天纵君(SKYLABS)个人认为在电气设备的火灾事故中,电气短路所造成的火灾是其中最为普遍的一种。线路短路如果是发生在火灾前,专业术语上我们称之为一次短路,如其是在火灾过程中所形成的短路我们则叫它为二次短路。
一次短路金属导线的熔痕和二次短路的金属熔痕由于其是在不同的环境氛围中所形成的,因此这两种熔痕有不同特征,它们所呈现的金相组织表现亦有所不同。正是由于电气火灾中金属的一次短路或二次短路的熔痕有其不同的特征,依据铜、铝导线在不同的环境氛围中其金相显微组织的不同变化去鉴别铜、铝导线是火灾熔痕、还是电气短路的熔痕,这将是一种切实可行且相对简单的方法。
一、导线短路中的熔痕
常用的导线为铜、铝线,其熔点分别在1083℃和660℃,而他们短路点的瞬间温度都在2000℃以上,因此短路强烈的电弧高温作用可使铜、铝导线局部金属迅速熔融、气化,甚至造成导线金属熔滴的飞溅,从而产生了导线短路熔化的痕迹。在火灾现场勘查中常发现圆珠状、尖状凹坑状、喷溅熔珠。
由于铝在700℃以上的高温下发生剧烈的氧化反应,同时放出大量的热,它与铜的飞溅熔珠相比更不易冷却。所以铝的熔珠具有更大的火险性。实践证明它能点燃平铺在实验台的上1~3层纸,点燃铺在地面上的两层报纸(飞溅距离为1.5米),在火场形成勘查中如遇到此类熔珠时,可在其附近查看有无线路经过。
二、熔痕的宏观鉴别
一次短路一般仅有一个短路点,其熔珠一般没有烟雾熏痕;二次短路可能多处留下短路痕迹,且有烟熏黑痕;铝线短路熔珠表面上有少量的灰色氧化铝,熔珠的个别部位有塌凹现象。
一次短路熔珠
二次短路熔珠的气孔内壁相当粗糙,呈现鳞片状,气孔大而多,一次短路的气孔内壁相对光滑,呈细鳞片状,气孔小而少。
三、熔痕的金相微观鉴别
为进一步确定一次短路与二次短路的宏观区别,我们需用利用金相分析的方法去进行检验。
由于短路熔痕在结晶时的过冷度和冷却速度等条件不同,经实验表明,一次短路熔痕的显微组织大都是由细少的柱状晶组成的。而二次短路熔痕的显微组织都是由等轴晶组成,且被很多气孔分割,出现较多粗大晶界。
一次短路熔痕显微特征
一次短路熔痕由于其形成的环境温度低、冷却速度快,凝固过程短,虽被截留在熔痕内的气体较多,来不及析出体外,但由于它是在燃烧产物、水蒸气少的环境中形成的,故氧气的溶解量少,所以,其短路熔痕气孔周围生成的(Cu+Cu2O)共晶体很少,且其内部气孔总是又小又少。
二次短路熔痕是在火灾中形成的,因火场温度高、冷却速度慢,凝固过程长,以及火灾环境中存在着大量的灰尘、杂质和各种燃烧产物,再加上空气中的水蒸气多,氧与铜反应充分,故生成的(Cu+Cu2O)共晶体的数量也相应增多,且其内部气孔总是又大又多。同时也说明二次短路熔痕比一次短路熔痕更明显。
一次短路熔珠在形成时,因环境温度较低,只有在短路点短路瞬间处于高温状态,而整个导线的温度并不高,其金相组织仍然呈方向性,所以熔珠过度区(熔珠与导线衔接处)的界限比较明显。
二次短路熔珠在形成之前,因火灾的高垠作用,整个导线的温度比较高,所以,过度区域界限比较模糊(界限不明显)。
以上分析表明,在电气火灾现场调查中我们可以利用金相法去鉴别火灾中的线路短路熔痕是一次短路熔痕还是二次短路熔痕,因此它是一种比较好的认定起火点和起火原因的方法。