branden i praktiken sker ovanför vätskeytan i de ångor som avges. Eftersom vätskan kan vara kall pratar man om en brand med kall brandhärd.

Gasbrand (typ C)

Brandtyp C är brand i gaser t ex gasol och acetylen.

Metallbrand (typ D)

Brand i metaller sker vid mycket höga temperaturer och är svårsläckta.

Fettbrand (typ F)

Brand i matolja och matfett är mycket svårsläckt eftersom branden sker vid temperaturer över självantändningstemperaturen för fett. I praktiken är den en kombination av brandtyp A och B och det krävs speciella släckmedel som både kyler och kväver fettbranden.

Brännbarhetsområde

Med brännbarhetsområde menas inom vilket blandningsförhållande brand kan fortgå. Brännbarhetsområdet skiljer för olika ämnen och temperaturer.

Ämnen med ett stort brännbarhetsområde är mer brandfarliga än de med litet brännbarhetsområde. Acetylen har t ex ett brännbarhetsområde från 3 till 80% inblandning i luft och är mer brandfarligt än gasol som har från 1,7 till 10,1 vol-%.

Fet och mager blandning

För mycket brännbart ämne och för lite syre ger en fet blandning och brand kan inte uppstå. Det kan t ex gälla en bilmotor som har chokats så att det är för mycket bensin i förgasaren. Samma gäller t ex en halvfull bensintank vid 20º C. Blandningen i tanken är för fet för att det skall börja brinna i tanken.

Samma kan gälla ett övertänt rum där syret har tagit slut och förbränningen istället sker av de brandgaser som tränger ut ur fönstret.

I en mager blandning är istället halten brännbara gaser för låg.