消防射水对导线二次短路熔痕的影响分析

欧阳磊

摘 要：在进行二次短路熔痕的过程中，由于熔珠形成条件的不同，得到不同的金相组织变化的规律，从中找到了有关铜导线二次短路熔珠在消防射水影响之下形成的金相组织与国家标准的熔珠显微组织特征相同，并进行了细致的分析，并找到了与国家标准熔珠显微相同的原因。

关键词：二次短路；熔珠；金相分析；柱状晶；火灾调查

中图分类号：TG115 文献标识码：A

当在火灾中产生二次短路现象，是因为带电的导体会在火灾高温的作用之下，将导线的绝缘层破坏了，引起了短路现象。本文根据铜导线的特点，模拟了在发生二次短路的时候，不同条件之下，发生的二次短路熔珠的情况，并分析了在消防射水的条件之下，使用不同的导线对二次短路熔痕的影响，给找到火灾发生的原因提供了有力的依据。

一、实验部分

（一）实验设备与材料

分别准备横截面积在3mm2与4mm2的单芯聚氯乙烯铜导线，汽油喷灯，点温计，金相显微镜，佳能EOS700D照相机。

（二）样品制备与观察

使用两种线径的铜导线与汽油喷灯模拟一个火灾现场，制造出火烧的熔珠，在得到火烧的熔珠以后，可以使用以下两种方法进行对熔珠的冷却处理。方法一是：当导线出现熔珠以后，记录下出现熔珠时的最高火焰的温度，并将熔珠放置在空气中60s以内的时间进行冷却降温，最后再使用税将熔珠冷却到常温的的状态。方法二是：当导线出现熔珠的时候，记录下出现熔珠时的最高火焰温度，并有效的将汽油喷灯的温度慢慢的进行调节，将火焰的温度将降至不同的温度，马上采取射水冷却的方法，将熔珠的温度降到常温状态。通过不同的冷却方法制作出的熔珠，再进行镶嵌、磨光、抛光、浸蚀等工序，然后放到金相显微镜上进行观察和拍照。

二、模拟二次短路实验的过程

设置有关发生二次短路的条件，模拟火灾现场的实验，用两根铜导线并联在一起，分别将导线的两端连接在电焊机的焊把上，通电以后，会发生短路的情况。用汽油喷灯对电线进行破坏作用，促使两根铜导线接触，并注意电流表的变化情况。两根导线的局部受到了破坏，在电力的作用下，产生了电弧，形成二次短路熔珠现象。在自然冷却的条件下，制备不同的线径铜导线发生二次短路熔珠的过程中，当产生电弧以后，要及时的进行断电处理，保证熔珠在自然的条件之下进行冷却。在进行消防射水条件之下的二次短路熔珠制备的过程中，发生电弧以后，要立即断电，并使用喷壶对场所的熔珠进行喷水冷却处理，加强二次短路熔珠的冷却过度。在进行实验的时候，要使用小的电力进行二次短路熔珠的制作，然后再加大电流制作二次短路熔珠。

三、影响分析

（一）不同实验条件对二次短路熔珠显微组织的影响

1 受短路电流的影响

加大短路的电流，生成的二次短路熔珠就会逐渐变小。通过小电流对二次短路熔珠的影响来看，形成的金相组织多以柱状晶为主，存在一定的气孔，逐渐加大电流时，形成的柱状晶就越小。

2 受导线线径的影响

导线的直径很大时，就会形成粗大的金相组织的柱状晶，导线的直径很小时，就会形成的很小的组织柱状晶，晶界比较明显。所以，导线的线径大，熔珠就大，不容易散热，熔珠里面过冷度就小，就会形成粗大的柱状晶。

3 受放置时时间的影响

在产生熔珠的时候，要立即进行消防射水喷射活动。将刚形成的熔珠表面的温度降低带到与火场的温度相同，利用消防射水喷射，加大过冷度，形成比较小的柱状晶。等到再次进行消防射水活动的时候，熔珠会自然的冷却，消防射水对其没有太大的影响，因此，金相组织的柱状晶以粗大为主。

4 受汽油喷灯火焰的温度的影响

在实验的时候，在加大汽油喷灯温度的过程中，得到的金相组织以粗大的等轴晶为主，并且晶界非常的明顯，组织的内部不生成气孔。在逐渐的降低汽油的温度时，形成的金相组织以柱状晶为主，内部会出现很多的气孔。当温度达到火场温度的时候，当熔珠冷却速度慢时，过冷度也很小，内部受热均匀，容易形成等轴晶或是粗大的柱状晶。因为受到冷却的速度、时间、金属溶解的气体等因素的影响，组织内部不会有气孔产生。当温度过低时，二次短路熔珠的过冷度与速度会加大，容易形成柱状晶显微组织。在火灾现场现场的二次短路熔珠受到环境等因素的影响，二次短路熔痕内气孔的大小不均匀，有很多的气体存在。

（二）消防射水对二次短路熔珠的影响

通过对上述实验结果的有效分析，没有受到消防射水的二次短路熔珠的金相组织的柱状晶以粗大为主，并有很大的晶界，内部有很多很大的气孔产生，气孔周围的共晶体非常的明显。在消防射水的影响之下，二次短路熔珠金相组织的柱状晶以细小为主，内部的气孔很少很小，与国家针对电气火灾的相关鉴定标准中描述的特征相符。

（三）消防射水对二次短路熔珠金相组织影响的原因

二次短路熔痕在进行结晶的过程中，会受到周围的高温影响，冷却的速度变慢，需要凝固的时间很长，过冷度比较小，当完成结晶以后，晶粒的数量不多，而且晶体粗大，金相组织的柱状晶很大。在消防射水影响之下，将短路点的温度降低到与室内温度差不多，加快了冷却的速度，增大了过冷度，在这种条件之下，发生的二次短路熔珠金相组织的柱状晶以细小的组织为主。

结语

综上所述，消防射水可以改变导线二次短路熔珠的过冷度与冷却的速度，改变二次熔珠的组织变化情况。导线的线径大，金相组织的柱状晶就粗大，线径小，形成的柱状晶就小。没有使用二次消费射水的情况下，二次短路的金相组织的柱状晶就会粗大，使用了二次消费射水的金相组织柱状晶就细小，与国家标准的电气火灾原理描述的特征相符。

参考文献

[1]丁玮.消防射水对导线二次短路熔痕的影响[J].消防科学与技术，2007（03）：335-339.

[2]刘贲.消防射水条件下导线线径对二次短路熔珠显微组织的影响分析[J].企业技术开发，2011（24）：115-116.