Metal Yangınları Ve Söndürülmesi

Konu, 'Yangın Emniyeti ve Kontrol Yöntemleri' kısmında Fatih Özcan tarafından paylaşıldı.

  1. Fatih Özcan

    Fatih Özcan Site Kurucusu Site Kurucusu

    Mesajlar:
    1.105
    Prof. Dr. Abdurrahman KILIÇ
    İTÜ Makina Fakültesi

    Metal yangınları D sınıfı yangınlardır. D sınıfı yangınlar; magnezyum, titanyum, zirkonyum,
    sodyum, lityum ya da potasyum gibi yanıcı metallerde meydana gelen yangınlardır. Metal yangınları boğarak söndürülür ve bunun için D tipi kimyasal kuru toz kullanılır. Bu sınıfın en sık kullanılan söndürme maddesi, sodyum klorittir. Sodyum klorür; magnezyum, sodyum, potasyum, uranyum ve toz alüminyum içeren metal yangınları için uygun söndürücüdür. Toz bakır ve grafit esaslı tozlar; metal lityum ve lityum alaşımları içeren yangınlar için tercih edilir. Metal Yangınlarına su, köpük, ABC veya AB ve BC tipi kuru tozlar kullanılamaz, sadece D tipi kuru toz kullanılır.

    Metaller diğer pek çok yanıcı katı maddeden çok farklı değillerdir. Katı halde tutuşturulmaları zor olan bazı metaller ince levhalar, yongalar ya da partiküller halinde çok kolay şekilde tutuşabilir. Ayrıca, toz halindeki pek çok metal patlayıcı özelliğe sahiptir. Aralarında alüminyum, magnezyum, toryum, titanyum ve uranyum olmak üzere pek çok metal tozu çok şiddetli şekilde patlayabilir.

    1. Giriş
    Yanıcı metal yangınlarını söndürmek amacıyla çok farklı söndürücüler geliştirilmiştir ancak her hangi tek bir söndürücü bütün metal yangınlarını kontrol edecek ya da söndürecek diye bir kural yoktur. Her ne kadar bazı söndürücüler farklı metal yangınlarında etkili olsalar da, çoğunlukla sadece tek bir metal türünü söndürmede faydalıdırlar. İlave olarak, bazı söndürücüler sadece kısmi kontrol sağlarlar ve gerçek bir söndürücü olarak sınıflandırılamazlar. Bazı söndürücülerin kullanımı ile ilgili bir diğer konu da; metal yangınını kontrol etmek ya da söndürmek için gerekli olan süredir. Çoğu durumda, gerekli olan söndürücü miktarı yanmakta olan metal miktarından daha fazla olmaktadır.

    Pek çok yanan metal, günümüzde kullanılan yangın söndürme maddeleri ile şiddetli tepkimeye girdiği için metal yangınlarının söndürülmesi zor olmaktadır. Alüminyum, magnezyum ve zirkonyum gibi bazı metallerin reakitviteleri çok yüksek olduğundan, azot içinde bile yanmaya devam ederler. Buna ilave olarak, metaller çok yüksek sıcaklıklarda yanarlar ve sıcaklık 4500 °C’ye ulaşabilir[1]. 2500 °C’de su, hidrojen ve hidrokside ayrılır. Su, yanan metallere uygulandığında, bu ayrışmada üretilen hidrojen yanma ve patlama tehlikesini arttırır. Bununla beraber hidrokarbonların yanma sürecinde CO2’nin ayrılması sebebi ile sıcaklık sınırlanmakta ve alev sıcaklığı 2200 °C’nin altında kalabilmektedir. Bikarbonat esaslı kuru kimyasallar metal yangınlarına karşı etkisizlerdir zira metaller de bikarbonatların bir dekompozisyon ürünü olan CO2 ile reaksiyona girerler. Ancak, bazı metaller CO2 ortamı içinde yanarlar.

    Halojen içeren bileşikler de bazı yanan metaller ile şiddetli tepkimeye girerler. Saf metal yangınları üzerinde halojen içeren söndürücülerin kullanılması tehlikelidir. Magnezyum ya da titanyum üzerinde halojenleştirilmiş söndürücü kullanılması durumunda oksijen ile reaksiyonda elde edilebilecek olandan daha fazla ısı ortaya çıkartabilir ve yanmayı hızlandırabilir. Alkali metaller olan lityum, sodyum, potasyum, rubidyum ve sesyum, su ile şiddetli bir patlayıcı tepkimeye girer. Alkali metallerin erime noktası çok düşük olup 28 °C ila 180°C arasında değişmektedir.

    Su ile temas ettiklerinde bu metaller ekzotermik reaksiyona girerler ve bu da sıcaklığı arttırarak metalin erimesine ve reaksiyon için yüzeyin büyümesine sebep olur. Bu metaler atmosfere açık kaldıklarında kendiliğinden tutuşabilmektedirler. Alkali metaller aynı zamanda, halojenler ile ekzotermik olarak da reaksiyona girerler. Bu sebeple, halojenleştirilmiş hidrokarbonlar alkali metal yangınlarını
    söndürmek için kullanılamazlar. Alkali metallerin halojenleştirilmiş hidrokarbonlar ile reaksiyonu, neredeyse su ile reaksiyonları kadar şiddetlidir.

    1.png

    2. Magnezyum
    Diğer yanıcı metallerde olduğu gibi, magnezyum ve magnezyum alaşımlı yangınlar; magnezyumun yüksek seviyedeki reaktivitesi normal söndürme maddelerinin kullanımını engellemesi sebebiyle ciddi söndürme problemleri gösterir. Magnezyum oksijen ile çok yüksek reaksiyon kapasitesine ulaşır ve oksijeni, oksijen içeren bileşiklerden ayırır. Magnezyum su ile tepkimeye girdiğinde, hidrojen ve magnezyum hidroksit meydana getirir, magnezyumun yanma süreci hızlanırken hidrojen ayrışarak yangın için ilave yakıt sağlar ve hidrojen patlamaları oluşur. Bu reaksiyon,

    Mg + 2H2O = Mg (OH)2 + H2

    şeklinde verilmektedir. Köpükler %90’dan fazla su içerdikleri için, yanan magnezyumun söndürülmesinde etkili değildir. Kapalı bir alanda, mevcut oksijen magnezyum nitrit meydana getirmek amacıyla azot ile birleştirilerek kullanıldığı için, magnezyum havayı yakmaya devam eder. Karbon dioksit de magnezyumla reaksiyona girerek magnezyum oksit ve karbon monoksit üretir. Bu reaksiyonlar şu şekilde tanımlanmıştır:

    Mg + CO2 = MgO + CO
    3Mg + N2 = Mg3N2

    Elde taşınabilir söndürücüler ve az miktarda uygulanan söndürücü su bir magnezyum yangınını şiddetle hızlandıracaktır. Katı ve Toz Magnezyumun Depolanması, Taşınması ve İşlenmesi Standardı NFPA 480’de [5] söndürücü olarak suyun kullanılmasını tavsiye etmemektedir. Bu standart erimiş magnezyumun üretildiği ya da elleçlendiği yerlerde, ısı üreteçlerinin bulunduğu ya da magnezyum yonga veya tozlarının üretildiği ve elleçlendiği yerlerde otomatik yağmurlama sistemlerinin kullanımına izin vermemektedir. Bu standart magnezyum tozunun depolanmış olabileceği binalarda otomatik yağmurlama sistemlerinin kullanımını kesinlikle yasaklamakta ve sadece, eğer diğer yanıcı malzemeler de mevcut ise, ağır ya da hafif magnezyum dökümleri depolamak için kullanılan binalarda yağmurlama sistemlerinin kullanımına izin vermektedir.

    NFPA Handbook’ta [2] yanan yongaların ve ufak parçaların uygun bir kuru söndürme maddesi kullanmak suretiyle boğarak ya da soğutarak söndürülmesini önermektedir. Magnezyum tozu olan yerlerde, özellikle basınçlı söndürücülerle toz bulutu oluşmamasına özen gösterilmelidir çünkü basınçlı püskürtme toz patlamasına yol açabilir. Eğer çevredeki yanıcı maddeler uzaklaştırılırsa ve magnezyum miktarı az ise magnezyumun kendi kendine yanıp sönmesi en iyisidir.

    3. Titanyum
    Titanyum da, oksijen ve azot ile yüksek oranda reaksiyona girer. İlave olarak, titanyumun oksitleri erimiş metal içinde kolayca çözülür. Bu sebeple, ısınmış titanyum söndürme maddesini kolayca azaltır ve koruyucu bir oksit filmin olmaması erimiş metal üzerinde sürekli olarak reaktif bir yüzeyin oluşmasına yol açar. Her ne kadar bazı durumlarda su başarılı bir şekilde kullanılmış olsa da, çoğu durumda şiddetli reaksiyon görülmüştür. NFPA Handbook’ta suyun titanyum tozu üzerinde kullanılamayacağını ancak diğer titanyum yangınlarında dikkatli şekilde kullanılabileceğini belirtmektedir[3]. Hurda yığınları dışındaki yangınlar üzerinde hortum ile uygulanan suyun etkili olduğu görülmüştür ancak sıcak ya da yanan titanyuma suyun uygulandığı diğer durumlarda ciddi yaralanmalar raporlanmıştır[1].

    Titanyum makina parçaları üzerinde yapılan testler az miktarda titanyum üzerinde kaba su spreylemesinin etkili olduğunu göstermiştir. Ancak bunlarda yanan titanyum miktarı, kullanılan su miktarı ya da suyun uygulanma oranı belirtilmemiştir. Titanyumun Üretimi, İşlenmesi, Elleçlenmesi ve Depolanması Standardı NFPA 481 [4] söndürücü madde olarak su bazlı söndürücülerin kullanımını tavsiye etmemektedir. Temel olarak titanyum depolanması ve elleçlenmesi için kullanılan ve yanmaya dirençli malzemeden yapılmış binalarda veya bina kısımlarında, titanyum dışındaki yanıcı maddelerin titanyumdan daha şiddetli tehlike göstermemesi durumunda, otomatik yağmurlama sistemi ile korumaya izin verilmemektedir. Karbon dioksit de titanyum ile reaksiyona girer.

    4. Metal Yangınlara Müdahale
    Yanıcı metal yangınlarında söndürücü madde olarak kuru kum, kuru soda külü, kuru sodyum klorid ve D sınıfı söndürücü kullanılır. Ters etkileri ya da etkin olmamaları sebebiyle su, köpükler, halojenli söndürücüler, karbon dioksit, azot (demir, çelik ve lityum hariç alkali metaller üzerinde uygulanabilir), ABC veya BC kuru kimyasal söndürücüler yanıcı metal yangınlarında söndürücü olarak kullanılmazlar. Erimiş yanıcı metaller ile temas halinde olan su buhar oluşturur, hidrojen patlamalarına ve reaksiyonlarına yol açar.

    D Sınıfı yanıcı metal yangınlarının söndürülmesinde, yanan malzemenin özellikleri iyi bilinmelidir. Yangına dahil olan ürünler için malzeme güvenlik veri şemaları temin edilmeli ve varsa, ürün ve tehlikeleri ile ilgili bilgi sahibi kişiler ile temasa geçilmelidir. Yangının güvenli bir şekilde izole edilip kendi kendine sönmeye bırakılıp bırakılamayacağı belirlenmeli, uygun tedbirlerin alınması durumunda yangına dahil olmayan çevredeki ürünler hortum ile su uygulanarak korunmalıdır. Bu noktada hortum akıntılarından herhangi bir sızıntının yanan malzeme ile temas etmemesine çok dikkat edilmelidir. Eğer yangın bir toz toplama sistemi gibi kapalı bir konteyner içinde meydana gelirse, argon ya da helyum (ya da alkali metaller için azot) yangının kontrol edilmesinde etkili olabilir. Burada, uygun bir uygulama sistemi olması ve personel güvenliği dikkate alınmak şartı ile yangın üzerine bir yangın battaniyesi ile kapatılabilir.

    Küçük ve yeni başlamış yangınların D sınıfı söndürme maddeleri, kuru kum kullanılarak kontrol altına alınabilir. Yanıcı metal tozları ve yongalarını içeren yangınlarda çok dikkatli olunmalıdır. Yangın büyükse söndürülmesi mümkün olmayabilir. En iyi yaklaşım eğer güvenli bir şekilde yapılabilecekse materyal mümkün olduğunca izole edilmeli, personeli tehlikeye sokmamak ve çevreye hasarı en aza indirmek için yangının kendi kendine sönmesine izin verilmelidir. Yangının taşınabilir söndürücüler veya diğer kuru söndürme maddeleri ile kontrol altına alınabilmesi şartı ile eğitimli çalışanların yeni başlamış yangınlarla mücadele etmelerine izin verilir. Başlangıç aşamasının ötesindeki yanıcı metal yangınlarına sadece özel eğitimli itfaiye personeli müdahale etmelidir. Bir yanıcı metal yangınında görevlendirilmiş bütün yangın söndürme personeli uygun koruyucu kıyafet giymeli, solunum cihazı ve uygun göz koruma ekipmanı kullanmalıdır. Bir yonga ya da toz kompartımanında yangın meydana gelmesi durumunda, yangın söndürülünceye ve materyal oda sıcaklığına soğutuluncaya kadar, yanıcı metallerin yangın yönleri konusunda bilgi sahibi kişiler haricinde kişilere izin verilmemelidir. Yangın söndürüldükten sonra ve bir tabaka oluşturulduktan sonra, artıklar oda sıcaklığına soğuyuncaya kadar bu tabakaya dokunulmamalıdır. Materyal soğuduktan ve sıcak noktaların olmadığı belirlendikten sonra, üzeri kaplanmış malzeme dikkatli şekilde atılmak üzere kapalı konteynerlerde taşınmalıdır.

    2.png

    5. Sonuç
    Yeni başlamış bir metal yangına kuru kum, ya da yanan metal ile reaksiyona girmeyecek kuru malzeme, ya da üretici talimatlarına uygun şekilde listelenmiş bir D sınıfı söndürme tozu ile müdahale edilmelidir. Su, köpükler, halojenli söndürücüler, karbondioksit, ABC veya BC kuru kimyasal söndürücüler kullanılmamalıdır. Sadece listelenmiş ve onaylanmış D sınıfı söndürücüler ile yanıcı metal yangınlarını söndürmede etkili oldukları test edilmiş ve kanıtlanmış söndürücüler kullanılmalıdır. Yanıcı metal tozu yangınını yaymamak toz bulutu meydana getirmemek için basınçlı söndürme maddesi uygulanmamalıdır.

    Kaynaklar
    1. Madrzykowski, Daniel, David W. Stroup; “Demonstration Of Biodegradable, Environmentally Safe, Non-Toxic Fire Suppression Liquids”, NISTIR 6191, 1998.
    2. Christman, T.;”Metals”, Fire Protection Handbook, Twentieth Edition , Section
    6, Chapter 9, pp. 152, National Fire Protection Association, NFPA, 2008.
    3. Schwab, Richard, F. ; “Dusts”, Fire Protection Handbook, Section 6, Chapter 8, p. 141, Twentieth Edition, National Fire Protection Association, NFPA, 2008.
    4. NFPA 481 Standard for the Production, Processing, Handling and Storage of Titanium, National Fire Protection Association, NFPA, 2000.
    5. NFPA 480 Standard for the Storage,Handling, and Processing of Magnesium Solids and Powders, National Fire Protection Association, NFPA, 1998
    6. Fond Du Lac, Fire Department Suggested Operating Guideline, Class D Combustible Metals, Section 4,
    pp.1-4, 2010.
    7. Sharma, T. P., Lai, B.B., and Singh, J.,Metal Fire Extinguishment, Fire Technology,Vol. 23, pp 205-229, 1987.
    8. NFPA 49 Hazardous Chemical Data,National Fire Protection Association,NFPA, 1994.
     
    Musa Kamil Ekin bunu beğendi.