Признаки первичного (вторичного) КЗ стальных оболочек

с медными проводами [11]

Первичные КЗ	Вторичные КЗ
Наиболее частая форма прожога стальной оболочки:
небольшие, округлой формы	вытянутые вдоль оси
Структура стали на кромке трубы в месте прожога:
структура виндманштетта (при температуре вторичного нагрева менее 723 0С)	зерна феррита различных размеров с отдельными скоплениями перлита между ними
Структура наплава стали на стенке:
дендритная или столбчатая	равноосная литая
Структура наплава меди на стенке:
мелкозернистая литая или дендритная	равноосная литая
Наличие слоя окалины между наплавом и стенкой трубы:
нет	может быть
Структура оплавления на медном проводе:
дендритная	-

При исследовании стальных оболочек с алюминиевыми проводами основная проблема состоит в том, чтобы дифференцировать прожоги, возникшие в результате КЗ (первичного, вторичного), и повреждения, появившиеся в результате проплавления трубы расплавленным алюминием. Признаки, которые могут быть основой для такой дифференциации, указаны в табл. 2.6.

Если по указанным признакам будет выявлено, что повреждение трубы - это действительно прожог под действием дуги КЗ, то определение его первичности (вторичности) проводится аналогично тому, как это описано для труб с медными проводами.

 

Таблица 2.6

Признаки проплавления стальной трубы

расплавленным алюминием и ее прожога дугой КЗ [11]

 

Проплавление	Прожог
Размеры и форма отверстий:
небольшого размера округлой формы; отверстия нередко не сквозные, заполненные сплавом серебристого цвета, который свисает наружу в виде капли	округлые или вытянутые вдоль трубы (последнее - в случае распространения дуги КЗ)
Состояние алюминиевого провода в зоне повреждения стенки:
полностью расплавлен	локальное оплавление в зоне прожога
Структура стенки трубы по мере удаления от места повреждения:
практически не меняется	резко изменяется
Состав и структура наплава в месте повреждения:
наплав (капля) имеет низкую концентрацию железа и представляет собой алюминиевый твердый раствор с иглообразными включениями фазы Fe-Al3	структура твердого раствора на основе железа с мелкими выделениями фазы Fe3Al; микротвердость наплава выше, чем у исходной стали и может достигать HRC 55-60

Рентгеноструктурный анализ (РСА)

РСА предложено использовать при исследовании прожогов в трубах с электропроводкой в работах [18,20].

При моделировании первичных и вторичных коротких замыканий в стальных трубах и исследовании последних методом РСА было отмечено, что уширение рентгеновских линий после первичного КЗ как в медном, так и в алюминиевом проводах существенно больше, чем в случае вторич­ного КЗ. Наиболее сильно это различие выражено для линии 220a [18].

Исследования труб с прожогами проводятся на любом дифрактометре обычного назначения, имеющем рентгеновскую трубку с железным анодом. Размер пучка ограничивается щелями коллиматора до 1´1 мм.

Для проведения исследований рекомендуется вырезать из стальной трубы образец длиной 20 см в плоскости, перпендикулярной оси симметрии трубы в месте прожога. После приготовления механической шлифовкой и полировкой торцевого шлифа проводят анализ на кромке прожога, в зоне теплового влияния дуги, и на расстоянии не менее 15 мм от прожога, регистрируя рентгеновскую линию 220a.

Полуширина Кa1 - составляющей дуплетной линии 220a определяется на половине высоты от уровня фона.

Критерием первичности (вторичности) КЗ предлагается рассматривать величину соотношения Вн/Вк. Под Вн понимается полуширина линии в зоне теплового влияния дуги, Вк - полуширина вне зоны теплового влияния. При Вн/Вк >> 0,89 - КЗ первично, при Вн/Вк << 0,89 - вторично [18].

 

Электронагревательные приборы

Как известно, работа электронагревательных приборов может привести к возникновению пожара, в основном, в трех случаях:

а) при возникновении в электрической части прибора внештатного (аварийного) режима работы, например, короткого замыкания или большого переходного сопротивления;

б) при работе прибора в непредусмотренных его конструкцией условиях, например, при работе ТЭНа электрокипятильника, чайника, само­вара без водяного охлаждения;

в) при возникновении ситуации, когда нагревательный прибор исправен, но расположение сгораемых веществ и материалов таково, что они способны нагреться до температур, обеспечивающих возникновение и развитие горения.

Признаки работы электроприбора в аварийном режиме и причастности его к возникновению пожара формируются как на нем самом, так и на окружающих конструкциях и предметах. Длительное воздействие электронагревательного прибора приводит к локальным разрушениям сгораемых конструкций в зоне очага, иногда значительным по масштабам и обычно четко выраженным. Из практики расследования пожаров известны случаи, когда, например, невыключенный из сети электроутюг прожигал не только крышку стола, но и паркет под столом, черновой пол и после пожара был найден в помещении, расположенном ниже этажом, под прогаром в перекрытии.

Признаки, сформировавшиеся на окружающих конструкциях, кроме локальных, сосредоточенных прогаров и зон, могут выражаться также в одностороннем (или более существенном) обугливании частей, предметов и конструкций, направленных в сторону электроприбора.

Первый вопрос, на который приходится отвечать при отработке версии о причастности электроприбора к возникновению пожара, это был ли электроприбор включен в сеть во время пожара, а точнее - в момент возникновения горения.

Исследование для выявления этого обстоятельства целесообразно начинать с визуального осмотра шнура питания электроприбора. Хрестоматийным является требование осмотра вилки, если она сохранилась, и фиксации наличия (или отсутствия) закопчения ее штырей.

Наличие на жилах шнура оплавлений, характерных для КЗ, неопровержимо свидетельствует, что шнур в момент пожара (и сам прибор, если на нем нет дополнительного выключателя) находился под напряжением.

К сожалению, на пожарах, в зонах, где горение происходило достаточно длительно и интенсивно, шнуры питания могут не сохраниться. Этому есть объективная причина - изоляция сгорает, а медь, отожженая при температурах выше 700-800 ⁰С, становится хрупкой, и токопроводящая жила просто рассыпается. Таким образом, отсутствие провода питания не является чем-то странным и, уж по крайней мере, не исключает нахождения прибора под током.

Признаки причастности к возникновению пожара, формирующиеся собственно на электроприборах, целесообразно рассматривать для отдельных разновидностей этих приборов.

 

Электрочайники

 

Электрочайники, выпускаемые в настоящее время, как правило, в качестве нагревательного элемента содержат ТЭН, установленный непосредственно в заливаемом водой объеме, у днища. Выкипание воды из чайника и оголение даже части ТЭНа приводит к его перегреву, деформации, следствием которых часто бывает сближение спирали ТЭНа с его оболочкой (трубкой) и возникновение электрической дуги.

Сошлемся на эксперимент с чайником завода “Красный Выборжец” (W=1 кВт), который провели специалисты ИПЛ г. Красноярска. Через 1 час 23 минуты после включения чайника с двумя литрами воды, в верхней части ТЭНа, оголившейся при выкипании воды, загорелась электрическая дуга. Следствием горения дуги было расплавление сердечника и оболочки элемента; внутри корпуса после эксперимента было найдено множество капель металла диаметром от 2 до 8 мм [20].

Во втором эксперименте в чайник Свердловского завода “Метал­лоштамп”, (мощностью 800 Вт, емкостью 2,5 литра) заливали 1 литр во­ды и включали в сеть. Через 41 минуту, когда уровень воды опустился ниже резиновых уплотнительных прокладок в месте прохождения через корпус чайника выводов нагревательного элемента, прокладки задымили и через 9 минут загорелись. Нагревательный элемент опустился на дно чайника и через 1 час 25 мин возникла дуга. Чайник выключили, но прошедших до этого момента двух секунд оказалось достаточно для расплавления элемента и отделения его левого конца от основной части, а также подплавления другого конца элемента и навернутой на него латунной гайки. Последняя находилась вне чайника и капли расплавленного металла с нее могли свободно попадать на сгораемую подставку, стол, пол и т.п. объекты. Как и в первом эксперименте, при разрушении ТЭНа образовалось множество капель металла, а одна из них проплавила дно чайника и попала на подставку [20].

Описанные эксперименты позволяют заключить, что визуально фиксируемыми признаками работы электрочайника в аварийном режиме могут быть:

а) наличие проплавлений трубки ТЭНа или разрушение ТЭНа при относительной сохранности корпуса чайника;

б) следы дугового режима - локальные оплавления (проплавления) корпуса и (или) отдельных деталей чайника;

в) наличие застывших капель (брызг) расплавленного металла, характерных для электрической дуги.

В [21] приводятся примеры трех пожаров, источниками зажигания в которых были электрочайники, работавшие в аварийном режиме. Нагревательный элемент одного из чайников имел характерные для КЗ разрушения и весь был покрыт каплями металла. Во втором случае нагревательный элемент имел оплавления, аналогичные описанным выше, во втором эксперименте. В третьем случае произошло загорание стола, на котором стоял чайник.

Примеров применения каких-либо инструментальных методов для исследования электрочайников и подобных им объектов нам не известно. Хотя, для усиления доказательности выводов эксперта о причине пожара, вероятно, можно провести металлографическое исследование проплава в трубке ТЭНа с целью доказательства его происхождения; можно методом элементного (эмиссионного спектрального, рентгенофлуоресцентного) ана­лиза доказать происхождение разбрызганных при горении дуги капель металла внутри чайника.

Не менее важно в заключении эксперта объяснить, каким путем горение вышло за пределы чайника. Таких путей, исходя из описанных выше экспериментов, два. Первый - проплавление расплавленными частицами металла ТЭНа или самим упавшим ТЭНом дна чайника. Это наиболее реально, если чайник алюминиевый. К.П.Смирнов приводит в работе [23] пример такого рода пожара и даже фотографию дна чайника с большим проплавленным отверстием посередине - в месте падения нагревательного элемента. Второй путь выхода горения - это место прохода через корпус чайника выводов нагревательного элемента.

Не надо забывать и про третий путь - упавший на дно чайника и работающий (пока не перегорел) ТЭН может поджечь сгораемое основание, на котором стоит чайник, даже и не проплавив дыры в днище, а передавая тепло через днище чайника. По данным [21], незащищенное деревянное основание может загореться таким образом уже через 15 минут после выкипания воды.

В последнем, а иногда и в первом, и втором, случаях, очаговый признак - локальное выгорание стола или другой конструкции - будет формироваться в месте, где стоит чайник. Такой характер повреждения окру­жающих конструкций и предметов можно будет рассматривать как дополнительный признак причастности чайника к возникновению пожара.

Необходимо отметить, что в последние годы электрочайники, выпус­каемые промышленностью, имеют термовыключатели (термоогра­ни­чи­тельные устройства), отключающие чайник при выкипании воды. Данные устройства резко снижают риск возможного пожара, но не исключают его совсем ввиду недостаточной надежности выключателей и регуляторов.

 

Электроутюги

Электроутюги с исправными терморегуляторами, как правило, не представляют повышенной пожарной опасности. Сошлемся на результаты испытаний утюгов УТП-1000-2, УТП-1000-1 и УТМ-400-0,8 мощностью 0,4-1,0 кВт, которые оставляли включенными в контакте с сосновыми досками, древесно-стружечными плитами с облицовкой бумажно-слоистым пластиком и пленкой ПХВ, хлопчатобумажной бязью, ватином, тканями: шерстяной, шерстяной с лавсаном, шерстяной с нитроном, кримпленом. При любом положении терморегулятора загорания материала не отмечали за все время эксперимента (до 33 часов), хотя следы теплового воздействия в виде потемнения и плавления ткани или пленки ПХВ, наблюдались [22].

Иное развитие событий возможно при отключенном или неисправном терморегуляторе. Как отмечается в [22] со ссылкой на результаты работы Московской ИПЛ, именно выход из строя терморегулятора, а также короткое замыкание в соединительном шнуре представляют наибольшую пожарную опасность.

Электроутюг имеет обычно существенный запас мощности и температура нагрева его подошвы, вместо нормальных 120-200 ⁰С, может достигнуть 400-500 ⁰С и выше, что более чем достаточно для самовоспламенения большинства органических материалов. Нагрев утюга с неисправным или отключенным терморегулятором происходит достаточно динамично - температура 300-350 ⁰С достигается через 5-6 минут. Работа утюга в аварийном режиме до момента разрыва электрической цепи может продолжаться 10-36 минут (в зависимости от типа утюга), а температура нагрева при этом повышается до 500-700 ⁰С.

Нахождение утюга под током в момент возникновения пожара, как и у других электроприборов, устанавливается по наличию следов КЗ на питающем шнуре и на вводе.

При работе в аварийном режиме, приведшем к пожару, подошвы утюгов из алюминиевых сплавов, как правило, расплавляются. При этом визуально выявить причастность утюга к возникновению пожара достаточно сложно.

У утюгов со стальной подошвой определенную информацию при его исследовании и установлении причастности к пожару могут дать цвета побежалости на корпусе и подошве утюга. Весьма любопытное описание двух изъятых с места пожара утюгов сде­лано К.П.Смирновым в кни­ге [23]. Внутренняя по­верх­ность корпуса одного из утюгов имела пленку окисла черного цвета (тем­пература нагрева 400-420 ⁰С), а наружная поверхность - цвета побежалости с преобладанием си­него и голубого цвета, что свидетельствовало о температуре нагрева на 50-100 ⁰С ниже. Из такого распределения температур­ных зон эксперт сделал вполне закономерный вы­вод о расположении источ­ника тепла внутри корпуса. Еще интереснее оказалось распределение цветов побежалости на подошве утюга (рис. 2.7). Оно явно свидетельствовало об увеличении температуры от центра подошвы к периферии (см. табл. 1.17 в ч. I).

 

Рис. 2.7. Цвета побежалости на стальной подошве утюга, причастного к пожару

Объясняется такое распределение цветов побежалости и, соответственно, температур, тем, что под утюгом, включенным в электросеть, тление сгораемого основания наиболее активно происходит по периметру подошвы, в зоне, где имеется относительно свободный доступ воздуха. Под центром подошвы процесс тления идет медленнее и температура, соответственно, ниже [23].

Другими признаками работы утюга в аварийном режиме являлись обнаруженные на его корпусе мелкие брызги расплавленной меди; образоваться они могли только при коротком замыкании в питающем электрошнуре. Фарфоровая колодка утюга, на которой были смонтированы контактные зажимы, расплавилась в средней части, по месту установки контактных шпилек. Фарфор в месте расплавления был пористый, вспучившийся и под микроскопом в нем видны были вкрапления меди. Имели оплавления конец спирали нагревательного элемента, а также фарфоровые бусы, соскочившие со спирали. На бу­сах, как и на фарфоровой колодке, под микроскопом видны были вплавленные частички меди и нихрома. Указанные выше брызги металлов, а также сам факт оплавления фарфора, имеющего температуру плавления 1550 ⁰С, неопровержимо свидетельствовали о горении внутри утюга дуги короткого замыкания. И, соответственно, о факте нахождения утюга во включенном состоянии [23].

Аналогичные признаки на утюге (цвета побежалости, оплавления) описываются и в работе [21].

 

⇐ Предыдущая35363738394041424344Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: