消防射水對(duì)導(dǎo)線二次短路熔痕的影響分析

歐陽(yáng)磊

摘 要：在進(jìn)行二次短路熔痕的過程中，由于熔珠形成條件的不同，得到不同的金相組織變化的規(guī)律，從中找到了有關(guān)銅導(dǎo)線二次短路熔珠在消防射水影響之下形成的金相組織與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的熔珠顯微組織特征相同，并進(jìn)行了細(xì)致的分析，并找到了與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)熔珠顯微相同的原因。

關(guān)鍵詞：二次短路；熔珠；金相分析；柱狀晶；火災(zāi)調(diào)查

中圖分類號(hào)：TG115 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

當(dāng)在火災(zāi)中產(chǎn)生二次短路現(xiàn)象，是因?yàn)閹щ姷膶?dǎo)體會(huì)在火災(zāi)高溫的作用之下，將導(dǎo)線的絕緣層破壞了，引起了短路現(xiàn)象。本文根據(jù)銅導(dǎo)線的特點(diǎn)，模擬了在發(fā)生二次短路的時(shí)候，不同條件之下，發(fā)生的二次短路熔珠的情況，并分析了在消防射水的條件之下，使用不同的導(dǎo)線對(duì)二次短路熔痕的影響，給找到火災(zāi)發(fā)生的原因提供了有力的依據(jù)。

一、實(shí)驗(yàn)部分

（一）實(shí)驗(yàn)設(shè)備與材料

分別準(zhǔn)備橫截面積在3mm2與4mm2的單芯聚氯乙烯銅導(dǎo)線，汽油噴燈，點(diǎn)溫計(jì)，金相顯微鏡，佳能EOS700D照相機(jī)。

（二）樣品制備與觀察

使用兩種線徑的銅導(dǎo)線與汽油噴燈模擬一個(gè)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)，制造出火燒的熔珠，在得到火燒的熔珠以后，可以使用以下兩種方法進(jìn)行對(duì)熔珠的冷卻處理。方法一是：當(dāng)導(dǎo)線出現(xiàn)熔珠以后，記錄下出現(xiàn)熔珠時(shí)的最高火焰的溫度，并將熔珠放置在空氣中60s以內(nèi)的時(shí)間進(jìn)行冷卻降溫，最后再使用稅將熔珠冷卻到常溫的的狀態(tài)。方法二是：當(dāng)導(dǎo)線出現(xiàn)熔珠的時(shí)候，記錄下出現(xiàn)熔珠時(shí)的最高火焰溫度，并有效的將汽油噴燈的溫度慢慢的進(jìn)行調(diào)節(jié)，將火焰的溫度將降至不同的溫度，馬上采取射水冷卻的方法，將熔珠的溫度降到常溫狀態(tài)。通過不同的冷卻方法制作出的熔珠，再進(jìn)行鑲嵌、磨光、拋光、浸蝕等工序，然后放到金相顯微鏡上進(jìn)行觀察和拍照。

二、模擬二次短路實(shí)驗(yàn)的過程

設(shè)置有關(guān)發(fā)生二次短路的條件，模擬火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)，用兩根銅導(dǎo)線并聯(lián)在一起，分別將導(dǎo)線的兩端連接在電焊機(jī)的焊把上，通電以后，會(huì)發(fā)生短路的情況。用汽油噴燈對(duì)電線進(jìn)行破壞作用，促使兩根銅導(dǎo)線接觸，并注意電流表的變化情況。兩根導(dǎo)線的局部受到了破壞，在電力的作用下，產(chǎn)生了電弧，形成二次短路熔珠現(xiàn)象。在自然冷卻的條件下，制備不同的線徑銅導(dǎo)線發(fā)生二次短路熔珠的過程中，當(dāng)產(chǎn)生電弧以后，要及時(shí)的進(jìn)行斷電處理，保證熔珠在自然的條件之下進(jìn)行冷卻。在進(jìn)行消防射水條件之下的二次短路熔珠制備的過程中，發(fā)生電弧以后，要立即斷電，并使用噴壺對(duì)場(chǎng)所的熔珠進(jìn)行噴水冷卻處理，加強(qiáng)二次短路熔珠的冷卻過度。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，要使用小的電力進(jìn)行二次短路熔珠的制作，然后再加大電流制作二次短路熔珠。

三、影響分析

（一）不同實(shí)驗(yàn)條件對(duì)二次短路熔珠顯微組織的影響

1 受短路電流的影響

加大短路的電流，生成的二次短路熔珠就會(huì)逐漸變小。通過小電流對(duì)二次短路熔珠的影響來看，形成的金相組織多以柱狀晶為主，存在一定的氣孔，逐漸加大電流時(shí)，形成的柱狀晶就越小。

2 受導(dǎo)線線徑的影響

導(dǎo)線的直徑很大時(shí)，就會(huì)形成粗大的金相組織的柱狀晶，導(dǎo)線的直徑很小時(shí)，就會(huì)形成的很小的組織柱狀晶，晶界比較明顯。所以，導(dǎo)線的線徑大，熔珠就大，不容易散熱，熔珠里面過冷度就小，就會(huì)形成粗大的柱狀晶。

3 受放置時(shí)時(shí)間的影響

在產(chǎn)生熔珠的時(shí)候，要立即進(jìn)行消防射水噴射活動(dòng)。將剛形成的熔珠表面的溫度降低帶到與火場(chǎng)的溫度相同，利用消防射水噴射，加大過冷度，形成比較小的柱狀晶。等到再次進(jìn)行消防射水活動(dòng)的時(shí)候，熔珠會(huì)自然的冷卻，消防射水對(duì)其沒有太大的影響，因此，金相組織的柱狀晶以粗大為主。

4 受汽油噴燈火焰的溫度的影響

在實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，在加大汽油噴燈溫度的過程中，得到的金相組織以粗大的等軸晶為主，并且晶界非常的明顯，組織的內(nèi)部不生成氣孔。在逐漸的降低汽油的溫度時(shí)，形成的金相組織以柱狀晶為主，內(nèi)部會(huì)出現(xiàn)很多的氣孔。當(dāng)溫度達(dá)到火場(chǎng)溫度的時(shí)候，當(dāng)熔珠冷卻速度慢時(shí)，過冷度也很小，內(nèi)部受熱均勻，容易形成等軸晶或是粗大的柱狀晶。因?yàn)槭艿嚼鋮s的速度、時(shí)間、金屬溶解的氣體等因素的影響，組織內(nèi)部不會(huì)有氣孔產(chǎn)生。當(dāng)溫度過低時(shí)，二次短路熔珠的過冷度與速度會(huì)加大，容易形成柱狀晶顯微組織。在火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)的二次短路熔珠受到環(huán)境等因素的影響，二次短路熔痕內(nèi)氣孔的大小不均勻，有很多的氣體存在。

（二）消防射水對(duì)二次短路熔珠的影響

通過對(duì)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果的有效分析，沒有受到消防射水的二次短路熔珠的金相組織的柱狀晶以粗大為主，并有很大的晶界，內(nèi)部有很多很大的氣孔產(chǎn)生，氣孔周圍的共晶體非常的明顯。在消防射水的影響之下，二次短路熔珠金相組織的柱狀晶以細(xì)小為主，內(nèi)部的氣孔很少很小，與國(guó)家針對(duì)電氣火災(zāi)的相關(guān)鑒定標(biāo)準(zhǔn)中描述的特征相符。

（三）消防射水對(duì)二次短路熔珠金相組織影響的原因

二次短路熔痕在進(jìn)行結(jié)晶的過程中，會(huì)受到周圍的高溫影響，冷卻的速度變慢，需要凝固的時(shí)間很長(zhǎng)，過冷度比較小，當(dāng)完成結(jié)晶以后，晶粒的數(shù)量不多，而且晶體粗大，金相組織的柱狀晶很大。在消防射水影響之下，將短路點(diǎn)的溫度降低到與室內(nèi)溫度差不多，加快了冷卻的速度，增大了過冷度，在這種條件之下，發(fā)生的二次短路熔珠金相組織的柱狀晶以細(xì)小的組織為主。

結(jié)語

綜上所述，消防射水可以改變導(dǎo)線二次短路熔珠的過冷度與冷卻的速度，改變二次熔珠的組織變化情況。導(dǎo)線的線徑大，金相組織的柱狀晶就粗大，線徑小，形成的柱狀晶就小。沒有使用二次消費(fèi)射水的情況下，二次短路的金相組織的柱狀晶就會(huì)粗大，使用了二次消費(fèi)射水的金相組織柱狀晶就細(xì)小，與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的電氣火災(zāi)原理描述的特征相符。

參考文獻(xiàn)

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