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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
2、发生火灾,烧毁厂房内各种材料、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
3、结的现象(见图片2-1)。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,
4、平滑有微量碳迹;2#样品空洞内表面呈鲜红色(红宝石色),光泽度强,有较多粗糙平行的碳迹。图片1-11#导线熔珠外观图片2-12#导线熔痕外观图片1-21#导线熔珠内部空洞100X图片2-22#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10~30Lm(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
5、特征1#导线熔珠的金相磨面中,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1-41#导线熔珠与导线过渡区50X图片2-42#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
6、线熔化从而形成熔痕或熔珠。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
7、规则,多呈圆形或椭圆形。所以,一次短路熔珠的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
8、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
