電氣火災(zāi)原因技術(shù)鑒定方法金相法火災(zāi)事故索賠律師北京王文杰律師

1、電氣火災(zāi)原因技術(shù)鑒定方法-金相法-火災(zāi)事故索賠律師-北京王文杰律師電氣火災(zāi)原因技術(shù)鑒定方法-金相法-火災(zāi)事故索賠律師電話：第4部分：金相法 前 言 電氣火災(zāi)原因技術(shù)鑒定方法系列標準分為4部分：第1部分宏觀法，第2部分剩磁法，第3部分成分分析法，第4部分金相法。本標準是電氣火災(zāi)原因技術(shù)鑒定方法系列標準的第4部分：金相法。 本標準金相法是在火災(zāi)現(xiàn)場中，依據(jù)銅、鋁導(dǎo)線在不同的環(huán)境氣氛中其金相顯微組織的不同變化，來鑒別火災(zāi)原因的一種方法。 本標準查閱并參照了美國建筑物火災(zāi)中銅導(dǎo)體的金相檢驗分析和建筑物火災(zāi)中導(dǎo)線的熔毀特征等論文。 本標準由全國消防標準化技術(shù)委員會提出。 本標準由全國消防標準化技術(shù)委員會

2、第六分委員會歸口。 本標準起草單位：公安部沈陽消防科學研究所。 本標準主要起草人；王希慶、韓寶玉、邸曼、高偉。 1 范圍 本標準規(guī)定了定義、原理、設(shè)備器材、方法步驟、判定和送檢及鑒定時應(yīng)履行的書面程序。本標準適用于在調(diào)查電氣火災(zāi)原因時，從銅、鋁導(dǎo)線上的火燒熔珠和短路熔珠的不同金相組織的變化特征，鑒別其熔化原因與火災(zāi)起因的關(guān)系。即：是火燒熔珠還是短路熔珠?是一次短路熔珠還是二次短路熔珠。 2 定義 本標準采用下列定義： 2.1 熔痕 melted mark 銅鋁導(dǎo)線在外界火焰或短路電弧高溫作用下形成的圓狀、凹坑狀、瘤狀、尖狀及其他不規(guī)則的微熔及全熔痕跡。 2.2 熔珠 melted bead 銅

3、鋁導(dǎo)線在外界火焰或短路電弧高溫作用下，在導(dǎo)線的端部、中部或落地后形成的圓珠狀熔化痕跡。 2.3一次短路熔痕 primary short circuited melted mark 銅鋁導(dǎo)線因自身故障于火災(zāi)發(fā)生之前形成的短路熔化痕跡。 2.4 二次短路熔痕 secondary short circuited melted mark 銅鋁導(dǎo)線帶電，在外界火焰或高溫作用下，導(dǎo)致絕緣層失效發(fā)生短路后殘留的痕跡。 2.5 晶粒 crystal particle 構(gòu)成多晶體的各個單晶體叫做晶粒。是由很多晶胞所組成的，往往呈顆粒狀，無規(guī)則的外形。 2.6 晶界 crystal boundary 兩個位向不同

4、的晶粒相接觸的區(qū)域，即晶粒與晶粒之間的界面。 2.7 共晶體 cocrystallization 由共晶成分的液體合金凝固時生成兩種不同成分的固熔體，這種共晶反應(yīng)所得到的兩相混合組織叫共晶體。 2.8 再結(jié)晶 recrystal 冷變形金屬加熱時產(chǎn)生的以新的等軸晶粒代替原來變形晶粒的過程叫再結(jié)晶。 2.9 等軸晶 isometric crystal 在通常的凝固條件下，金屬或合金的固溶體結(jié)晶成顆粒狀，內(nèi)部有各向等長相近的枝晶組織形成。枝晶的各個分枝，在各個方向均勻生長的大小不同的晶粒叫等軸晶。 2.10 樹枝晶 branch crystal 先后長成的晶軸，彼此交錯似樹枝狀，稱為樹枝狀晶體。

5、2.11 鑄態(tài)組織 casting-state structure 將液態(tài)金屬注入鑄模中，使之凝固，凝固后所得到的組織稱鑄態(tài)組織。 2.12 胞狀晶 afterbirth-like crystal 固溶體在結(jié)晶時，晶體在界面上的以凸起條狀自由生長在過冷區(qū)時，所形成的不規(guī)則形狀、條狀、規(guī)則的六角形。 2.13 柱狀晶 cylindrical crystal 在通常的凝固條件下，金屬或合金的固溶體在結(jié)晶時，由晶內(nèi)生長成的枝晶，沿著分枝(主干)在某一特殊界面延伸生長，最后形成的晶粒呈長條形狀。 2.14 偏光 polarized light 顯微鏡中的光源，采用正交偏振光照明。 2.15 熔化過渡區(qū)

6、 fusion transition 由熔痕向?qū)Ь€延伸的一定距離內(nèi)存在的融化現(xiàn)象，是火燒熔痕與二次短路熔痕所具有的特征。 3 原理 銅鋁導(dǎo)線無論是火災(zāi)作用熔化還是短路電弧高溫熔化，除全部燒失外，一般均能查找到殘留熔痕(尤其是銅導(dǎo)線)，其熔痕外觀仍具有能代表當時環(huán)境氣氛的特征。 一次短路熔痕和二次短路熔痕同屬于瞬間電弧高溫熔化，具有冷卻速度快，熔化范圍小的特點，但不同的是前者短路發(fā)生在正常環(huán)境氣氛中，后者短路發(fā)生在煙火與溫度的氣氛中，而被通?；馂?zāi)熱作用熔化的痕跡，其時間、溫度又均與短路不同，它具有溫度持續(xù)時間長，火燒范圍大，熔化溫度低于短路電弧溫度。雖然都屬于熔化，但由于不同的環(huán)境氣氛參與了熔痕

7、形成的全過程，所以保留了熔痕形成時的各自特征，其呈現(xiàn)的金相組織亦有各不相同的特點。 4 設(shè)備與器材 4.1 金相顯微鏡 放大倍數(shù)502000倍，帶攝像裝置(手動、自動、彩照、偏光等)。具體部件、設(shè)備及操作等應(yīng)按儀器說明書上的規(guī)定進行；觀察試樣時，根據(jù)所需的放大倍數(shù)去選擇。 4.2 體視顯微鏡 放大倍數(shù)10160倍，工作距離9730mm，視場范圍最大20mm，帶有型照像機，曝光表。 4.3 附屬設(shè)備 金相試樣預(yù)磨機、拋光機、金相鑲嵌機、暗室放大機、曝光定時器、曝光箱、顯影定影燈具、玻璃皿、鑷子、模具、電吹風等。 5 方法步驟 金相試樣的制備包括選取一鑲嵌一磨制一拋光一浸蝕等幾個步驟，忽視任何一道

8、工序都會影響組織分析和檢驗結(jié)果的正確程度，甚至造成誤判。 5.1 試樣制備 制備好的試樣應(yīng)具備：組織有代表性，無假象，組織真實，無磨痕，麻點或水跡等。 5.2 試樣選取 提取試樣時，必須選擇有代表性的部位，應(yīng)根據(jù)火災(zāi)現(xiàn)場的實際，確保提取有熔痕、蝕坑等可供鑒定的部位和痕跡。 5.3 取樣部位 可在導(dǎo)線有熔化痕跡和有蝕坑痕跡處取樣及在其附近的正常部位取樣進行橫、縱截面檢驗比較：橫向截面是觀察熔痕的顯微組織晶粒度情況，縱向截面是觀察熔痕與導(dǎo)線間過渡區(qū)的顯微組織變化情況。 5.4 試樣尺寸 試樣尺寸，直徑為12mm，高為10mm的圓柱體或為12×12×10mm的方柱體的不同金屬材質(zhì)

9、。對火災(zāi)現(xiàn)場中提取的遺留物其形狀特殊或尺寸細小不易握持的試樣，可進行鑲嵌。 5.5 試樣提取 對于細小的試樣可用鉗子切取；較大試樣可用手鋸或切割機等切取，必要時也可用氣割法截取。但燒割邊緣必須與試樣保持相當距離，不論用哪種方法取樣，均應(yīng)注意試樣的溫度條件，必要時用水冷卻，以避免試樣因過熱而改變其組織。 5.6 清除污垢 若提取的試樣表面沾有油漬，可用苯等有機溶劑溶去，生銹的試樣可用過硫酸銨(NH4)2S2O8或磷酸洗凈。至于其他簡便取油除銹的方法亦可應(yīng)用。 5.7 鑲嵌 若試樣過小或形狀特殊時，可采用下列方法之一鑲嵌試樣。 5.7.1 塑料或電木粉鑲嵌法 可用電木粉、透明電木粉或透明塑料粉在鑲

10、嵌機上鑲嵌。用電木粉時，加壓(170250)×9.8×104Pa，同時加熱至130150保持約57min，冷卻后即成鑲嵌好的試樣。用透明電木粉時，加壓(170250)×9.8×104Pa，同時加熱至149170，保溫57min，隨后慢冷至75左右，然后水冷卻即成透明鑲嵌物。用塑料鑲嵌時，其溫度、壓力及保溫時間，視采用塑粉的性質(zhì)而定，保溫以不改變試樣的原始組織為宜。 5.7.2 快速鑲嵌法 用快速自凝牙托水(甲基丙烯酸甲脂)和自凝牙托粉鑲嵌法：首先將直徑為12mm的圓柱體紫銅管(或其他材質(zhì)管材亦可)，置于玻璃板上，然后將試樣放在模具底部，再將快速自凝牙托水

11、和自凝牙托粉按一定的比例混合調(diào)勻，成糊狀時，注入模具內(nèi)；在冬季室溫較低時，可用電吹風加熱促使快速凝固，夏季室溫較高時，可以自然凝固；待凝固后，將模具除掉，即成鑲嵌好的試樣。 5.7.3 其他方法 除以上兩種方法外，亦可將試樣鑲鑄于低熔點的物質(zhì)中。如硫磺、火漆、焊接合金(50錫，50鉛)或武氏合金(50鉍，25鉛，12.5錫，12.5鉻)等，有機塑料以及其他有效而不影響組織改變的鑲嵌方法也可以應(yīng)用。 5.8 試樣的研磨 試樣在砂紙上磨制時，用力不宜過大，每次磨制的時間也不可太長，以免變形，用預(yù)磨機細磨時，必須邊磨邊用水冷卻，以免磨面過熱引起變形。 5.8.1 研磨程序 準備好的試樣，先在預(yù)磨機上

12、依次由粗到細的各號砂紙上磨制。從粗砂紙到細砂紙，每換一次砂紙時，試樣均須轉(zhuǎn)90°角與舊磨痕成垂直方向，向一個方向磨至舊磨痕完全消失，新磨痕均勻一致時為止。同時每次用水將試樣洗凈吹干，手亦同時洗凈，以免將粗砂粒帶到細砂紙上。 5.8.2 粗拋光 經(jīng)粗磨后的試樣，可移到裝有平呢、臺呢或細帆布的拋光機上進行粗拋光。磨盤的直徑可為200250mm，轉(zhuǎn)速可為400500rmin，拋光粉可用細氧化鋁粉或碳化硅粉等，拋光時間約為25min，拋光后用水洗凈并吹干。 5.8.3 細拋光 經(jīng)粗拋光后的試樣，可移至裝有天鵝絨或其他纖維細勻的絲絨拋光盤上進行精拋光。拋光盤直徑可為200250mm，轉(zhuǎn)速約為4

13、001450rmin，拋光粉用經(jīng)水選的極細氧化鋁粉、氧化鎂粉或人造金剛石研磨膏等。一般拋光到試樣上的磨痕完全除去而表面象鏡面時為止。拋光后除用水沖凈外，建議浸以酒精，再用電吹風吹干，使試樣的表面不致有水跡或污物殘留。 5.8.4 拋光注意 試樣在拋光盤上精拋時，用力要輕，須從盤的邊緣至中心拋光，并不時滴加少許磨粉懸浮液(用氧化鎂粉時應(yīng)用蒸餾水懸浮液)或不時滴加少量煤油。絨布的濕度以將試樣從盤上取下觀察時，表面水膜能在兩三秒鐘內(nèi)完全蒸發(fā)消失為宜。在拋光的完成階段可將試樣與拋光盤的轉(zhuǎn)動方向成相反方向拋光。 試樣在拋光時，若發(fā)現(xiàn)有較粗的磨痕不易去掉或經(jīng)拋光后的試樣在顯微鏡下觀察發(fā)現(xiàn)有凹坑等情形而影響

14、檢驗結(jié)果時，試樣應(yīng)重新磨制。 5.9 試樣的浸蝕 精拋后經(jīng)顯微鏡檢查合適的試樣，便可浸入盛于玻璃皿之浸蝕劑中進行浸蝕或揩擦一定時間。浸蝕時，試樣可不時地輕微移動，但拋光面不得與皿的底面接觸。 5.9.1 浸蝕時間 浸蝕時間視金屬的性質(zhì)、浸蝕液的濃度、檢驗的目的及顯微檢驗的放大倍數(shù)而定。通常高倍觀察時，應(yīng)比低倍觀察浸蝕略淺一些。一般由數(shù)秒至三十分鐘不等，以能在顯微鏡下清晰顯出金屬組織為宜。 5.9.2 浸蝕 浸蝕完畢后即刻取出，并迅速用水洗凈，表面再用酒精洗凈，然后吹干。 若浸蝕程度不足時，視具體情形可繼續(xù)進行浸蝕，或在拋光盤上重拋后再行浸蝕。若浸蝕過度時，則須在磨盤或砂紙上重新磨好后再行浸蝕。

15、 經(jīng)過浸蝕后試樣表面有金屬擾亂現(xiàn)象，原組織不能顯出時，可在拋光盤上輕拋后再行浸蝕。一般如此重復(fù)數(shù)次，擾亂現(xiàn)象即可除去。擾亂現(xiàn)象過于嚴重，用此法不能全部消除時，則試樣須重新磨制。 5.10 浸蝕劑 銅導(dǎo)線和鋁導(dǎo)線及鋼鐵金屬常用的化學浸蝕劑建議采用下列幾種： 金相浸蝕的配比見表1。 表1 品 名 浸蝕劑配比 浸蝕時間 銅導(dǎo)線 FeCl3 5gHCl 50mLH2O或(酒精) 100mL 68s 鋁導(dǎo)線 NaOH 12gH2O 100mL 數(shù)秒 鋼鐵類 HNO3 24mL酒精 9896mL 數(shù)秒 5.11 顯微組織檢驗 金相檢驗可用各種類型金相顯微鏡。顯微鏡應(yīng)安裝于干燥無塵室中，并安置于穩(wěn)定的桌面或

16、基座上，最好附有減振裝置。 5.11.1 試樣檢驗 試樣檢驗包括浸蝕前的檢驗及浸蝕后的檢驗。浸蝕前主要檢驗試樣的光潔度和磨痕，浸蝕后主要檢驗試樣的顯微組織。 5.11.2 試樣觀察 在顯微鏡下觀察試樣時，一般先用50100倍，當觀察細微組織情形時，再換用高倍率。 5.11.3 觀察試樣注意 取用鏡頭時，應(yīng)避免手指接觸透鏡的表面。 取用鏡頭時應(yīng)特別小心，用畢即放入盒內(nèi)原處。 物鏡與試樣表面接近時，應(yīng)以細調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)時應(yīng)注意物鏡頭部不與試樣接觸。 鏡頭表面有污垢時，應(yīng)先用細軟毛筆或無脂的羽毛拂試，然后用擦鏡紙或軟鹿皮擦凈，必要時可用二甲苯洗擦。 鏡頭應(yīng)貯存于干燥潔凈的處所，顯微鏡不使用時需用防

17、塵罩蓋起。 5.12 顯微照相 準備作顯微照相的試樣，應(yīng)精細磨制，保持清潔。試樣的浸蝕程度視照相放大倍數(shù)而定。 5.12.1 放大倍數(shù) 照相放大倍數(shù)一般為501500倍。鏡頭的選擇，視所需要放大倍數(shù)而定(依照顯微鏡說明書適當選配)。在低倍放大率(100倍)情況下，顯微鏡上使用三棱反射光線以增加亮度及襯度，高倍率時，用平玻璃反射鏡以增加分辨率。 5.12.2 光源 照相使用的光源需調(diào)整適宜。所發(fā)出的光線需穩(wěn)定和有足夠的強度。照相時應(yīng)調(diào)節(jié)光源與聚光的位置，使光束恰好能射入垂直照射器進口的中心，使所得到的影像亮度強弱均勻一致。 5.12.3 濾光鏡 濾光鏡應(yīng)依照物鏡的種類而定。若為消色差鏡頭時，用黃

18、綠色濾光片；若為全消色差鏡頭時，則用黃、綠、藍色濾光片均可。 5.12.4 試樣放置 試樣應(yīng)平穩(wěn)地放在顯微鏡載物臺上，使其平面與顯微鏡光軸垂直。試樣放置后，移動載物臺，選擇樣品上合適的組織部位。并調(diào)整顯微鏡焦距，使影像清晰。 5.12.5 光圈調(diào)節(jié) 顯微鏡的孔徑光闌(即光圈)須調(diào)節(jié)至適當大小，使顯微鏡所見到的像最清晰；顯微鏡的視場光闌(即光圈)須調(diào)節(jié)至適當大小，使影像的光亮范圍能在底片大小范圍內(nèi)，而得到最佳的影像反襯。 5.12.6 曝光時間 底片的曝光時間依試樣情況(金屬種類及浸蝕與否)、底片性質(zhì)和光亮強弱等因素而定。必要時可用分段曝光法先行試驗，自動曝光則可不考慮。 5.13 顯影和定影

19、5.13.1 顯影 依照底片的種類選擇適當?shù)娘@影液。顯影的溫度及時間，應(yīng)按照底片說明書的規(guī)定進行，一般的顯影溫度為20左右。 5.13.2 定影 定影的溫度應(yīng)在23以下。底片在定影液內(nèi)停留的時間一般為2030min。定影后的底片用流動清水沖洗不少于30min，然后在無塵的室內(nèi)晾干。若室溫超過23，為免除底片軟化起見，可于顯影后定影前經(jīng)過加硬手續(xù)。普通在2鉻明礬：KCr(SO4)212H2O與2酸性亞硫酸鈉：NaHSO3之水溶液中停留35min。底片在顯影及定影時，有乳膠的面必須向上。底片須完全浸入溶液內(nèi)，并時常晃動。 5.14 曬相 曬相時應(yīng)依照底片的情況，燈光的強弱選擇適當號數(shù)的相紙及曝光時間。曝光時間應(yīng)注意不要太短和太長，應(yīng)使底片上較暗部分的細致影像線條清晰地顯出為度。 5.14.1 曬相后顯影和定影 按照相紙的種類而選擇的顯影液。顯影時間一般為13min左右。顯影后相紙可在含有1.5醋酸水溶液中微浸之，以中和堿性顯影液制止顯影的作用，然后將相紙浸入定影液中進行定影；相紙在顯影液及定影液內(nèi)時，乳膠面均須向上，并使其完全浸入溶液內(nèi)。相紙在新鮮定影液中停留的時間為15min左右，若為舊定影液則可酌量延長時間。定影后的相片應(yīng)在流動清水中漂洗12次