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| 24、GBT16840.4-1997 电气火灾原因技术鉴定方法金相法 |
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前言
电气火灾原因技术鉴定方法系列标准分为部分第部分宏观法第部分剩磁法第部分
成分分析法第部分金相法本标准是电气火灾原因技术鉴定方法系列标准的第部分金相法
本标准金相法是在火灾现场中依据铜铝导线在不同的环境气氛中其金相显微组织的不同变化
来鉴别火灾原因的一种方法
本标准查阅并参照了美国建筑物火灾中铜导体的金相检验分析和建筑物火灾中导线的熔毁特
征等论文
本标准由全国消防标准化技术委员会提出
本标准由全国消防标准化技术委员会第六分委员会归口
本标准起草单位公安部沈阳消防科学研究所
本标准主要起草人王希庆韩宝玉邸曼高伟
中华人民共和国国家标准
电气火灾原因技术鉴定方法
第部分金相法
国家技术监督局批准实施
范围
本标准规定了定义原理设备器材方法步骤判定和送检及鉴定时应履行的书面程序本标准适
用于在调查电气火灾原因时从铜铝导线上的火烧熔珠和短路熔珠的不同金相组织的变化特征鉴别
其熔化原因与火灾起因的关系即是火烧熔珠还是短路熔珠是一次短路熔珠还是二次短路熔珠
定义
本标准采用下列定义
熔痕
铜铝导线在外界火焰或短路电弧高温作用下形成的圆状凹坑状瘤状尖状及其他不规则的微熔
及全熔痕迹
熔珠
铜铝导线在外界火焰或短路电弧高温作用下在导线的端部中部或落地后形成的圆珠状熔化痕
迹
一次短路熔痕
铜铝导线因自身故障于火灾发生之前形成的短路熔化痕迹
二次短路熔痕
铜铝导线带电在外界火焰或高温作用下导致绝缘层失效发生短路后残留的痕迹
晶粒
构成多晶体的各个单晶体叫做晶粒是由很多晶胞所组成的往往呈颗粒状无规则的外形
晶界
两个位向不同的晶粒相接触的区域即晶粒与晶粒之间的界面
共晶体
由共晶成分的液体合金凝固时生成两种不同成分的固熔体这种共晶反应所得到的两相混合组织
叫共晶体
再结晶
冷变形金属加热时产生的以新的等轴晶粒代替原来变形晶粒的过程叫再结晶
等轴晶
在通常的凝固条件下金属或合金的固溶体结晶成颗粒状内部有各向等长相近的枝晶组织形成
枝晶的各个分枝在各个方向均匀生长的大小不同的晶粒叫等轴晶
树枝晶
先后长成的晶轴彼此交错似树枝状称为树枝状晶体
铸态组织
将液态金属注入铸模中使之凝固凝固后所得到的组织称铸态组织
胞状晶
固溶体在结晶时晶体在界面上的以凸起条状自由生长在过冷区时所形成的不规则形状条状规
则的六角形
柱状晶
在通常的凝固条件下金属或合金的固溶体在结晶时由晶内生长成的枝晶沿着分枝主干在某
一特殊界面延伸生长最后形成的晶粒呈长条形状
偏光
显微镜中的光源采用正交偏振光照明
熔化过渡区
由熔痕向导线延伸的一定距离内存在的融化现象是火烧熔痕与二次短路熔痕所具有的特征
原理
铜铝导线无论是火灾作用熔化还是短路电弧高温熔化除全部烧失外一般均能查找到残留熔痕
尤其是铜导线其熔痕外观仍具有能代表当时环境气氛的特征
一次短路熔痕和二次短路熔痕同属于瞬间电弧高温熔化具有冷却速度快熔化范围小的特点但
不同的是前者短路发生在正常环境气氛中后者短路发生在烟火与温度的气氛中而被通常火灾热作用
熔化的痕迹其时间温度又均与短路不同它具有温度持续时间长火烧范围大熔化温度低于短路电
弧温度虽然都属于熔化但由于不同的环境气氛参与了熔痕形成的全过程所以保留了熔痕形成时的
各自特征其呈现的金相组织亦有各不相同的特点
设备与器材
金相显微镜
放大倍数倍带摄像装置手动自动彩照偏光等具体部件设备及操作等应按仪器
说明书上的规定进行观察试样时根据所需的放大倍数去选择
体视显微镜
放大倍数倍工作距离视场范围最大带有型照像机曝光表
附属设备
金相试样预磨机抛光机金相镶嵌机暗室放大机曝光定时器曝光箱显影定影灯具玻璃皿镊
子模具电吹风等
方法步骤
金相试样的制备包括选取镶嵌磨制抛光浸蚀等几个步骤忽视任何一道工序都会影响组
织分析和检验结果的正确程度甚至造成误判
试样制备
制备好的试样应具备组织有代表性无假象组织真实无磨痕麻点或水迹等
试样选取
提取试样时必须选择有代表性的部位应根据火灾现场的实际确保提取有熔痕蚀坑等可供鉴定
的部位和痕迹
取样部位
可在导线有熔化痕迹和有蚀坑痕迹处取样及在其附近的正常部位取样进行横纵截面检验比较横
向截面是观察熔痕的显微组织晶粒度情况纵向截面是观察熔痕与导线间过渡区的显微组织变化情况
试样尺寸
试样尺寸直径为高为的圆柱体或为的方柱体的不同金属材质对
火灾现场中提取的遗留物其形状特殊或尺寸细小不易握持的试样可进行镶嵌
试样提取
对于细小的试样可用钳子切取较大试样可用手锯或切割机等切取必要时也可用气割法截取但
烧割边缘必须与试样保持相当距离不论用哪种方法取样均应注意试样的温度条件必要时用水冷却
以避免试样因过热而改变其组织
清除污垢
若提取的试样表面沾有油渍可用苯等有机溶剂溶去生锈的试样可用过硫酸铵或磷
酸洗净至于其他简便取油除锈的方法亦可应用
镶嵌
若试样过小或形状特殊时可采用下列方法之一镶嵌试样
塑料或电木粉镶嵌法
可用电木粉透明电木粉或透明塑料粉在镶嵌机上镶嵌用电木粉时加压
同时加热至保持约冷却后即成镶嵌好的试样用透明电木粉时加压
同时加热至保温随后慢冷至左右然后水冷却即成
透明镶嵌物用塑料镶嵌时其温度压力及保温时间视采用塑粉的性质而定保温以不改变试样的原
始组织为宜
快速镶嵌法
用快速自凝牙托水甲基丙烯酸甲脂和自凝牙托粉镶嵌法首先将直径为的圆柱体紫铜管
或其他材质管材亦可置于玻璃板上然后将试样放在模具底部再将快速自凝牙托水和自凝牙托粉
按一定的比例混合调匀成糊状时注入模具内在冬季室温较低时可用电吹风加热促使快速凝固夏
季室温较高时可以自然凝固待凝固后将模具除掉即成镶嵌好的试样
其他方法
除以上两种方法外亦可将试样镶铸于低熔点的物质中如硫磺火漆焊接合金锡铅
或武氏合金铋铅锡铬等有机塑料以及其他有效而不影响组织改变的镶嵌
方法也可以应用
试样的研磨
试样在砂纸上磨制时用力不宜过大每次磨制的时间也不可太长以免变形用预磨机细磨时必
须边磨边用水冷却以免磨面过热引起变形
研磨程序
准备好的试样先在预磨机上依次由粗到细的各号砂纸上磨制从粗砂纸到细砂纸每换一次砂纸
时试样均须转角与旧磨痕成垂直方向向一个方向磨至旧磨痕完全消失新磨痕均匀一致时为止
同时每次用水将试样洗净吹干手亦同时洗净以免将粗砂粒带到细砂纸上
粗抛光
经粗磨后的试样可移到装有平呢台呢或细帆布的抛光机上进行粗抛光磨盘的直径可为
转速可为抛光粉可用细氧化铝粉或碳化硅粉等抛光时间约为抛光
后用水洗净并吹干
细抛光
经粗抛光后的试样可移至装有天鹅绒或其他纤维细匀的丝绒抛光盘上进行精抛光抛光盘直径可
为转速约为抛光粉用经水选的极细氧化铝粉氧化镁粉或人造金刚石
研磨膏等一般抛光到试样上的磨痕完全除去而表面象镜面时为止抛光后除用水冲净外建议浸以酒
精再用电吹风吹干使试样的表面不致有水迹或污物残留
抛光注意
试样在抛光盘上精抛时用力要轻须从盘的边缘至中心抛光并不时滴加少许磨粉悬浮液用
氧化镁粉时应用蒸馏水悬浮液或不时滴加少量煤油绒布的湿度以将试样从盘上取下观察时表面水
膜能在两三秒钟内完全蒸发消失为宜在抛光的完成阶段可将试样与抛光盘的转动方向成相反方向抛
光
试样在抛光时若发现有较粗的磨痕不易去掉或经抛光后的试样在显微镜下观察发现有凹坑
等情形而影响检验结果时试样应重新磨制
试样的浸蚀
精抛后经显微镜检查合适的试样便可浸入盛于玻璃皿之浸蚀剂中进行浸蚀或揩擦一定时间浸蚀
时试样可不时地轻微移动但抛光面不得与皿的底面接触
浸蚀时间
浸蚀时间视金属的性质浸蚀液的浓度检验的目的及显微检验的放大倍数而定通常高倍观察时
应比低倍观察浸蚀略浅一些一般由数秒至三十分钟不等以能在显微镜下清晰显出金属组织为宜
浸蚀
浸蚀完毕后即刻取出并迅速用水洗净表面再用酒精洗净然后吹干
若浸蚀程度不足时视具体情形可继续进行浸蚀或在抛光盘上重抛后再行浸蚀若浸蚀过度
时则须在磨盘或砂纸上重新磨好后再行浸蚀
经过浸蚀后试样表面有金属扰乱现象原组织不能显出时可在抛光盘上轻抛后再行浸蚀一
般如此重复数次扰乱现象即可除去扰乱现象过于严重用此法不能全部消除时则试样须重新磨制
浸蚀剂
铜导线和铝导线及钢铁金属常用的化学浸蚀剂建议采用下列几种
金相浸蚀的配比见表
表
品名浸蚀剂配比浸蚀时间
铜导线
或酒精
铝导线数秒
钢铁类酒精数秒
显微组织检验
金相检验可用各种类型金相显微镜显微镜应安装于干燥无尘室中并安置于稳定的桌面或基座
上最好附有减振装置
试样检验
试样检验包括浸蚀前的检验及浸蚀后的检验浸蚀前主要检验试样的光洁度和磨痕浸蚀后主要检
验试样的显微组织
试样观察
在显微镜下观察试样时一般先用倍当观察细微组织情形时再换用高倍率
观察试样注意
取用镜头时应避免手指接触透镜的表面
取用镜头时应特别小心用毕即放入盒内原处
物镜与试样表面接近时应以细调节器调节调节时应注意物镜头部不与试样接触
镜头表面有污垢时应先用细软毛笔或无脂的羽毛拂试然后用擦镜纸或软鹿皮擦净必要时
可用二甲苯洗擦
镜头应贮存于干燥洁净的处所显微镜不使用时需用防尘罩盖起
显微照相
准备作显微照相的试样应精细磨制保持清洁试样的浸蚀程度视照相放大倍数而定
放大倍数
照相放大倍数一般为倍镜头的选择视所需要放大倍数而定依照显微镜说明书适当
选配在低倍放大率倍情况下显微镜上使用三棱反射光线以增加亮度及衬度高倍率时用平
玻璃反射镜以增加分辨率
光源
照相使用的光源需调整适宜所发出的光线需稳定和有足够的强度照相时应调节光源与聚光的
位置使光束恰好能射入垂直照射器进口的中心使所得到的影像亮度强弱均匀一致
滤光镜
滤光镜应依照物镜的种类而定若为消色差镜头时用黄绿色滤光片若为全消色差镜头时则用
黄绿蓝色滤光片均可
试样放置
试样应平稳地放在显微镜载物台上使其平面与显微镜光轴垂直试样放置后移动载物台选择样
品上合适的组织部位并调整显微镜焦距使影像清晰
光圈调节
显微镜的孔径光阑即光圈须调节至适当大小使显微镜所见到的像最清晰显微镜的视场光阑
即光圈须调节至适当大小使影像的光亮范围能在底片大小范围内而得到最佳的影像反衬
曝光时间
底片的曝光时间依试样情况金属种类及浸蚀与否底片性质和光亮强弱等因素而定必要时可用
分段曝光法先行试验自动曝光则可不考虑
显影和定影
显影
依照底片的种类选择适当的显影液显影的温度及时间应按照底片说明书的规定进行一般的显
影温度为左右
定影
定影的温度应在以下底片在定影液内停留的时间一般为定影后的底片用流动
清水冲洗不少于然后在无尘的室内晾干若室温超过为免除底片软化起见可于显影后定
影前经过加硬手续普通在铬明矾与酸性亚硫酸钠之水溶液中
停留底片在显影及定影时有乳胶的面必须向上底片须完全浸入溶液内并时常晃动
晒相
晒相时应依照底片的情况灯光的强弱选择适当号数的相纸及曝光时间曝光时间应注意不要太短
和太长应使底片上较暗部分的细致影像线条清晰地显出为度
晒相后显影和定影
按照相纸的种类而选择的显影液显影时间一般为左右显影后相纸可在含有醋酸
水溶液中微浸之以中和碱性显影液制止显影的作用然后将相纸浸入定影液中进行定影相纸在显影
液及定影液内时乳胶面均须向上并使其完全浸入溶液内相纸在新鲜定影液中停留的时间为
左右若为旧定影液则可酌量延长时间定影后的相片应在流动清水中漂洗次每次约然后烘
干
判定
导线熔痕鉴别
火烧熔痕
火烧熔痕的金相组织呈现粗大的等轴晶无空洞个别熔珠磨面有极少缩孔多股导线熔痕除外
一次短路熔痕与二次短路熔痕区别
一次短路熔痕的金相组织呈细小的胞状晶或柱状晶二次短路熔痕的金相组织被很多气孔分
割出现较多粗大的柱状晶或粗大晶界
一次短路熔珠金相磨面内部气孔小而较少并较整齐二次短路熔珠金相磨面内部气孔多而
大且不规整
一次短路熔珠与导线衔接处的过渡区界限明显二次短路熔珠与导线衔接处的过渡区界限不
太明显
一次短路熔珠晶界较细空洞周围的铜和氧化亚铜共晶体较少不太明显二次短路熔珠晶界
较粗大空洞周围的铜和氧化亚铜共晶体较多而且较明显
在偏光下观察时一次短路熔珠空洞周围及洞壁的颜色不明显二次短路熔珠空洞周围及洞壁
呈鲜红色桔红色
在较复杂的情况下判定一次短路熔痕和二次短路熔痕时须结合宏观法成分分析法和火灾现
场实际情况等综合分析判定
送检及鉴定时应履行的书面程序
送检单位在送检时应先填写电气火灾原因技术鉴定申请单其内容包括申请鉴定单位名称地
址联系人失火单位名称样品名称数量取样地点取样人鉴定目的
鉴定单位在接受鉴定任务后应填写收样单任务单接待记录原始记录
鉴定结束后将鉴定结论填写在鉴定报告审批表中经试验室负责人签字质量审查无误后报领导
审批
将审批后的鉴定报告原件交送检单位复印件留档存查
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