Категории А и Б: расчет избыточного давления взрыва

Обновлено 06.11.2026

Помещение относится к категории А или Б, если расчетное избыточное давление взрыва в нем ΔP превышает 5 кПа (таблица 1 СП 12.13130.2009). ΔP считают по приложению А для одного расчетного варианта аварии. Если ΔP не больше 5 кПа, помещение не относится ни к А, ни к Б, и его проверяют на категории В1-В4 по пожарной нагрузке.

Категория	Вещества в помещении
А	Горючие газы, легковоспламеняющиеся жидкости (ЛВЖ) с температурой вспышки не более 28 °C, вещества и материалы, способные взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом
Б	Горючие пыли или волокна, ЛВЖ с температурой вспышки более 28 °C, горючие жидкости (ГЖ)

Страница объясняет методику приложения А и не заменяет расчет категории конкретного помещения. Для него понадобятся объем аппаратов и давление в них, расход в трубопроводах, их внутренние радиусы и длины до задвижек, способ отключения, свойства веществ, размеры помещения и сведения о вентиляции.

Расчетный вариант аварии

В расчет берут наиболее неблагоприятный вариант аварии или период нормальной работы аппаратов, при котором в образовании горючей смеси участвует наибольшее количество самых опасных газов, паров или пылей (п. А.1.1). Количество вещества, поступившего в помещение, по п. А.1.2 определяют из следующих предпосылок:

Авария происходит с одним из аппаратов, и все его содержимое поступает в помещение.
Одновременно вещество вытекает из трубопроводов, питающих аппарат, по прямому и обратному потокам, пока трубопроводы не отключат.
Время отключения равно времени срабатывания автоматики по паспорту, если вероятность ее отказа не превышает 0,000001 в год или элементы автоматики зарезервированы. Если вероятность отказа выше и резерва нет, берут 120 с. При ручном отключении берут 300 с.
Жидкость испаряется с поверхности разлива. Если справочных данных нет, считают, что 1 л смеси или раствора с долей растворителей 70 % по массе и меньше разливается на 0,5 м² пола. Остальные жидкости разливаются из расчета 1 л на 1 м².
Испаряется и жидкость из емкостей с открытым зеркалом, и состав со свежеокрашенных поверхностей.
Длительность испарения равна времени, за которое испарится вся жидкость, но не больше 3600 с.

Свободный объем помещения V_св это объем помещения за вычетом объема технологического оборудования. Если его определить невозможно, допускается принимать 80 % геометрического объема (п. А.1.4).

Формула А.1 для газов и паров

Для индивидуальных горючих веществ, состоящих из атомов C, H, O, N, Cl, Br, I, F, избыточное давление ΔP, кПа, считают по формуле А.1.

ΔP = (P_max − P₀) · m · Z / (V_св · ρ_г,п) · 100 / C_ст · 1 / K_н

P_max это максимальное давление при сгорании стехиометрической газо- или паровоздушной смеси в замкнутом объеме, кПа. Его определяют экспериментально или по справочным данным, а при отсутствии данных допускается принимать 900 кПа.
P₀ это начальное давление, кПа, допускается принимать 101 кПа.
m это масса горючего газа или паров ЛВЖ и ГЖ, вышедших в помещение при расчетной аварии, кг. Для газа ее считают по формуле А.6. Для паров служит формула А.11.
Z это коэффициент участия горючих газов и паров в горении. Его берут из таблицы А.1 или рассчитывают по приложению Д.
V_св это свободный объем помещения, м³.
ρ_г,п это плотность газа или пара при расчетной температуре t_р, кг/м³.
C_ст это стехиометрическая концентрация газа или паров, % (об.).
K_н учитывает негерметичность помещения и неадиабатичность горения, допускается принимать 3.

ρ_г,п = M / (V₀ · (1 + 0,00367 · t_р))

Здесь M это молярная масса, кг/кмоль, V₀ = 22,413 м³/кмоль это мольный объем, t_р это расчетная температура, °C. За нее берут максимально возможную температуру воздуха в помещении для данной климатической зоны или максимально возможную температуру по технологическому регламенту с учетом ее роста при аварии. Если такую температуру определить не удается, допускается принимать 61 °C.

C_ст = 100 / (1 + 4,84 · β), где β = n_C + (n_H − n_X) / 4 − n_O / 2

Здесь β это стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания, n_C, n_H, n_O, n_X это число атомов углерода, водорода, кислорода и галоидов в молекуле горючего.

Вид горючего вещества	Z по таблице А.1
Водород	1,0
Горючие газы, кроме водорода	0,5
ЛВЖ и ГЖ, нагретые до температуры вспышки и выше	0,3
ЛВЖ и ГЖ, нагретые ниже температуры вспышки, при возможности образования аэрозоля	0,3
ЛВЖ и ГЖ, нагретые ниже температуры вспышки, без возможности образования аэрозоля	0

ЛВЖ и ГЖ, нагретые ниже температуры вспышки, без аэрозоля дают по формуле А.1 давление ΔP = 0.

Расчет Z по приложению Д применяют при двух условиях п. Д.1. Средняя концентрация газа или пара в помещении 100 · m / (ρ_г,п · V_св) меньше половины нижнего концентрационного предела распространения пламени (НКПР), % (об.). Помещение имеет форму прямоугольного параллелепипеда с отношением длины к ширине не больше 5.

Формула А.4 для смесей и других веществ

Для индивидуальных веществ из других атомов и для смесей ΔP может быть рассчитано по формуле А.4 (п. А.2.2).

ΔP = m · H_т · P₀ · Z / (V_св · ρ_в · C_р · T₀) · 1 / K_н

Здесь H_т это теплота сгорания, Дж/кг, ρ_в это плотность воздуха при начальной температуре T₀, кг/м³, C_р это теплоемкость воздуха, допускается 1,01 · 10³ Дж/(кг·K), T₀ это начальная температура воздуха, K. Показатели пожарной опасности смеси по п. 4.3 допускается принимать по наиболее опасному компоненту. По какому признаку выбирать этот компонент, в СП не сказано.

Масса газа из аппарата и трубопроводов

Массу газа, поступившего в помещение, считают по формуле А.6.

m = (V_а + V_т) · ρ_г

V_а = 0,01 · P₁ · V это объем газа, вышедшего из аппарата, м³. P₁ это давление в аппарате, кПа, V это объем аппарата, м³.
V_т = V_1т + V_2т это объем газа, вышедшего из трубопроводов до и после их отключения, м³.
V_1т = q · T, где q это расход газа по технологическому регламенту, м³/с, T это время отключения по п. А.1.2, с.
V_2т = 0,01 · π · P₂ · (r₁² · L₁ + r₂² · L₂ + … + r_n² · L_n), где P₂ это максимальное давление в трубопроводе по регламенту, кПа, r это внутренние радиусы трубопроводов, м, L это их длины от аварийного аппарата до задвижек, м.

Масса паров жидкости

Если источников испарения несколько, массу паров складывают по формуле А.11: m = m_р + m_емк + m_св.окр. Слагаемые это массы паров с поверхности разлива, из открытых емкостей и с поверхностей, на которые нанесен состав. Каждое из них считают по формуле А.12.

m = W · F_и · T

Здесь W это интенсивность испарения, кг/(с·м²), F_и это площадь испарения, м², по п. А.1.2 в зависимости от массы вышедшей жидкости m_п, T это длительность испарения, с, не больше 3600 с. Если жидкость может поступать в распыленном состоянии, в формулу А.11 добавляют слагаемое с массой жидкости от распыляющих устройств.

Интенсивность испарения W берут из справочных и экспериментальных данных. Для ЛВЖ, не нагретых выше расчетной температуры, при отсутствии данных допускается формула А.13.

W = 10⁻⁶ · η · √M · P_н

Здесь P_н это давление насыщенного пара при расчетной температуре жидкости, кПа, M это молярная масса, кг/кмоль, η это коэффициент по таблице А.2. Он зависит от скорости воздушного потока над поверхностью испарения и температуры воздуха в помещении.

Скорость воздушного потока над поверхностью испарения, м/с	η при 10 °C	η при 15 °C	η при 20 °C	η при 30 °C	η при 35 °C
0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0
0,1	3,0	2,6	2,4	1,8	1,6
0,2	4,6	3,8	3,5	2,4	2,3
0,5	6,6	5,7	5,4	3,6	3,2
1,0	10,0	8,7	7,7	5,6	4,6

Давление насыщенных паров и уравнение Антуана

Давление насыщенного пара P_н по п. А.2.7 берут из справочных данных. В приложении А константы уравнения Антуана упомянуты в формуле А.15, а само уравнение приводит пособие ВНИИПО по применению СП 12.13130.2009 (2014, п. 3.2).

lg P_н = A − B / (t_р + C_а)

Здесь P_н в кПа, t_р в °C, A, B и C_а это константы уравнения Антуана для конкретного вещества. Константы применимы только в своем интервале температур, в приложении 1 пособия он указан для каждого вещества. Для ацетона там даны A = 6,37551, B = 1281,721, C_а = 237,088 на интервале от −15 до 93 °C.

Константы для бензинов, дизельного топлива, осветительного керосина, уайт-спирита, некоторых масел и растворителей есть в приложении 2 пособия. Для сырой нефти их там нет. Давление ее насыщенных паров берут по испытаниям продукта или из официально опубликованных справочных данных (п. 4.3).

Жидкость, нагретая выше расчетной температуры

Формулы А.14 и А.15 применяют к жидкости, нагретой выше расчетной температуры, но не выше температуры кипения, если ее температура вспышки выше расчетной температуры, а сама жидкость нагрета до температуры вспышки и выше. Массу паров тогда считают по формуле А.14.

m = 0,02 · √M · P_н · C_ж · m_п / L_исп

Здесь C_ж это удельная теплоемкость жидкости при начальной температуре испарения, Дж/(кг·K), L_исп это удельная теплота испарения при той же температуре по справочным данным, Дж/кг. Без справочных данных L_исп допускается считать по формуле А.15.

L_исп = 19,173 · 10³ · B · T_а² / ((T_а + C_а − 273,2)² · M)

Здесь B и C_а это константы уравнения Антуана для давления насыщенных паров в кПа, T_а это начальная температура нагретой жидкости, K.

Аварийная вентиляция и коэффициент K

Если в помещении обращаются горючие газы, ЛВЖ или ГЖ, при определении массы m в формулах А.1 и А.4 допускается учитывать работу аварийной вентиляции (п. А.2.3). Для этого нужны все четыре условия:

Вентиляция обеспечена резервными вентиляторами.
Она включается автоматически при превышении предельно допустимой взрывобезопасной концентрации (ПДВК).
Электроснабжение идет по первой категории надежности по Правилам устройства электроустановок (ПУЭ).
Устройства для удаления воздуха расположены в непосредственной близости от места возможной аварии.

Постоянно работающую общеобменную вентиляцию допускается учитывать, если она обеспечивает концентрацию горючих газов и паров не выше ПДВК, рассчитанной для аварийной вентиляции. По тексту пункта такая вентиляция должна иметь резервные вентиляторы, которые включаются автоматически при остановке основных, и электроснабжение не ниже первой категории надежности по ПУЭ. В СП 12.13130.2009 ПДВК не определена, значений для нее там нет.

При выполненных условиях массу горючих газов или паров ЛВЖ и ГЖ, нагретых до температуры вспышки и выше, делят на коэффициент K.

K = A · T + 1

Здесь A это кратность воздухообмена аварийной вентиляции, с⁻¹ (не константа уравнения Антуана), T это продолжительность поступления газов и паров в помещение по п. А.1.2, с. Кратность, заданную в час, делят на 3600. При кратности 10 ч⁻¹ и T = 3600 с получается K = 10 / 3600 · 3600 + 1 = 11, и масса в расчете уменьшается в 11 раз. Работа вентиляции меняет и скорость воздуха над разливом. В пособии ВНИИПО (п. 3.4) ее для таблицы А.2 считают как U = A · L, где L здесь длина помещения, м.

Горючие пыли

Пример расчета для склада муки есть на странице о горючей пыли муки и зерна. Для горючих пылей ΔP считают по формуле А.4. Коэффициент участия взвешенной пыли в горении Z для нее считают по формуле А.16.

Z = 0,5 · F

Здесь F это массовая доля частиц пыли мельче критического размера, выше которого аэровзвесь не способна распространять пламя. Если оценить F нельзя, допускается F = 1.

Расчетная масса взвешенной пыли m, кг, по формуле А.17 равна меньшему из двух значений.

m = min{m_вз + m_ав; ρ_ст · V_ав / Z}

Здесь m_вз это масса взвихрившейся пыли, кг, m_ав это масса пыли, поступившей в помещение при аварии, кг, ρ_ст это стехиометрическая концентрация горючей пыли в аэровзвеси, кг/м³, V_ав это объем пылевоздушного облака, м³. Если данных для V_ав нет, допускается m = m_вз + m_ав.

m_вз = K_вз · m_п (формула А.19). Здесь m_п это масса пыли, отложившейся в помещении к моменту аварии, кг, K_вз это доля этой пыли, способной перейти во взвешенное состояние. Без экспериментальных данных допускается K_вз = 0,9.
m_ав = (m_ап + q · T) · K_п (формула А.20). Здесь m_ап это масса пыли, выброшенной из аппарата, кг, q это производительность подачи пыли в аппарат до отключения, кг/с, T это время отключения, с. Коэффициент пыления K_п без экспериментальных данных допускается принимать 0,5 для пылей с дисперсностью не менее 350 мкм и 1,0 для пылей с дисперсностью менее 350 мкм.

Массу отложившейся пыли считают по формуле А.21.

m_п = K_г / K_у · (m₁ + m₂)

Здесь K_г это доля горючей пыли в общей массе отложений пыли. K_у это коэффициент эффективности пылеуборки, 0,6 при сухой и 0,7 при влажной ручной уборке. При механизированной вакуумной уборке K_у равен 0,9 для ровного пола и 0,7 для пола с выбоинами (до 5 % площади). m₁ это масса пыли, оседающей на труднодоступных поверхностях за время между генеральными уборками, кг, m₂ это масса пыли на доступных поверхностях за время между текущими уборками, кг.

m_i = M_i · (1 − α) · β_i, i = 1; 2

Здесь M₁ это масса пыли, которую все пылящее оборудование выделяет в помещение за время между генеральными уборками, кг, M₂ то же за время между текущими уборками, кг. α это доля пыли, которую удаляют вытяжные вентиляционные системы, без экспериментальных данных α = 0. β₁ и β₂ это доли пыли, оседающей на труднодоступных и на доступных поверхностях, β₁ + β₂ = 1. Если сведений о них нет, допускается β₁ = 1 и β₂ = 0 (формула А.22). M₁ и M₂ можно также определить экспериментально по формуле А.23.

Гибридные смеси и вещества, которые не удается рассчитать

Для смеси горючих газов (паров) и пылей давления складывают по формуле А.24: ΔP = ΔP₁ + ΔP₂. ΔP₁ считают для газа или пара по пп. А.2.1 и А.2.2, ΔP₂ считают для пыли по п. А.3.1.

Для веществ и материалов, способных сгорать при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом, ΔP считают по формуле А.4 при Z = 1. В качестве H_т берут энергию, которая выделяется при взаимодействии, с учетом сгорания продуктов до конечных соединений, либо определяют ΔP экспериментально в натурных испытаниях (п. А.5). Если ΔP определить невозможно, по тому же пункту его следует принимать превышающим 5 кПа. Если ΔP превышает 5 кПа, помещение с такими веществами по таблице 1 относится к категории А. Вещества, которые при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом способны только гореть, таблица 1 относит к категориям В1-В4.

Если ни один расчетный метод приложения А к помещению не подходит, п. А.1.1 в редакции изменения № 1 допускает определять критерии взрывопожарной опасности по результатам научно-исследовательской работы. Такую работу согласуют в том же порядке, что и отступления от требований нормативных документов по пожарной безопасности.

Пример расчета для разлива ацетона в лаборатории

Производственная лаборатория 10 × 6 м высотой 3,5 м, объем оборудования неизвестен. Самая большая емкость с ацетоном это канистра на 5 л, остальные бутыли по 1 л. Максимально возможная температура воздуха в помещении по исходным данным 30 °C. Вентиляции, отвечающей п. А.2.3, нет, воздух неподвижен. Свойства ацетона по приложению 1 пособия ВНИИПО 2014: формула C₃H₆O, M = 58,08 кг/кмоль, температура вспышки −18 °C, константы Антуана A = 6,37551, B = 1281,721, C_а = 237,088. Плотность жидкого ацетона 790,8 кг/м³ взята из примера 4 того же пособия.

По п. А.1.2 авария происходит с одним аппаратом, и самый неблагоприятный вариант здесь разгерметизация канистры на 5 л. Ацетон не смесь и не раствор, поэтому 5 л разливаются на F_и = 5 м², это меньше площади пола 60 м². Масса жидкости m_п = 0,005 · 790,8 = 3,954 кг.
Свободный объем V_св = 0,8 · 10 · 6 · 3,5 = 168 м³.
Расчетная температура 30 °C входит в интервал констант от −15 до 93 °C. Давление насыщенного пара: lg P_н = 6,37551 − 1281,721 / (30 + 237,088) = 1,57664, P_н = 37,73 кПа.
Интенсивность испарения при неподвижном воздухе, η = 1,0: W = 10⁻⁶ · 1,0 · √58,08 · 37,73 = 2,875 · 10⁻⁴ кг/(с·м²).
С площади 5 м² за 3600 секунд испарилось бы 2,875 · 10⁻⁴ · 5 · 3600 = 5,18 кг, больше, чем разлито. Ацетон испарится весь, примерно за 2750 с, и m = 3,954 кг.
Плотность пара ρ_г,п = 58,08 / (22,413 · (1 + 0,00367 · 30)) = 2,334 кг/м³.
Стехиометрическая концентрация: β = 3 + 6 / 4 − 1 / 2 = 4, C_ст = 100 / (1 + 4,84 · 4) = 4,91 % (об.).
Ацетон при 30 °C нагрет выше температуры вспышки, Z = 0,3 по таблице А.1.
ΔP = (900 − 101) · 3,954 · 0,3 / (168 · 2,334) · 100 / 4,91 · 1 / 3 = 16,4 кПа.

Расчетное давление 16,4 кПа больше 5 кПа. Ацетон это ЛВЖ с температурой вспышки ниже 28 °C, поэтому лаборатория относится к категории А. Если самая большая емкость 1 л, в расчет идет 0,791 кг пара и ΔP получается 3,28 кПа. Тогда помещение не относится ни к А, ни к Б (других горючих жидкостей и пылей в примере нет), и его проверяют на категории В1-В4.

Вопросы

Какая концентрация газа нужна для взрыва в помещении?

Пламя может распространяться по смеси, если концентрация газа или пара в воздухе лежит между нижним (НКПР) и верхним концентрационными пределами распространения пламени (ГОСТ 12.1.044-2018, п. 3.27). У ацетона НКПР 2,7 % (об.) по приложению 1 пособия ВНИИПО 2014, там же значения для других веществ. Категорию определяет не концентрация, а то, превышает ли расчетное давление ΔP 5 кПа.

Источники

СП 12.13130.2009 «Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности» с изменением № 1 (приказ МЧС России от 25.03.2009 № 182, изменение утверждено приказом МЧС России от 09.12.2010 № 643): пп. 4.3, 5.2, таблица 1, приложение А (пп. А.1-А.5, таблицы А.1, А.2, формулы А.1-А.24), п. Д.1 приложения Д. Текст на сайте ГУ МЧС России по Алтайскому краю (docx), приложение А на consultant.ru.
Пособие по применению СП 12.13130.2009 «Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности». И.М. Смолин, Н.Л. Полетаев, Д.М. Гордиенко, Ю.Н. Шебеко, Е.В. Смирнов. ФГБУ ВНИИПО МЧС России, М., 2014: пп. 3.2, 3.4, пример 4, приложения 1 и 2. Текст на meganorm.ru.