Badania certyfikacyjne i homologacyjne wchodzą w zakres akredytowanej działalności laboratoriów Przemysłowego Instytutu Motoryzacji. W PIMOT badaniami właściwości wyrobów metalowych i niemetalowych zajmuje się Laboratorium Badań Materiałowych.
W ramach tych badań określa się m. in. cechy materiałów na zgodność z normami
polskimi, dyrektywami unijnymi, regulaminami EKG ONZ i warunkami technicznymi.
Materiały badane w laboratorium są sprawdzane między innymi w zakresach:
• wytrzymałości materiałów: tj. na rozciąganie, ściskanie, moduły, histerezę,

• badań fizyko-chemicznych: temperatury pracy materiału, gęstości,
• badań odpornościowych na różne środowiska, płyny a także ogień,
• badań starzeniowych i klimatycznych,
• badań metalograficznych,
• badań mechanicznych: tj. ściśliwości, współczynnika tarcia i innych.

Jednym z wymienionych badań jest odporność na ogień, którą w świetle odpowiednich dokumentów normatywnych określa:
– czas jaki powinien wytrzymać materiał, zanim ulegnie zniszczeniu w wyniku działania ognia – parametr ten dotyczy zbiorników paliwa wykonanych z tworzyw sztucznych.
– prędkość przemieszczania się ognia – parametr ten dotyczy materiałów wyposażenia wewnętrznego pojazdów.

Badanie odporności zbiorników paliwa z tworzyw sztucznych

Wymagania dotyczące zbiorników paliwa opisane są dokładnie w Dyrektywie nr 70/221/WE i w Regulaminie nr 34 EKG ONZ. Jest to badanie szczególnie ważne ze względu na bezpieczeństwo, dlatego warto się z nim zapoznać.
Zbiorniki paliwa wykonane z tworzyw sztucznych szczególnie chętnie stosowane są zwłaszcza przez producentów pojazdów osobowych i dostawczych.
Zastosowanie tworzyw sztucznych pozwoliło dokładnie wykorzystać przestrzeń przeznaczoną w pojeździe na zbiornik, z uwagi na łatwość nadawania mu skomplikowanych kształtów.
Zbiorniki dla większych serii wykonywane są metodą wydmuchu.
Badania w/w zbiorników dotyczą:

– odporności na ciśnienie wewnętrzne,
– odporności na ciśnienie wewnętrzne w podwyższonej temperaturze,
– odporności na obrót symulujący przewrotkę pojazdu wokół dłuższej jego osi,
– odporności na uderzenie ciężkim przedmiotem w niskiej temperaturze,
– odporności na przenikanie paliwa przez ścianki zbiornika w podwyższonej temperaturze,
– odporności na działanie ognia.
Badanie odporności na działanie ognia wymagało zaprojektowania i wykonania w PIMOT odpowiedniego stanowiska, które musiało spełnić szereg wymagań konstrukcyjnych i technologicznych zawartych w w/w dokumentach normatywnych.

Laboratorium Badań Materiałowych wykonało stanowisko spełniające wszystkie wymagania i otrzymało akredytację na prowadzenie badań homologacyjnych, które od kilku lat wykonuje. Stanowisko składa się z dwóch wózków poruszających się na szynach tak, aby jeden wózek poruszał się pod drugim. Oba wózki poruszają się na rolkach i przeciągane są linami stalowymi pod zbiornikiem podwieszonym na elementach nośnych, niezbędnych do ustawienia go w odpowiedniej pozycji.
Dolny wózek ma płaskie naczynie, które wypełnia się paliwem, natomiast górne ma kratownicę z ułożonymi na niej ognioodpornymi cegłami.
Skład i wymiary cegieł są opisane w w/w dokumentach homologacyjnych.
Zbiornik paliwa przeznaczony do badania należy zamocować dokładnie tak, jak w samochodzie. W tym celu elementy nośne są dostosowywane do każdej nowej próby.

Tuż przed próbą zbiornik wypełnia się do połowy paliwem odpowiednim do wariantu silnika samochodu.
Należy zastosować różne osłony imitujące podwozie samochodu lub użyć oryginalnych fragmentów pojazdu.
Często zbiornik dostarczony jest razem ze specjalnie przygotowanym nadwoziem jak to ilustruje zdjęcie nr 1. W tym przypadku ustawienie zbiornika zrealizowano, dobierając elementy nośne tak, aby obniżyć koszty badań i jednocześnie uzyskać żądaną odległość zbiornika nad powierzchnią palącego się paliwa.

Stanowisko gotowe do próby.

Samo badanie podzielone jest na cztery etapy.
Pierwszy etap (faza A) tzw. „nagrzewanie wstępne” polega na przetrzymaniu obu wózków w ogniu palącego się paliwa przez 60s w pewnej odległości od obiektu. Ilustruje to zdjęcie nr 2. 

 Faza A – nagrzewanie wstępne.
W drugim etapie (faza B) dolny wózek z paliwem przeciągnięty jest pod zbiornik paliwa, który jest wystawiony na działanie ognia przez 60s. Ilustruje to zdjęcie nr 3.

Faza B – bezpośrednie wystawienie zbiornika na ogień.
Trzeci etap (faza C) przewiduje pośrednie wystawienie zbiornika na działanie płomienia przez kolejne 60s, kiedy między dolny wózek i zbiornik przetoczony jest wózek z cegłami. Ilustruje to zdjęcie nr 4.

Faza C – pośrednie wystawienie zbiornika na ogień.

W czwartym etapie po upływie 120s próby należy odciągnąć obydwa wózki spod zbiornika na bezpieczną odległość. Wymaganie jest bardzo proste:
po upływie dwóch minut działania ognia na zbiornik, nie może wystąpić wyciek paliwa.

Jest to próba bardzo ciężka dla zbiornika paliwa wykonanego z tworzyw sztucznych, ale producenci opanowali tę produkcję.
Na podstawie doświadczenia, po wykonaniu wielu prób w laboratorium i przeanalizowaniu wyników badań pozytywnych i negatywnych, wnioski są następujące – aby spełnić próbę ognia należy zastosować:
– odpowiedni materiał na zbiornik, którym najczęściej był polietylen o wysokiej gęstości,
– odpowiednią minimalną grubość ścianki zbiornika, najczęściej około 7mm,
– osłonę metalową na rurę wlewu i sam wlew paliwa.
Tak wykonany zbiornik ma szansę spełnić podstawowe wymagania dla próby ognia, dając nadzieję na ratunek dla pasażerów w sytuacjach krytycznych, w tym konkretnym przypadku bezcenne dwie minuty potrzebne do opuszczenia na bezpieczną odległość zagrożonego wypadkiem samochodu.

Badanie odporności materiałów niemetalowych
Materiały stosowane wewnątrz pojazdów sprawdzane są na odporność działania ognia wg Dyrektywy 95/28/WE.
Materiały podzielono w zależności od miejsca zastosowania w pojeździe na trzy grupy i przewidziano różne sposoby ich testowania, a mianowicie:
– badanie poziomego współczynnika palności w komorze,
dla materiałów użytych do tapicerki siedzeń, podsufitki, ścian bocznych i tylnych,
materiałów o funkcjach termicznych lub akustycznych, wykładzin podłogowych,

okładzin przedziałów bagażowych, przewodów grzewczych i wentylacyjnych,
materiałów użytych w instalacji oświetleniowej.
– badanie lampą radiacyjną topliwości materiałów na skapywanie kropel,
są to materiały użyte do podsufitki, materiały użyte jako okładziny przegród, przewodów grzewczych i wentylacyjnych na dachu,
– badanie pionowego współczynnika palności z zastosowaniem specjalnej ramy i palnika gazowego dla zasłon i rolet lub innych materiałów wiszących.

Badanie poziomego współczynnika palności jest badaniem zasadniczym. Odbywa się ono w komorze, która umieszczona jest w kabinie wentylacyjnej z wymuszonym obiegiem o określonym przepływie powietrza.
W komorze poziomo ułożona próbka materiału poddawana jest działaniu płomienia z palnika Bunsena, który zasilany jest gazem o określonej kaloryczności (około 38MJ/m³).
Jest to np. gaz ziemny lub specjalnie przygotowana mieszanka propanu i butanu.
Paląca się próbka jest oceniana pod względem szybkości przemieszczania się płomienia. Do oceny badanego materiału przelicza się czas i drogę przebytą przez płomień między dwoma znacznikami. Dopuszczalna jest prędkość max 100mm/min.
Próbę palności ilustruje zdjęcie nr 5, na którym widoczna jest komora, paląca się próbka i skapujące krople. Widoczny jest też po prawej stronie palnik Bunsena i butla z gazem.

Badanie poziomego współczynnika palności.

W obu opisanych testach badania odporności na działanie ognia, należy zwrócić uwagę na powtarzalność próby. Warunki badania muszą być identyczne dla każdej badanej próbki. W przypadku badania zbiorników przepisy przewidują sprawdzenie odporności dla trzech egzemplarzy, natomiast dla materiałów wyposażenia wewnętrznego pojazdu – dla pięciu sztuk. Dlatego badania przygotowywane są skrupulatnie w najdrobniejszych szczegółach z uwagi na dużą odpowiedzialność, na którą składa się ciężar badań, których wyniki muszą być wiarygodne.

Badania odporności na działania ognia mają duże znaczenie dla bezpieczeństwa użytkowników pojazdów. Odpowiedni wymiar tego problemu dają przykłady wypadków drogowych, w których ogień pokazywał swą potęgę.
Znaczenia opisanych badań nikt nie neguje i są one odpowiednio usankcjonowane prawnie. Świadczy o tym ich obligatoryjny charakter zarówno w przepisach światowych jak i europejskich.

Autor: mgr inż. Andrzej Jakubowski PIMOT
Artykuł ukazał się w numerze 5/2009 „Serwisu Motoryzacyjnego”