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1、用金相显微技术鉴别一次短路熔痕和二次短路熔痕摘 要: 当已经判明了火灾现场中的导线熔痕是短路造成的, 鉴别熔痕是一次短路熔痕还是二次短路熔痕, 可以为分析火灾原因提供准确的依据, 单靠以往经验的外观鉴定, 有时很难区分二者。本文将利用金相显微技术, 来鉴别铜导线的一次短路熔痕和二次短路熔痕。关键字: 短路; 金相显微技术1 概述在电气火灾调查中, 短路熔痕的鉴别是非常重要的。但短路可以是在火灾之前发生(一次短路) ,也可以在火灾之后发生(二次短路), 如何来判定熔痕是一次短路熔痕, 还是二次短路熔痕对分析火灾的原因至关重要。2 检验过程2. 1 案情简介某市一鞋材有限公司厂房发生火灾, 烧毁厂
2、房内各种材料、机器设备等, 损失上千万, 并造成一人死亡。经公安消防人员在火灾过后对火灾现场进行勘查, 在起火点附近, 提取了两组相关的导线熔痕, 要求对熔痕进行鉴定分析, 判定熔痕是一次短路熔痕还是二次短路熔痕。2. 2 熔痕的外观检验1#导线熔痕, 为两根单股铜导线端部的熔痕, 其中一根导线端部熔痕呈熔珠状, 熔珠是线径的1.5倍左右, 熔珠表面光滑, 没有光泽, 熔珠与相连导线的界限明显(见图片1- 1)。2#导线熔痕, 为两根多股铜导线端部的熔痕, 熔痕表面较为光滑, 有肉眼可见的空洞, 无光泽, 熔痕与相连导线的界限较为明显, 其多股细铜线之间没有出现互相粘结的现象(见图片2- 1)
3、。2. 3 熔痕的金相检验2. 3. 1 金相样品制备将两组样品上的熔痕, 与相连导线, 沿着横截面和纵截面(若样品只有单粒熔珠, 且与导线相连,则只要沿着纵截面)分别用镶嵌机进行镶嵌, 然后按粗磨、细磨、抛光、浸蚀、吹干的顺序制备成金相样品, 以备观察。2. 3. 2 金相磨面内部空洞及其特征1#导线熔珠金相磨面被少许空洞分割, 空洞呈有规则的圆形或椭圆形(见图片1- 2); 2#导线熔痕金相磨面被许多不规则的肉眼可见的空洞分割, 空洞大小不一(见图片2- 2)。在金相样品制备的粗磨步骤时, 在体视镜下可以观察到: 1#样品空洞内表面呈暗红色, 光泽度较差, 平滑有微量碳迹; 2#样品空洞内
4、表面呈鲜红色(红宝石色), 光泽度强, 有较多粗糙平行的碳迹。图片1- 1 1#导线熔珠外观 图片2- 1 2#导线熔痕外观 图片1- 2 1#导线熔珠内部空洞100X 图片2- 2 2#导线熔痕内部空洞50X3. 3 金相显微组织形态特征1#导线熔珠金相组织以细小紧密的胞状晶和柱状晶为主, 排列较规则整齐, 晶粒大小约1030Lm (见图片1- 3) ; 2#导线熔痕金相组织出现粗大的柱状晶(见图片2- 3)。在偏光条件下观察时,1#导线熔珠的空洞周围的( Cu + Cu2O ) 共晶体较少; 而2#导线熔痕空洞周围的共晶体又多又明显2. 3. 4 熔痕与导线过渡区形态特征1#导线熔珠的金相
5、磨面中, 熔痕与导线的过渡区界限明显, 熔痕一边是细小晶粒, 而另一边是导线原始组织形态(如图片1- 4 所示); 而2#导线熔痕的金相磨面中, 熔痕与导线的过渡区界限没有明显界限, 相连导线的晶粒粗大, 与熔痕的粗大柱状晶晶粒互相包容、穿插(见图片2- 4)。图片1- 4 1#导线熔珠与导线过渡区50X 图片2- 4 2#导线熔痕与导线过渡区50X3 结果分析与讨论铜导线是采用99. 9% 以上的纯铜经过冷拔得到的, 熔点在1083e 左右, 导线在正常的工作状态下其本身温度在70e 以下。当铜导线发生短路时,在瞬间, 短路点温度高达2000e 以上, 可以瞬间使铜导线熔化从而形成熔痕或熔珠
6、。由于这种高温瞬间即逝, 因而可以形成一方是熔痕, 另一方却是完好的导线。从外观上看, 一次短路熔痕与相连导线看不出有熔化的过渡区, 二次短路熔痕与相连导线有时有微小的熔化过渡区, 但这种微小的温度变化从外观上较难分辨, 必须借助进一步的金相显微技术对其内部结构进行观察分析。一次短路熔痕由于是自身原因引起的短路, 在熔痕形成后, 受周围环境影响, 冷却速度快, 迅速在熔化的液滴内形核, 在晶粒还没长大时, 已经凝固,同时金属在熔化时所吸收的氧还没来得及与金属充分反应和溢出, 就被截留在内部组织中, 但由于燃烧产物相对较少,截留的气孔比较少也比较有规则, 多呈圆形或椭圆形。所以, 一次短路熔珠的
7、金相组织除细小紧密排列的胞状晶或柱状晶外, 内部有少量空洞存在, 熔痕与导线的过渡区界限明显。二次短路熔痕, 由于在短路之前, 已经有火焰的存在, 环境温度相对较高, 熔化的液滴冷却速度慢, 凝固过程长, 晶粒在形核后, 不断长大, 且在火灾环境中存在大量灰尘、杂质和各种燃烧产物, 被截留在液滴中的气孔多而杂, 在长时间的高温条件下, 氧与金属也会发生充分反应, 因此, 二次短路熔痕的金相组织出现粗大的柱状晶, 以及很多不规则的空洞, 空洞周围的( Cu + Cu2O )共晶体比较多, 熔痕与导线的过渡区界限也不明显。4 结论通过以上分析可以得出结论: 1#导线上的熔痕(珠)为一次短路熔痕(珠) ; 2#导线上的熔痕为二次短路熔痕。判定导线熔痕是一次短路熔痕还是二次短路熔痕, 有时单从经验的外观特征无法识别。通过金相显微技术, 对熔痕金相磨面的1. 内部空洞2. 金相显微组织3. 熔痕与导线过渡区等进行观察分析, 可以很好的区分一次短路熔痕和二次短路熔痕。
