Эмси при пожарно-технической экспертизе.

Основной задачей исследования проводников является диагностирование механизма и условий их разрушения с целью выявления причинно – следственных связей между возможным аварийным режимом работы электросети и возникновением пожара. При исследовании устанавливается одна из четырех основных причин, вызывающих разрушение токопроводящих жил (проводников): аварийный режим в электросети (короткое замыкание, перегрузка); внешнее термическое воздействие (при пожаре); взаимодействие разнородных металлов в условиях внешнего нагрева; воздействие значительных механических нагрузок на нагретый или холодный проводник (например, при обрушении элементов строительных конструкций). Также определяется время воздействия пожара.

Повреждения, оплавления проводов.

К дефектам проводов, представляющим интерес при осмотре места пожара и потому требующим выявления и фиксации, относятся механические повреждения (надломы, разрезы, обрывы и т. д.), повреждения, возникающие под воздействием более легкоплавкого металла (растворение металла в металле) и оплавления.

Механические повреждения могут возникнуть до пожара или в ходе пожара и не иметь причинной связи с его возникновением. Могут, однако, и иметь - например, при полном или частичном изломе жил проводника и возникновении больших переходных сопротивлений (БПС) или преднамеренном их разрушении в целях совершения поджога, замаскированного под техническую причину. Бывают и ситуации, когда механическое повреждение визуально трудно отличить от дугового оплавления. Во всех такого рода подозрительных ситуациях участок провода должен быть изъят и направлен на лабораторные исследования.

Расплавления металла в металле возникают при попадании расплавленного алюминия на медь, латунь, сталь, олова или свинца на сталь и в некоторых других ситуациях. Возникающие термические поражения (расплавления, проплавления) внешне похожи на последствия электродуговых процессов, и для установления природы разрушения металла (сплава) также необходимо изъятие подозрительного объекта (в данном случае - провода) и направление его на лабораторные исследования.

Оплавления проводов наиболее заметны на исследуемой электропроводке. Они могут быть следствием:

- воздействия электрической дуги;

- воздействия внешнего тепла пожара;

- разогрева провода за счет тепловыделения при перегрузке или коротком замыкании (для провода это, по сути, разновидность перегрузки).

Провода, оплавленные теплом пожара, как правило, не представляют интереса с точки зрения установления причины пожара. Иное дело - провода с дуговыми оплавлениями.

Исследования проводов проводят в целях установления природы оплавления и характера возможного дугового процесса (так называемые "первичное", "вторичное" КЗ). Необходима предварительная дифференциация дуговых оплавлений и оплавлений теплом пожара путем визуального осмотра проводов.

Визуальные признаки дугового оплавления.

Главный признак такого оплавления - локальность. Оплавление обычно происходит в узкой зоне, где при коротком замыкании металл плавится в плазменном канале электрической дуги. На расстоянии 1-2 см от оплавления жила провода может не иметь явно выраженных изменений (если вторичный нагрев в ходе пожара не внесет соответствующие коррективы). Форма дугового оплавления чаще всего шарообразная, но не только; в зависимости от взаимного положения поверхностей, между которыми произошел дуговой разряд, дуговое оплавление может иметь форму косого среза, кратера, остроконечную.

Визуальные признаки оплавления теплом пожара.

Термические поражения от тепла пожара (нагрева непосредственно пламенем, лучистыми тепловыми потоками, конвективными потоками) не локализованы в одной точке или узкой зоне, как при КЗ, они рассредоточены по проводу. Термические поражения провода постепенно нарастают по мере приближения к месту основного оплавления - провод становится хрупким, меняется по сечению, отдельные проволоки в жилах спекаются между собой и не разделяются. Возможны мелкие множественные подплавления на поверхности провода. Крупные расплавленные капли ориентированы вниз вследствие земного притяжения.

Провода, оплавленные в результате токовой перегрузки, по внешним признакам очень трудно отличить от проводов, оплавленных теплом пожара; визуальные признаки у них практически те же. Дифференциация может быть проведена только путем лабораторных исследований.

В трубах и металлорукавах электропровода укладываются для защиты от механических повреждений. При коротком однофазном замыкании между проводом и стенкой трубы возможно возникновение устойчивой электрической дуги. При этом возможен прожог трубы и разлет из образовавшегося отверстия расплавленного металла. КЗ может быть первичным и привести при благоприятных условиях к пожару, а может быть вторичным, т. е. возникнуть при нагреве трубы уже в ходе пожара. Установлено, что для расплавления изоляции провода и возникновения КЗ необходим внешний нагрев металлорукава или стальной трубы до температуры 400-500°С всего в течение 4-8 мин. Кроме того, проплавление трубы может быть следствием попадания на нее расплавленного алюминия. Длина изымаемой трубы (рукава) должна быть примерно 1,5м.

Под первичным коротким замыканием (ПКЗ) понимают короткое замыкание, которое происходит в отсутствие воздействия на проводник опасных факторов пожара при нормальной температуре окружающей среды и нормальном составе атмосферы.

Вторичное короткое замыкание (ВКЗ) происходит в процессе развития пожара при Т  200 ^оС, достаточной для начала интенсивного термического разложения изоляции и в атмосфере, насыщенной газообразными продуктами разложения горючих веществ СО, СО₂, Н₂ и др., но при пониженном содержании кислорода.

Большим переходным сопротивлением (БПС) или «плохим контактом», называют аварийный пожароопасный режим, возникающий при переходе электрического тока с одного проводника на другой (отсюда термин - переходное). Как известно, БПС возникает, в частности, в случае недостаточной площади контакта между проводниками, в результате чего в месте соприкосновения происходит значительное выделение тепла (на единицу площади). Данное тепловыделение тепла в контактных переходах электрических цепей приводит к деформации контактировавших поверхностей и к еще большему уменьшению площади соприкосновения контактов. В результате, в какой-то момент, данный процесс может привести к возникновению микроскопических дуговых разрядов между контактировавшими поверхностями. Данные электрические разряды значительно повышают температуру контактного узла и, следовательно, его пожарную опасность.

Излом провода при сохранении контакта жила-жила, дефекты токопроводящих шин, жил проводов и кабелей, старение электрических контактных соединений, некачественная сборка контактных узлов способствуют возникновению длительных устойчивых тепловых режимов, приводящих к разрушению изоляции и защитных оболочек, загораниям и другим отрицательным последствиям.

БПС, с точки зрения пожарной опасности, может быть двух видов: искрение (искровой режим) и локальный нагрев (безыскровый режим). Эти виды БПС могут встречаться как раздельно, так и одновременно в одной точке цепи в зависимости от внешних условий (температуры, влажности, агрессивности среды), силы тока и других факторов (вибрации и т.д.).

Исследование проводников со следами разрушений является комплексным и включает несколько этапов:

1. Визуальный осмотр.

2. Морфологический анализ.

3. Рентгеноструктурный анализ.

4. Микроструктурный анализ.

Исследование медных проводников в пожарно-технической экспертизе.

1. Основной задачей визуального осмотра является определение причины оплавления (от пожара, КЗ или БПС) и отбор образцов для дальнейших исследований инструментальными методами. Осмотр проводится невооруженным глазом и с помощью лупы.

В процессе осмотра необходимо описать:

- сечение и длину кабельного изделия;

- количество жил и проволок в жиле;

- состояние изоляции (+, - , оплавлена, обуглена);

- при сохранении изоляции указать её материал и марку кабельного изделия. Если изоляция сохранилась, поверхность жил гладкая и блестящая – термического воздействия не было. Если изоляции нет и на поверхности окалина, не удаляемая спиртом, то температура нагрева соответствует 500-700^оС. Такие проводники не ломаются при изгибе. Спекание проволок в жиле происходит при температуре 950^оС и продолжительности нагрева не менее 40 мин;

- при наличии оплавлений – исследовать характер оплавлений, изменение сечения проводников по длине и состояние изоляции. Для проводников, оплавленных в результате термического воздействия пожара, характерны значительные изменения сечения по длине проводника и протяженная зона оплавления произвольной формы. При наличии изоляции в результате термического воздействия пожара наблюдается обугливание и оплавление ее наружной поверхности. При КЗ оплавления носят локальный характер и имеют округлую форму, вид косого среза или кратера. Сечение проводника может изменяться вблизи места оплавления на небольшом участке. При КЗ изоляция обуглена изнутри. Характер оплавлений и состояние изоляции могут в свою очередь указывать на ПКЗ или ВКЗ. В частности, наличие на поверхности оплавления газовых раковин и пор свидетельствует о ВКЗ, в тоже время, при ПКЗ данные признаки отсутствуют (поверхность капли гладкая).

Наличие изоляции, обугленной изнутри, является признаками ПКЗ. Если оплавленный участок медного проводника вытянут вдоль его оси и поверхность вблизи оплавления гладкая, это свидетельствует о ПКЗ. В свою очередь произвольная ориентация оплавленного участка оси проводника и наличие на поверхности проводника, вблизи оплавления, небольших шаровидных наплывов, являются признаками ВКЗ.  

При БПС сначала описывается состояние контактного узла в целом - разрушения, сплавления, видимые дефекты соединения (или их отсутствие), состояние изоляции и т.д.

Необходимо определить и указать при описании контактировавших элементов объектов исследования:

- тип соединения (скрутка, клеммное соединение, электрический разъем, болтовое соединение);

- предполагаемый (исходя из внешнего вида) материал всех элементов контактного узла, их геометрические характеристики (габаритные размеры);

- состояние контактирующих поверхностей (имеются ли дефекты и другие индивидуальные признаки).

Если сохранилась изоляция контактирующего элемента, необходимо указать ее состояние: степень термического поражения, участки наибольших поражений.

На основании визуального осмотра для дальнейшего инструментального исследования отбираются контактные узлы (контактировавшие детали), имеющие следующие признаки:

- термические повреждения электроизоляционных материалов, позволяющие предположить наличие в месте контакта значительного локального нагрева;

- признаки некачественного соединения (незакрученное резьбовое соединение, ослабленные лепестки зажимов при клеммном соединении и т.д.);

- визуально наблюдаемые каверны и неровности на контактировавших поверхностях;

- цвета побежалости и другие признаки локального нагрева.