消防射水對導線二次短路熔痕的影響分析

歐陽磊

摘 要：在進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律，從中找到了有關銅導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家標準的熔珠顯微組織特征相同，并進行了細致的分析，并找到了與國家標準熔珠顯微相同的原因。

關鍵詞：二次短路；熔珠；金相分析；柱狀晶；火災調查

中圖分類號：TG115 文獻標識碼：A

當在火災中產生二次短路現象，是因為帶電的導體會在火災高溫的作用之下，將導線的絕緣層破壞了，引起了短路現象。本文根據銅導線的特點，模擬了在發生二次短路的時候，不同條件之下，發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，使用不同的導線對二次短路熔痕的影響，給找到火災發生的原因提供了有力的依據。

一、實驗部分

（一）實驗設備與材料

分別準備橫截面積在3mm2與4mm2的單芯聚氯乙烯銅導線，汽油噴燈，點溫計，金相顯微鏡，佳能EOS700D照相機。

（二）樣品制備與觀察

使用兩種線徑的銅導線與汽油噴燈模擬一個火災現場，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行對熔珠的冷卻處理。方法一是：當導線出現熔珠以后，記錄下出現熔珠時的最高火焰的溫度，并將熔珠放置在空氣中60s以內的時間進行冷卻降溫，最后再使用稅將熔珠冷卻到常溫的的狀態。方法二是：當導線出現熔珠的時候，記錄下出現熔珠時的最高火焰溫度，并有效的將汽油噴燈的溫度慢慢的進行調節，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。通過不同的冷卻方法制作出的熔珠，再進行鑲嵌、磨光、拋光、浸蝕等工序，然后放到金相顯微鏡上進行觀察和拍照。

二、模擬二次短路實驗的過程

設置有關發生二次短路的條件，模擬火災現場的實驗，用兩根銅導線并聯在一起，分別將導線的兩端連接在電焊機的焊把上，通電以后，會發生短路的情況。用汽油噴燈對電線進行破壞作用，促使兩根銅導線接觸，并注意電流表的變化情況。兩根導線的局部受到了破壞，在電力的作用下，產生了電弧，形成二次短路熔珠現象。在自然冷卻的條件下，制備不同的線徑銅導線發生二次短路熔珠的過程中，當產生電弧以后，要及時的進行斷電處理，保證熔珠在自然的條件之下進行冷卻。在進行消防射水條件之下的二次短路熔珠制備的過程中，發生電弧以后，要立即斷電，并使用噴壺對場所的熔珠進行噴水冷卻處理，加強二次短路熔珠的冷卻過度。在進行實驗的時候，要使用小的電力進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）不同實驗條件對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逐漸變小。通過小電流對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，形成的柱狀晶就越小。

2 受導線線徑的影響

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

3 受放置時時間的影響

在產生熔珠的時候，要立即進行消防射水噴射活動。將剛形成的熔珠表面的溫度降低帶到與火場的溫度相同，利用消防射水噴射，加大過冷度，形成比較小的柱狀晶。等到再次進行消防射水活動的時候，熔珠會自然的冷卻，消防射水對其沒有太大的影響，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

在實驗的時候，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，組織的內部不生成氣孔。在逐漸的降低汽油的溫度時，形成的金相組織以柱狀晶為主，內部會出現很多的氣孔。當溫度達到火場溫度的時候，當熔珠冷卻速度慢時，過冷度也很小，內部受熱均勻，容易形成等軸晶或是粗大的柱狀晶。因為受到冷卻的速度、時間、金屬溶解的氣體等因素的影響，組織內部不會有氣孔產生。當溫度過低時，二次短路熔珠的過冷度與速度會加大，容易形成柱狀晶顯微組織。在火災現場現場的二次短路熔珠受到環境等因素的影響，二次短路熔痕內氣孔的大小不均勻，有很多的氣體存在。

（二）消防射水對二次短路熔珠的影響

通過對上述實驗結果的有效分析，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，內部有很多很大的氣孔產生，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小為主，內部的氣孔很少很小，與國家針對電氣火災的相關鑒定標準中描述的特征相符。

（三）消防射水對二次短路熔珠金相組織影響的原因

二次短路熔痕在進行結晶的過程中，會受到周圍的高溫影響，冷卻的速度變慢，需要凝固的時間很長，過冷度比較小，當完成結晶以后，晶粒的數量不多，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，將短路點的溫度降低到與室內溫度差不多，加快了冷卻的速度，增大了過冷度，在這種條件之下，發生的二次短路熔珠金相組織的柱狀晶以細小的組織為主。

結語

綜上所述，消防射水可以改變導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。沒有使用二次消費射水的情況下，二次短路的金相組織的柱狀晶就會粗大，使用了二次消費射水的金相組織柱狀晶就細小，與國家標準的電氣火災原理描述的特征相符。

參考文獻

[1]丁瑋.消防射水對導線二次短路熔痕的影響[J].消防科學與技術，2007（03）：335-339.

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