火灾中铜导线金相组织研究.pdf

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1、研究火灾中铜导线金相组织研究卢文清(安溪县公安消防大队，福建泉州362400)摘要：本文通过对铜导线过负荷和短路两种电热熔痕金相组织的研究，分析了通电时间、电流、加热温度等因素对铜导线金相组织的影响，总结了利用铜导线金相显微特征鉴定铜导线电热熔痕的方法，为认定电气起火原因提供重要依据。关键词：过负荷；短路；铜导线；金相分析中图分类号：TU998．1文献标识码：A文章编号：1674-7712(2014)16—0243一o1据近十年火灾统计数据显示，我国电气火灾起数一直占原因是因为当导线中通入2．5倍安全电流发生过负

2、荷时，导线全国火灾起数的30％左右，并有着逐年上升的趋势。因此，温度己达到795℃，即加热前的导线晶粒是在795℃下形成的，对电气火灾痕迹的鉴别和判定对火灾原因分析认定具有十分该温度高于随后的热处理温度(500℃)，所以在该温度下加重要的意义。而在实际火场中，火灾调查人员可以初步判明热不同时间，其微观组织基本保持原貌而不发生改变。火灾是否由于电气线路故障(短路、过负荷等)还是其他原二、短路铜导线金相组织研究因(如火烧)造成的。但是在区分电气火灾的具体成因时，(一)一次短路铜导线金相组织研究。一次短路熔痕的往往需要

3、借助相关仪器进行鉴定。本文通过总结以往对铜导金相显微组织通常是由细小的柱状晶或胞状晶组成，其晶界线金相组织的研究成果，希望能为火灾调查工作提供帮助。较细。在偏振光下观察，孔洞周围的(Cu+Cu0)共晶体较少，一、过负荷铜导线金相组织研究不太明显。一次短路熔痕在形成时，因环境温度较低，发生作为导电线路的铜导线，是采用99．95％以上的纯铜经短路时除短路点处于高温状态下，整个导线的温度并不高，过冷拔处理制成的，其原始状态显微组织具有细小a晶粒，因此，一次短路熔痕金相组织仍呈方向性，且过渡区域的界这些细小n晶粒沿着变形

4、方向被拉长，呈纤维状组织，具有限依然比较明显，熔痕内大部分孔洞规则呈圆形，气孔少而小。明显的方向性。在正常通电状态下，铜导线的组织呈细小a(二)二次短路铜导线金相组织研究。二次短路熔痕结晶粒，仍保留着上述方向性。晶时的环境温度为火场温度，冷却时间较长，过冷度较小。(一)过负荷时间对铜导线金相组织的影响。对线径为但加热时间、加热温度、导线截面积等因素对二次短路铜导2．5mm的铜导线在通入其2．5Ie分别保持2min和20min的线金相组织构成均有影响。如在一定温度下延长加热时间，金相显微组织进行观察得出：过负荷20

5、min的铜导线，其金二次短路熔珠将出现粗大的等轴晶，而随着加热温度的升高，相组织中已初步形成细小的等轴晶，晶粒的方向性也明显消熔珠内气孔量减少同时晶粒逐渐长大成为粗大的柱状晶和等失；而过负荷2min的铜导线，其金相组织与导线的原始组织轴晶，再者导线面积小，易形成细小的柱状晶，导线截面积差别不大，仍旧表现为导线的原始纤维状形貌，沿导线拉制大易形成粗大的柱状晶。方向表现出明显的方向性。⋯(三)一次短路和二次短路铜导线金相组织的对比研(二)过负荷电流倍数对铜导线金相组织的影响。在选究。(1)一次短路晶粒一般为细小的柱状

6、晶或胞状晶，而取相同横截面积的铜导线，保证过负荷时间、环境温度、冷二次短路一般为粗大的柱状晶，且出现较多大晶界。研究结却方法等情况一致，对其通过不同倍数的Ie，观察各过负荷果表明4mmz铜导线的柱状晶横向晶粒度等级分布相对均匀，铜导线金相组织得出以下结论：(1)过负荷的电流值越大，一、二次短路组织柱状晶晶粒度等级相差明显，相对原始组再结晶的速度越快，晶粒越大，方向性越弱；过负荷电流值织均有明显的分布区间，4mm铜导线的一次短路组织中柱状越小，再结晶速度越慢，形成的晶粒越小，方向性越强；(2)晶平均晶粒度级别为13

7、．45±0．29，二次短路为9．06±0．49。导线在过负荷电流的高温作用下，晶粒逐步由原始被拉伸破(2)一次短路熔痕由于环境温度低，冷却速度快，凝固过碎晶粒到形状不规则且沿导线拉制方向具有明显方向性的多程短，虽在熔痕内的气体来不及逸出，但燃烧产物等较少，边形晶粒，最后转变为形状规则的等轴晶和柱状晶u。所以一次短路熔痕内部气孔少而小，相反，二次短路熔痕在(-)加热温度对过负荷铜导线金相组织的影响。通过对火灾高温环境中形成，二次短路熔痕内部气孔总是多而大。线径为2．Smm2的铜导线在2．5倍安全电流下过负荷20mi

8、n，再(3)铜导线中一次短路熔痕气孔周围(Cu+Cu，0)共晶体较分别置于300℃、400℃、500℃、600℃、800℃下加热30min少，不太明显；而二次短路熔痕气孔周围(Cu+Cu，O)共晶体后喷水冷却所得的金相显微组织进行分析发现，受热温度是影较明显。根据实验测得一次短路熔珠内(Cu+Cu，O)共晶体含响其晶粒度的主要因素，晶粒的大小与其受热温度成正比，在量>30