CN102778415A - 鉴别火灾中电气线路熔珠形成原因的鉴定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种鉴别火灾中电气线路熔珠形成原因的鉴定方法，包括以下步骤：先用电子分析天平称出熔珠的质量m；取下熔珠，将装有适量水的烧杯放到电子分析天平上，将悬挂在三脚架上的托篮浸没在烧杯中，使得托篮不接触杯壁和杯底，水不漫出；(3)将电子分析天平归零，然后将熔珠放入托篮中得出天平的读数m1；(4)根据m和m1计算熔珠的体积：熔珠对水的压力F压与水对熔珠的浮力F浮，二者大小相等，F压=F浮＝m1g=ρ水gV排，所以V排=m1/ρ水，V排即是熔珠体积；由ρ=m/V可知，ρ熔珠=mρ水/m1；密度法得出的数据具有直观性，对导线熔珠密度的测量、判定具有较强的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种火灾痕迹物证鉴定方法，特别涉及一种鉴别火灾中电气线路熔珠形成原因的鉴定方法。
背景技术
一直以来，我国消防科技工作者经过多年的研究和探索，建立了《电气火灾痕迹物证技术鉴定方法》国家标准，该标准采用宏观法、金相法或微观形貌法(正在申请国标)，通过对从火场中提取的导线熔珠或熔痕进行鉴定，为认定导线熔珠形成原因与火灾发生之间的关系提供证据。宏观法(GB/T 16840.1-2008)中，根据熔珠截面空洞判定熔珠形成原因部分，其判定依据是“因火灾热作用而形成的圆珠状熔痕内部无空洞；一次短路熔痕内部有空洞，空洞数量少，多分布在熔珠中部；二次短路内部有空洞，空洞数量多且分布在熔珠的边缘及中部”。金相法(GB/T 16840.4-1997)中，在根据导线熔珠气孔判定熔珠的形成原因部分，其判定标准是“火烧熔珠无气孔；一次短路熔珠金相磨面内部气孔小而较少，并较整齐；二次短路熔珠金相磨面内部气孔多而大，且不规整”。上述判别标准中出现的如“数量多”与“数量少”、“小而较少”与“多而大”等对比描述仅是定性判别依据，缺乏定量判别依据，鉴定结果受鉴定者主观判断因素和经验因素影响较大，为解决这一问题，目前武警学院火灾物证鉴定中心、公安部沈阳消防科研所开始进行定量金相研究，但此研究刚刚开始，未取得标志性研究成果。
台湾CHEN等人利用离子质谱仪SIMS对一次短路熔痕和二次短路熔痕不同深度表面的碳、铜、氧、氯进行测定，得出了在不同深度表面上，一次短路熔痕和二次短路熔痕氯的含量有明显不同，并且以此可作为判定的依据，该方法需要利用昂贵仪器较为复杂地进行机理分析，对火灾现场中形成的线路熔珠的形成原因的具有重要的价值。但该方法对于实际鉴定工作中的应用来讲，其鉴定分析条件要求较为苛刻，不宜推广为实际鉴定工作手段。
从国外来看，日本的研究人员提出了枝晶间隙法（简称DAS法），对熔痕内部含氧量与温度的关系进行了定量研究，其原理是通过测量熔痕金相组织中二次枝晶的间距和形成此间隙对应的环境氧浓度，反推出电熔痕形成时的环境温度，以此来判定是一次短路熔痕还是二次短路熔痕。该方法需要进行复杂的分析，分析条件要求也较为苛刻，因此也不宜推广为实际鉴定的工作手段。
通过分析国内外导线熔珠鉴别技术可以看出，国内外所采用的鉴定方法都是选取熔珠或熔痕熔区的某一截面，利用金相显微镜或扫描电子显微镜进行观察，从熔区的外观形貌、熔区断面微观形貌、熔区断面金相组织以及断面成分等方面对熔痕的形成氛围进行分析研究，从而得出判别结论。这种方法存在以下缺点：
第一，普遍采用定性方法，受鉴定人员主观影响较大。依据国标要求进行定性分析与鉴别，其判别误差较大。第二，判别依据模糊，容易引起争议。由于判别标准中多出现“多”与“少”，“大”与“小”等相对应的判别依据，其较为模糊的判别使得在实际鉴定工作中容易出现偏差等情况。第三，对样品有破坏性，鉴定样品不可重复做。为更加准确地认定导线熔珠的形成原因，采用多种方法对同一样品进行重复鉴定和相互佐证会使得鉴定的准确度大大提高，但由于金相鉴别法、微观形貌法以及宏观法对样品都具破坏性，因此，对一个样品而言，只能选取其中的一种方法进行鉴别，而不能采用多个方法相互佐证。第四，断面区域特征分析，判别结果有“管中窥豹”之嫌。根据熔珠内部孔洞特征进行鉴别时，剖开的熔区断面呈现出来的孔洞分布特征只能代表该断面的区域特征，并不能代表整个熔珠或熔痕内部的总体特征，因此，其判别结果有“管中窥豹”之嫌，易使鉴定结果发生偏差。
发明内容
为解决导线熔珠形成原因鉴定不能定量和不能重复鉴定的问题，本发明首次提出并开发出了一种新的判别导线熔珠形成原因的方法——密度法，通过测定导线熔珠密度值判定其形成原因，成功解决了上述问题。
密度法的基本原理是：导线一次短路熔珠内部孔洞小而少，二次短路孔洞大而多，火烧等熔珠内部几乎无孔洞，不同形成原因的导线熔珠其孔洞所占空间不同，因此导线熔珠的密度值存在差异，通过测定其密度值，即可判别其形成原因。密度是指每单位体积物质的质量。常用的密度有两种，即真密度和视密度。真密度是指金属质量除以不包括开孔和闭孔体积所得到的值，即为合金的理论密度。视密度又称表观密度，其表达式为：视密度=质量/（外部实际体积+内部闭口孔隙体积），分母数值不包括物体表面的开口孔隙体积。本方法测出的密度为视密度。
本发明通过以下技术方案实现：
第一步：测定熔珠体积：
（1）先用电子分析天平称出熔珠的质量m；(2)取下熔珠，将装有适量水的烧杯放到电子分析天平上，将悬挂在三脚架上的托篮浸没在烧杯中（托篮不接触杯壁和杯底，水不漫出）；(3)将电子分析天平归零，然后将熔珠放入托篮中得出天平的读数m1；(4)根据m和m1即可计算出熔珠的密度。由于托篮处于悬浮状态，由于力的传递性，此时熔珠对水的压力F压，即为天平的读数与重力加速度g的乘积m1g，又熔珠对水的压力与水对熔珠的浮力是一对作用力与反作用力，二者大小相等，方向相反，故F压=F浮=m1g=ρ水gV排，由ρ=m/V可知，ρ熔珠=mρ水/m1。
第二步：计算熔珠密度。
第三步：比较分析密度值。
有益效果：与目前国内外采用的宏观法、金相法或微观形貌法相比，密度法有以下优势：第一，定量方法，受主观影响小。通过测定熔珠质量和体积，即可计算出其密度，测定方法简单，各级火灾调查人员均可开展。第二，不破坏样品，简单快捷，可重复。该方法既可重复测定，也可与其他鉴定方法（如金相法、微观形貌法等对样品具有破坏性的鉴定方法)结合使用，能够提高鉴定的准确度，还能够满足司法实际中申请重复鉴定的需要。第三，判据量化，可靠性高。密度法得出的数据具有直观性，对导线熔珠密度的测量、判定具有较强的可靠性。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1：
第一步：采用了阿基米德浮力法测定熔珠体积：(1)先用电子分析天平称出熔珠的质量m；(2)取下熔珠，将装有适量水的烧杯放到电子分析天平上，将悬挂在三脚架上的托篮浸没在烧杯中（托篮不接触杯壁和杯底，水不漫出）；(3)将电子分析天平归零，然后将熔珠放入托篮中得出天平的读数m1；(4)根据m和m1即可计算出熔珠的密度。由于托篮处于悬浮状态，由于力的传递性，此时熔珠对水的压力F压，即为天平的读数与重力加速度g的乘积m1g，又熔珠对水的压力与水对熔珠的浮力是一对作用力与反作用力，二者大小相等，方向相反，故F压=F浮=m1g=ρ水gV排，由ρ=m/V可知，ρ熔珠=mρ水/m1。
第二步：计算熔珠密度。
第三步：比较分析密度值。
(1)2.5mm2铜导线一次短路熔珠的密度集中范围：一次短路和二次短路之间存在部分交叉，64%的一次短路熔珠与80%的二次短路熔珠能够区分开。64%的一次短路熔珠特征明显，如果提取到的熔珠密度位于此区间，该熔珠能够被认定为一次短路熔珠；80%的二次短路熔珠密度特征明显，如果提取到的熔珠密度位于此区间，该熔珠能够被认定为二次短路熔珠；处于交叉区间的熔珠不能判断为一次短路熔珠和二次短路熔珠。
(2)4mm2铝导线一次短路熔珠的密度集中范围：一次短路和二次短路之间存在部分交叉，92%的一次短路熔珠与84%的二次短路熔珠能够区分开。92%的一次短路熔珠特征明显，如果提取到的熔珠密度位于此区间，该熔珠能够被认定为一次短路熔珠；84%的二次短路熔珠密度特征明显，如果提取到的熔珠密度位于此区间，该熔珠能够被认定为二次短路熔珠；处于交叉区间的熔珠不能判断为一次短路熔珠和二次短路熔珠。
Claims (1)
1.一种鉴别火灾中电气线路熔珠形成原因的鉴定方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步：测定熔珠体积：
(1)先用电子分析天平称出熔珠的质量m；
(2)取下熔珠，将装有适量水的烧杯放到电子分析天平上，将悬挂在三脚架上的托篮浸没在烧杯中，使得托篮不接触杯壁和杯底，水不漫出；
(3)将电子分析天平归零，然后将熔珠放入托篮中得出天平的读数m1；
(4)根据m和m1计算熔珠的体积：熔珠对水的压力F压与水对熔珠的浮力F浮，二者大小相等，F压=F浮=m1g＝ρ水gV排，所以V排=m1/ρ水，，V排即是熔珠体积；
第二步：计算熔珠密度：由ρ=m/V可知，ρ熔珠=mρ水/m1；
第三步：比较分析密度值。
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