在消防射水條件下放置時間對二次短路熔珠顯微組織的影響分析

摘要：文章模擬火災情景，通過分析在噴射消防水條件下不同放置時間對二次短路熔珠顯微組織的影響，得出結論：熔珠形成以后到噴射消防水的時間間隔，時間越長，形成的金相組織柱狀晶越大。

關鍵詞：放置時間；二次短路；熔珠顯微組織；柱狀晶

中圖分類號：TG115.21文獻標識碼：A文章編號：1006-8937（2012）05-0046-01

二次短路是在火災中形成的短路，是帶電導線在外界火焰或高溫的作用下，導線絕緣層失效而引起的短路。本文模擬銅導線二次短路的形成條件，在不同導線線徑下形成的二次短路熔珠，分析在消防射水條件下不同放置時間對二次短路熔珠顯微組織的影響，為火災原因認定提供依據。

1材料和方法

1.1材料

儀器：BXG-160型電焊機；萬用表；BQ-15型汽油噴燈；噴壺；金相砂紙；P-2型金相試樣拋光機；XJG-05型金相顯微鏡；海鷗DF300照相機；海鷗61-1型黑白放大機；洗片夾。

材料：2.5 mm2單芯聚氯乙烯銅導線；4 mm2單芯聚氯乙烯銅導線；自凝牙脫粉、牙脫水；氧化鋁金相試樣拋光粉； 浸蝕劑:氯化鐵水鹽酸乙醇溶液（氯化鐵:5 g鹽酸:10 ml水：50 ml乙醇:50 ml）；D-76顯影粉；D-72顯影粉；酸性定影粉；ISO100黑白感光材料；高反差相紙（3號）。

1.2方法

1.2.1銅導線二次短路熔珠的制備

模擬二次短路的形成條件，把兩根銅導線擰在一起，另外的兩頭接在電焊機的焊把上，打開電源后，由于電線絕緣皮的絕緣作用，線路處于斷路狀態。用汽油噴燈的外焰火燒導線相接觸的部分，同時注意電流表的讀數是否有變化。由于火燒作用，導線的絕緣層很快失去了絕緣作用，兩根導線的局部因突然接觸產生電弧，形成二次短路熔珠。在制備不同線徑銅導線在自然冷卻條件下的二次短路熔珠的時候，產生電弧以后，馬上斷電，使熔珠在室溫下自然冷卻；在制備消防射水條件下的銅導線二次短路熔珠的時候，產生電弧后立即斷電，并用噴壺往熔珠上噴水，以增加二次短路熔珠冷卻時的過冷度。在實驗的過程中，先用小電流制作二次短路熔珠，再用大電流制作二次短路熔珠。

1.2.2二次短路熔珠金相試樣的制備

一般金相試樣的制備要經過取樣、鑲嵌、磨光、拋光及浸蝕這五個步驟。根據研究的需要選擇有代表性的部位，把有二次短路熔珠的部位截取下來，并用酒精對樣品表面進行去污；用快速自凝牙托水（甲基丙烯酸甲脂）和自凝牙托粉對試樣進行鑲嵌；之后進行磨光，金相試樣的磨光分為粗磨和細磨兩道工序，把準備好的試樣，依次由粗到細在各號砂紙上磨制；把磨光完成的樣品進行拋光，消除試樣磨面上的磨痕和變形層；把拋光好的金相試樣表面徹底清洗干凈，立即用浸蝕劑浸蝕，銅導線金相試樣的浸蝕一般在6～8 s，浸蝕結束以后，立刻用水沖掉金相樣品表面的浸蝕液。

1.2.3試樣的觀察、拍照與印放

試樣制備完成以后，應該迅速到金相顯微鏡上進行金相觀察，通過選擇合適的目鏡和物鏡，使試樣在視場中成清晰影像，如果觀察到的試樣晶界明顯，晶粒清晰，無劃痕，則可以進行金相顯微照相；在進行金相顯微照相時，按照金相顯微鏡觀察時的方法調節視場至最清晰，當視場里觀察到的銅導線二次短路熔珠的金相顯微組織晶界明顯、晶粒清晰后，把照相機的光圈調至曝光合適，即可按下快門線進行拍照。

把拍照后的膠片在暗室內進行沖洗，制作出底片，然后再把底片在放大機上進行印放照片。底片上的影像印放到相紙上后，把曝光完成的像紙放進顯影液里2～3 min，等顯現的影像清晰，反差大，能很好的表現所要表達的特征時，把像紙從顯影液中取出，放入清水中沖洗掉像紙表面的顯影液，再放入定影液中定影10 min左右，最后用清水沖洗、晾干就得到了放大后的相片。

2結果與討論

2.1二次短路熔珠的外觀特征

①同一線路上形成的二次短路熔珠的外觀。導線絕緣層破壞后，在同一導線上可能會形成多處二次短路熔痕。有在同一次實驗中截取的四處二次短路熔痕；有粘連在一起的二次短路熔珠，周圍煙熏比較嚴重；有熔斷處的二次短路熔珠。實驗選取的導線是2.5 mm2單芯聚氯乙烯銅導線，實驗的電流是140 A。火災中， 電線的絕緣層被火燒毀喪失絕緣性能， 此時導線線芯相互接觸， 或靠得很近的導線火燒熔化物流到另一根導線上相互接觸造成短路而留下二次短路熔痕。所以，從表觀特征上看，二次短路會留下多處短路痕跡，所形成的熔珠周圍有煙熏痕。

②多股銅導線的二次短路熔珠外觀。多股細銅導線在60 A、80 A、100 A、120 A電流下形成的二次短路熔珠。在外觀特征上，隨著實驗電流的增大，形成的二次短路熔珠由小變大，粘連在一起的細銅導線根數也增多。

2.2形成熔珠后放置不同時間噴射消防射水的條件下

二次短路熔珠顯微組織

把2.5 mm2單芯聚氯乙烯銅導線在140 A電流的情況下形成短路熔珠后分別放置3 s鐘、2 min后用消防射水噴射，比較二者金相顯微組織的變化：有顯示的金相顯微組織，以柱狀晶為主，也有細小的等軸晶，內部有很大很明顯的氣孔；有顯示的金相顯微組織，以粗大的柱狀晶為主，晶界比較明顯。

3結論

①放置時間對二次短路熔珠顯微組織的影響。在熔珠形成以后，立即用消防射水噴射，所得的金相組織以細小的柱狀晶為主，內部有氣孔，氣孔周圍基本沒有出現共晶體；熔珠形成以后，等待兩分鐘以上，使熔珠自然冷卻之后再噴射消防射水，所得的金相組織以粗大的柱狀晶為主，晶界十分明顯，有較大較多的氣孔，氣孔周圍存在共晶體。由于剛剛形成的熔珠，表面的溫度為火場溫度，立即用消防射水噴射，過冷度增大，形成細小的柱狀晶；等待兩分鐘以上噴射消防射水，熔珠基本上已經自然冷卻，消防射水對其產生的影響很小，所以其金相組織以粗大的柱狀晶為主。

②消防射水對二次短路熔珠的影響。在沒有消防射水情況下，二次短路熔珠的金相組織以粗大的柱狀晶為主，且出現較大的晶界，內部的氣孔多而大，氣孔周圍的共晶體較明顯。在消防射水的影響下，二次短路熔珠金相先組織以細小的柱狀晶為主，內部的氣孔變少變小，與國家標準《電氣火災原因技術鑒定方法》描述的一次短路熔珠顯微組織的特征相近。

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