GB T 16840.4-1997 电气火灾原因技术鉴定方法金相法.pdf

1、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

2、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

3、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

4、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

5、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

6、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

7、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

8、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

9、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

10、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

11、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

12、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

13、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

14、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

15、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

16、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

17、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