Инструментальные исследования утюгов

Возможность применения инструментальных методов для установления причастности электроутюга к возникновению пожара исследовалась В.В.Янишевским [24]. По сути, это единственная отечественная работа на данную тему. Исследованию подвергались утюги трех наиболее распространенных типов: УТ-1000-1,2, УТП-1000-2 (с подпариванием) и УТМ 400-0,8. Аварийный режим в утюгах имитировали, шунтируя выводы терморегуляторов. Утюги подвергали таким образом перегреву, после чего устанавливали на ткань, деревянную доску и помещали в “очаг пожара” (костер из деревянных чурок) на 1,5-2 часа. Такому же отжигу подвергались утюги контрольной группы, не работавшие в аварийном режиме.

Как отмечает автор работы [24], внешний вид обоих групп утюгов различий не имеет. В утюгах полностью выгорали пластмассовые детали, подошвы из алюминиевого сплава расплавлялись и частично растекались по прогарам в деревянной доске, на поверхности стальных корпусов были видны следы копоти и цвета побежалости на декоративном покрытии.

Термобиметаллические пластины двух групп утюгов исследовались методом рентгеноструктурного анализа (съемка с фоторегистрацией в камере РКД со стороны активного и пассивного слоев). Примерно до 700 ⁰С фазовый состав биметалла сохранялся, далее начиналось активное окисление сплавов. Однако различий в фазовом составе сплавов у основной и контрольной групп утюгов обнаружено не было.

Практически не дало информации и определение углерода в подошве утюгов. Оно определялось кулонометрическим титрованием на установке АН-160. После “аварийного режима” работы утюга содержание углерода на наружной стороне подошвы оказалось много выше, чем на внут­ренней. Однако различий по этому параметру между основной и конт­рольной группами утюгов не просматривалось.

Более успешными оказались исследования подошв утюгов, изготовленных из сплава АК5МГ, методом металлографии (микроскоп МИМ-7, увеличение 115-600^х). У утюгов, работавших в аварийном режиме, были значительно увеличены размеры зерен твердого раствора, по их границам наблюдалось оплавление легкоплавких эвтектик, что привело к пережогу сплава. При дальнейшем (вторичном) нагреве происходило еще большее увеличение зерен твердого раствора и укрупнение выделений кремния по их границам. Выделения кремния имели пластинчатое строение [24].

У контрольной группы утюгов, при практически аналогичном размере зерен, в шлифе подошв форма выделения кремния была иная. Пласти­ны кремния были раздроблены, скоагулированы и имели равноосную форму. Автор [24] предполагает, что предварительный перегрев подошвы утюга ведет к стабилизации выделений кремния и при последующем нагре­ве в ходе пожара изменение формы этих зерен затруднено. Обнаружение же зерен характерного пластинчатого строя при исследовании подошвы утюга после пожара может, вероятно, рассматриваться как признак причастности утюга к возникновению пожара.

 

Бытовые электрокипятильники

Кипятильники с трубкой из медных сплавов и стали (с покрытием)

Малогабаритные кипятильники этой серии (типа ЭПМ-0,3/220 и им подобные) наиболее распространены в быту. Они предназначены для наг­ревания и кипячения воды, слабокислых и слабощелочных водных растворов. Конструктивно основной элемент электрокипятильника -ТЭН- представляет собой трубчатую оболочку из меди, латуни или ста­ли марок 10 и 20, внутри которой находится проволока сопротивления и наполнитель - изолятор (периклаз). Удельная мощность кипятильников этого ти­па довольно велика, согласно ГОСТ 19108-73 она может достигать 10 Вт/см². Поэтому в аварийной ситуации, оказавшись без водяного охлаж­дения в результате выкипания воды или опрокидывания емкости, вклю­ченный в электросеть кипятильник довольно быстро (в течение минуты, не более) раскаляется докрасна. Температура нагрева трубки достигает 700-750 ⁰С и в этом состоянии кипятильник является мощным источником зажигания, способным воспламенить при непосредственном контакте многие сгораемые материалы.

Раскаленный кипятильник может выйти из строя и обесточиться через 3-5 минут, а может и продолжать работать. Зависит это от качества его изготовления. Как показали эксперименты, на отдельных экземплярах кипятильников при перегреве в коммутационной колодке нарушаются (рас­плавляются) контактные соединения шнура питания и выводов спира­ли ТЭНа, в результате чего кипятильник обесточивается. Наверное, это один из тех редких случаев, когда производственный брак оказывается во благо общества. Качественно же сделанный кипятильник может продолжать работать в аварийном режиме десятки минут, час, иногда и более, пока в ходе возникшего пожара не перегорят питающие его провода. Защита электросети, как правило, до этого момента не срабатывает.

Бытовой малогабаритный электрокипятильник способен поджечь сгораемые материалы не только при непосредственном контакте, но и опо­средованно. В ЛФ ВНИИПО проводились опыты, в которых кипятиль­ник помещали в алюминиевую и стальную эмалированные кружки, ус­танавливали на подставку из древесины сосны. В результате нагрева кипятильником кружки древесина под ее днищем медленно пиролизовалась. В течение 2-3 часов в доске толщиной 40 мм образовывался сквозной локальный прогар. Несомненно, что при определенных условиях, обе­спечивающих аккумуляцию тепла и накопление газообразных продуктов пиролиза, при наличии лакокрасочного покрытия и других легковоспламеняющихся материалов в зоне контакта такой процесс способен перейти в открытое пламенное горение.

 

Визуальные признаки работы электрокипятильника в аварийном режиме

После пожара от кипятильника сохраняется, как правило, лишь сам трубчатый нагревательный элемент без соединительной колодки, а иногда и без проводов, которые, как отмечалось выше, на развившемся пожаре часто разрушаются.

У нагревательного элемента кипятильника, который работал в аварийном режиме, в ряде случаев уже визуально фиксируются определенные характерные признаки. Трубчатая оболочка его в зоне, где имеется нагревательная спираль, имеет более темный оттенок, нежели оболочка в той ее части, которая не погружается в воду и где спираль отсутствует. На спиральном участке трубка более легко гнется руками. Эти признаки, однако, в определенной мере субъективны и для выявления признаков работы кипятильника в аварийном режиме (без воды) лучше использовать инструментальные методы.

Наиболее простой и эффективный из них (по крайней мере, по нашему мнению) - определение твердости трубчатой оболочки ТЭНа в различных ее зонах.

 

Определение твердости

Методика установления при пожарно-технической экспертизе факта работы кипятильника без водяного охлаждения методом измерения твердости трубки ТЭНа была предложена в [25].

Оболочки ТЭНов кипятильников на заводах изготавливают из холод­нодеформированной трубки. Перед навивкой в спираль она проходит отжиг, но, как показывают исследования образцов кипятильников, процесс рекристаллизации при этом протекает не полностью и свойства холоднодеформированного изделия трубка частично сохраняет. При работе без водяного охлаждения трубка ТЭНа в зоне расположения спирали от­жи­гается полностью и это приводит к заметному снижению ее прочности в данной зоне, что, собственно, и отмечается указанной выше пробой на изгиб.

Для инструментального исследования, т.е. определения микротвердости трубки ТЭНа, от изъятого с места пожара нагревательного элемента отрезают фрагмент, включающий выводной участок (участок I, рис. 2.8) и участок с нагревательной спиралью, примерно один виток (участок II). Вдоль всей боковой поверхности образца стачивают и отшлифовывают плос­кость, после чего в 10-12 точках с помощью микротвердомера типа ПМТ-3 или другого аналогичного прибора измеряют твердость трубчатой оболочки.

Если аварийного режима работы кипятильника не было или, если он отожжен в результате внешнего нагрева (воздействия тепла пожара), трубка ТЭНа по твердости оказывается примерно одинаковой по всей своей длине (рис. 2.8). При аварийной же работе без охлаждения разогрев трубчатой оболочки изнутри, раскаленной спиралью, приводит к рекристаллизации металла трубки на локальном участке II, где заложена спираль. В результате на данном участке твердость металла в 1,5-2,0 и более раз ниже, чем на вводном участке. И по измеренной величине твердости между участками I и II наблюдается четко выраженная граница.

 

а) б) в)   Рис. 2.8. Твердость трубки ТЭНа электрокипятильника в различных ситуациях (микротвердомер ПМТ-3м): а - до пожара; б - после пожара, в случае работы кипятильника в аварийном режиме; в - кипятильник пострадал от внешнего теплового воздействия пожара

Таким образом, факт работы кипятильника в аварийном режиме (без воды) устанавливается по экстремально низкой твердости трубчатой оболочки ТЭНа в зоне расположения нагревательной спирали.

Необходимо отметить, что данное правило установления факта ава­рийного режима обратной силы не имеет - отсутствие различий в величине твердости в двух зонах трубки не исключает причастности кипятильника к возникновению пожара. Ибо весьма вероятна ситуация, что трубка ТЭНа полностью отожглась в результате последующего нагрева в ходе пожара и перешла из состояния, показанного на рис. 2.6, б, в состояние изображенное на рис. 2.6, в. При этом сформировавшиеся ранее признаки работы в аварийном режиме нивелируются. Здесь многое зависит от температурной зоны, где во время пожара оказался кипятильник. ТЭНы, находившиеся на полу, как правило, сохраняют искомые признаки.

Возможно, что для выявления различий в физико-механических свой­ствах трубок ТЭНов, изготовленных из стали, может быть использован и метод определения коэрцитивной силы (тока размагничивания), о котором шла речь в ч.I. Такого рода эксперименты пока, насколько нам известно, не проводились.

 

⇐ Предыдущая36373839404142434445Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: