基于Micro CT的铜导线短路熔痕孔洞特征分析

导线短路是造成电气火灾的重要原因之一。现行国家标准中将导线短路熔痕分为起火前发生的一次短路熔痕和起火后造成的二次短路熔痕,然而现行国家标准中的鉴定仅停留在定性判断的阶段。火灾现场铜导线短路熔痕特征的量化分析研究是国内外研究人员主要关注的重点。本文应用Micro CT技术对铜导线短路熔痕进行断层扫描检测并重构铜导线短路熔痕的3D图像数据,在此基础上统计、归纳、总结铜导线短路熔痕内部孔洞形态及分布等孔洞特征。研究表明,Micro CT能够全面采集铜导线短路熔痕的整体形态和内部孔洞特征,一次短路熔痕与二次短路熔痕内部孔洞半径、表面积、紧密度的特征数据存在差别,可为短路熔痕定性和定量分析判据研究提供新的理论依据。

铜导线一次短路熔痕显微组织再结晶过程

采用定性模拟试验制备铜导线一次短路熔痕,用金相检验、硬度测试、扫描电镜分析等方法研究了不同受热条件下一次短路熔痕显微组织的变化规律。结果表明:铜导线一次短路熔痕形成后持续受热,显微组织存在再结晶现象;当熔痕的受热温度为800℃,保温时间为100 min时,胞状晶全部转变为柱状晶。

一种铝导线火灾熔痕的彩色金相检验方法

采用彩色金相检验方法对铝导线的火灾熔痕进行分析,选用阳极覆膜法对铝导线火灾熔痕的显微组织进行着色。结果表明:铝导线火灾熔痕着色后的显微组织色彩鲜艳,且晶界完整清晰;铝导线一次短路熔珠晶粒为狭长的柱状晶,晶粒细长,二次短路熔珠晶粒为粗大的等轴晶;火烧熔痕晶粒为粗大的等轴晶,晶粒内部枝晶组织明显;一次短路熔珠的气孔形状较二次短路熔珠的气孔形状更加规则,火烧熔痕中不存在气孔。

电气火灾中导线熔痕的宏微观特征

通过分析导线在火灾中形成熔痕的过程,归纳了火烧熔痕、短路熔痕和过负荷熔痕的宏、微观特征,据此可分析电气火灾事故的成因,提出了用金相分析并结合现场勘查的方法来正确鉴定火灾的原因。

电气火灾短路熔痕相变的XRD分析

制备一次短路熔痕和二次短路熔痕,采用X射线衍射仪测试熔痕样品的微观结构。实验结果显示:短路熔痕的横切面呈现2个铜的衍射特征峰,纵切面显示出4个铜的衍射特征峰,氧化铜或是氧化亚铜的衍射峰未出现,进一步将短路熔痕的XRD数据计算发现,在熔痕纵切面上,一次短路熔痕的点阵常数随外热条件的变化趋势区别于二次短路熔痕的发展趋势,但晶粒尺寸、位错密度和微观应力在变化趋势上均无法明确区别;相反,在熔痕横切面上,除点阵常数随外热温度变化的趋势无法区别一次短路熔痕和二次短路熔痕,其他三项参数均显示出一次短路熔痕不同于二次短路熔痕的变化规律。熔痕的4个参数与外热的变化趋势满足火灾物证鉴定量化分析的前提,可以进一步积累数据并应用于电气火灾物证鉴定中。

电气火灾一次短路熔痕物证鉴定案例分析

电气火灾物证检测过程中判定一次短路熔痕性质鉴定意见关乎火灾调查工作进行,必须做到科学、客观。当前电气火灾原因技术鉴定方法宏观法和金相法国标只有比较笼统的定性判据,缺乏参考图谱和详细说明,而实际火灾案例中一次短路送检物证特征又鲜有总结分析。本文对民宅、仓库和车间三类场所典型一次短路火因的实际火灾案例中熔痕迹物证痕物证外观和金相特征进行分析和总结,并与国标特征描述和模拟实验样品熔痕特征进行对比分析,总结分析一次短路熔痕一般特征和发生环境的相关性,给出鉴定应用与实践中应注意的要点,为电气火灾一次短路熔痕物证判定提供参考判据。

SEM和EDS分析铜导线短路熔痕晶粒特征

通过定性模拟实验,制备交流220 V电路中铜导线一次短路熔痕和二次短路熔痕,应用SEM和EDS等方法研究铜导线一次短路熔痕与二次短路熔痕外表面晶粒的微观形貌特征以及化学元素变化规律。结果表明,短路方式是铜导线短路熔痕晶粒形貌特征的决定因素。铜导线一次短路熔痕晶粒呈现胞状晶形貌特征,二次短路熔痕晶粒呈现柱状晶形貌特征,熔痕凝固及火灾过程中形成的氧化膜不会影响熔痕晶粒形貌特征。

金相分析技术在电气火灾原因鉴定中的应用

依据各种火灾导线熔痕的宏、微观特征及形成机理,对两个实际案例进行了具体的分析,从一次短路熔痕和二次短路熔痕的不同显微组织的变化特征,鉴别其熔化原因与火灾原因的关系,确认该两起火灾事故均为导线一次短路引起。

铜导线短路熔痕的SEM/EDS分析

在电气线路火灾原因的调查中,为更好地区分铜导线一次短路与二次短路的熔痕特征,用扫描电子显微镜(SEM)和X-射线能谱仪(EDS)对2种熔痕的形貌和相应的元素成分进行了试验研究。结果表明:铜导线一次短路与二次短路熔痕的表观形貌特征和元素成分具有明显的不同,二者的区别主要表现在熔痕表面所含的气孔、元素种类及导线本体与熔痕之间的过渡区方面,一次短路熔痕表面气孔多,元素种类少,导线与熔痕之间有明显界限,二次短路熔痕则相反。该研究结果可以区分短路熔痕形成的环境气氛,以此判断导线短路熔痕类型,为电气线路火灾原因的调查提供科学依据。

汽车火灾原因的鉴定方法研究

目的总结汽车火灾类型及其鉴定方法。方法通过分析汽车火灾原因鉴定行业现状,对比汽车火灾与建筑火灾区别,归纳汽车火灾的鉴定方法。针对电路故障引发火灾的一类案例,对于现场提取的导线熔痕,从宏观、微观、金相组织和表面成分等几方面进行检测、分析,判断火烧熔痕、一次短路熔痕或二次短路熔痕,从而鉴定火灾原因。结果汽车火灾分为装配质量问题、油液泄漏、电路故障、外来火源引燃、车辆引燃车外可燃物、大型货车制动鼓过热等六种常见类型,不同类型应采用不同的鉴定方法。结论鉴定人员在充分了解火灾基本信息、掌握车辆技术情况后,根据火灾类型相对应的鉴定方法,对现场进行细致勘验,从而判断车辆初始起火部位,鉴定汽车火灾原因。

火灾场景对电气火灾熔痕微观尺度特征的影响

为研究火场温度和火场持续时间下所形成的火灾熔痕的微观尺度参数的变化规律,本文通过进行模拟火灾场景从而重现火灾环境,进而采用XRD分析模拟的熔痕,分析熔痕的晶粒大小和微观应变等微观结构和尺度特性参数。结果显示:(1)微观应变和晶粒大小随火场持续时间变化存在一定的变化规律:随火场持续时间增大,微观应变先增大后减少,而晶粒大小的变化规律大致呈倒U型趋势。而随火场温度变化基本呈不断波动的变化趋势,相关度不高;(2)熔痕晶面(111)和(200)的晶粒大小和微观应变随火场持续时间变化规律在200A和300A电流短路情况下较为一致,而与400A电流短路情况下不一致。研究表明,火场温度和火场持续时间对熔痕围观尺度的特征有规律性影响,可初步形成不同熔痕围观尺度特征参数对应不同火场环境的相互关系体系。

一起厂房闷顶火灾事故原因认定与分析

介绍某公司厂房火灾事故的原因调查过程。通过对火灾现场勘查、调查走访、物证鉴定、模拟实验综合分析火灾蔓延过程和起火原因,排除人为放火、生产生活用火、雷击引发火灾的可能性,对三种可能的火灾原因进行分析,同证人证言构成完整的证据链,得出起火原因为喷枪的火焰引燃沟槽边的牛毛毡蔓延起火。总结此类火灾事故的灾害成因及调查体会。

细分短路熔痕形成顺序成功认定火灾原因

通过对一起电气短路火灾调查情况的介绍,论述了利用电气短路熔痕形成顺序认定火灾原因的要点和体会。

基于电压平衡原理的短路熔痕质量模型研究

为了探究直流电气火灾短路熔痕宏观特征的定量分析方法,以一次短路熔痕为例,建立了熔痕质量计算模型的一般形式与简化形式。该模型依据电压平衡原理,描述熔痕质量、导线蒸发质量与短路电气参数之间的关系。以截面积为4mm^2的铜导线为研究对象,设计了直流一次短路实验。结果表明,所建立的模型计算结果较合理,能较好地诠释短路相关参数对熔痕质量的影响,熔痕质量对导线蒸发质量的数值较不敏感。此外,4mm^2铜导线一次短路的蒸发质量与熔痕质量随短路电流增大而均有先增后减的变化规律,即存在一个峰值,可从短路时间变化以及能量分配的角度解释此规律。

电气火灾中的电弧熔痕特征与外热关系

为建立电气火灾物证鉴定关于一次短路熔痕和二次短路熔痕的量化分析,研究外热条件对短路熔痕的影响,借助X射线衍射仪和扫描电镜及能谱仪,分析短路熔痕的微观结构和成份信息。实验结果显示:在特定的热处理时间变化趋势下,一次短路熔痕晶粒大小的发展趋势与热处理时间趋势一致,二次短路熔痕晶粒大小的发展方向与热处理时间的变化趋势相反,而且,一次短路熔痕织构系数的平均值随外热温度的上升,先增大后减小,二次短路熔痕织构系数的平均值只在较小数值范围内波动。进一步分析短路熔痕不同区域的化学成份发现,一次短路熔痕和二次短路熔痕主要含有C、O和Cu三种元素,在熔痕的沉积层,一次短路熔痕的氧含量约为6%,二次短路熔痕的氧含量约为3%,但在熔痕基体区,一次短路熔痕和二次短路熔痕的氧含量基本无变化,均在3%左右,不随外热温度和热处理时间变化。从研究结果可知,在600℃内的电气火灾中,短路熔痕随外热温度和热处理时间变化的相关数据可以成为短路熔痕量化分析的基础。

电气火灾模拟试验系统设计

在总结现有电气火灾模拟试验装置的特点和系统功能需求的基础上,设计出大功率、多电学参数和接近火场环境的大型电气火灾模拟试验系统,为电气火灾的研究提供实验平台支撑。系统建成后进行了一系列的模拟试验,结果表明构建的系统能很好地模拟各种电气火灾,对搭建功能更完善的试验系统也具有借鉴意义。

电气火灾中铜导线熔痕的微观特征

采用模拟试验制备了铜导线火烧熔痕、一次短路熔痕和二次短路熔痕,观察了这些熔痕的微观形貌并总结了其微观特征。结果表明:火烧熔痕断口基本没有孔洞;在高温作用前后,一次短路熔痕的微观特征相似,断口上存在均匀、细密的孔洞,呈卵形花样;二次短路熔痕断口上的孔洞大小不一,呈蜂窝状花样。

接触介质对铜导线短路熔痕气孔的影响

为将导线熔痕中的气孔特征应用于熔痕鉴别,制备木屑、纸屑、脱脂棉、毛毯等不同接触介质下2.5 mm2线径的一次短路熔珠,观察其金相组织图,计算气孔数量、面积等特征值,并分析接触介质影响气孔形成的机理。结果表明,可燃介质对铜导线一次短路熔痕中的气孔数量、大小都会产生显著的影响。

铜导线一次短路熔珠内表面元素分布规律研究

为考查铜导线一次短路熔珠内表面元素分布规律,利用SEM-EDS配合金相分析的方法,对不同水冷时间、加热时间、不同电压下铜导线熔珠气孔内表面的元素进行分析.结果显示,一次短路熔珠气孔内表面Cu的质量百分比处于80％～90％之间,O的质量百分比在10％左右.改变冷却条件及电压高低对导线熔痕孔洞内部成分分布无影响;改变加热条件能使导线熔痕孔洞内O的质量百分比增加,C的质量百分比减少,但O的质量百分比始终在7.0％以上.因此,可以结合金相分析,定性、定量地分析判断熔珠是否为一次短路熔珠,对鉴别火灾中铜导线的一次、二次短路起到辅助作用.

短路火灾灰色区域熔痕鉴定实践和应用研究

依据GB/T 16840《电气火灾原因技术鉴定方法》,分析熔痕特征与环境特征的关系。分析火灾现场环境气氛特征,开展相关短路模拟实验,对火前短路熔痕、火后短路熔痕之间存在的"灰色区域"特征形成的原因进行分析,总结分析散热条件、过冷度、电流、烟气等环境因素对于短路熔痕形成影响的一般性规律。对电气火灾中出现的熔痕特征和环境特征的关联性进行评估,为复杂熔痕类型判定提供参考。