不同受热温度下一次短路熔珠显微特征分析

为考查冷却条件对导线一次短路熔珠显微组织的影响,实验模拟室内火灾的热环境,对一次短路熔珠进行加热处理,观察温度、加热时间对不同线径铜导线一次短路熔珠金相组织的影响.实验结果表明:温度及加热时问对铜导线一次短路熔珠的金相组织有较大影响,随着温度的升高,时间的增加,在达到某一温度后,细小的柱状晶逐渐长大,一次短路熔珠的细小晶粒变成粗大的柱状晶或胞状晶,有的甚至表现为等轴晶,与铜导线的火烧熔珠的金相组织特征有些相似.     

基于金相分析技术的煤矿火灾事故调查试验研究

通过对矿井火灾现场特性的分析,根据金属材料的特点,提出利用金相鉴定技术进行矿井火灾事故调查的新方法,试验测定得出高温作用下40号钢和铸铁的金相组织和硬度的动态变化规律。试验结果表明,不同加热温度条件下,40号钢冷却后具有不同的金相组织,其硬度随受热温度的升高迅速下降;在相同加热温度不同受热时间条件下,40号钢的金相组织与硬度变化不明显。铸铁的硬度随加热时间的增加呈下降趋势,其金相组织也有较明显的区别。根据矿井火灾后降温较为缓慢的特点,提出灰口铸铁与白口铸铁相互转变的方向性。因此,矿井火灾事故调查可以对受到火灾破坏的金属构件的金相组织的观察和硬度测定,来"反推"出该部位在火灾时曾受过的最高温度以及持续时间,从而可推断火灾的蔓延情况,为认定起火原因和起火位置提供技术支持。     

消防射水对导线火烧熔痕金相组织的影响

模拟火灾现场,制作不同线径铜导线的火烧熔珠,然后在不同温度下对熔珠进行冷却.利用金相显微镜对火烧熔珠的金相组织进行观察,发现铜导线火烧熔痕在不同温度下经消防射水冷却后,会出现类似一次短路和二次短路熔痕的金相组织.     

电气火灾一次短路熔痕金相组织特征参数定量分析

电气火灾一次短路熔痕鉴别和判定对分析火灾原因和事故认定至关重要,而目前金相分析方法目前处于经验和半经验水平,缺乏定量分析手段.本文开展不同电流条件下(100A至300A,间隔为20A)铜导线一次短路模拟实验,制作相应短路熔痕金相图谱.同时引入描述金相组织特征参数,基于Image - ProPlus应用数字图像处理技术提取图谱的金相组织特征参数量化指标,讨论金相组织晶粒和孔洞尺寸变化的特点,实现金相微观组织特征参数和电流之间的关系数据对比分析,探讨一次短路熔痕金相组织的量化判据和变化规律.     

单芯铜线过电流故障电弧熔痕的微观特征研究*

为准确认定电气火灾中过电流故障，模拟4~7倍额定电流（Ie）条件下单芯铜导线过电流故障，利用光学显微镜和扫描电子显微镜（SEM）分析过电流故障电弧熔痕的组织特征，并结合Image-Pro Plus软件测定晶粒直径、周长和面积，探究金相组织的量化判据和变化规律。结果表明:当I＝4Ie时，过电流故障电弧熔痕的金相组织主要为方向性较强的树枝晶；当I＝5Ie，6Ie时，金相组织内树枝晶占比减小，胞状晶占比升高；当I＝7Ie时，方向性较弱的胞状晶占主导。随着电流增加，晶粒的平均直径、周长和面积均呈增长趋势。通过火灾案例分析可知，实验结果与现场的电弧熔痕组织特征基本相符，验证火灾事故原因为过电流故障。     

火灾环境中油罐罐壁冷却优化部署研究

对油罐火灾中着火罐罐壁和邻近罐罐壁的温度分布进行了科学分析,并进行了罐壁冷却实验研究,研究不同油罐罐壁材质对冷却效果的的影响,以及有热源作用和无热源作用罐壁在不同流量冷却水作用下的温度变化规律。结果表明,不同罐壁材质对冷却效果的影响不大,在实际火灾中可忽略罐壁材质的影响;流量越大,冷却速度越快,但达到火灾冷却要求时,不同大小流量冷却水的冷却效果差异并是很大,合适的供水强度是油罐高效冷却的前提。对油罐火灾冷却力量的部署提出了优化原则,为防灭火工作提供了一定的科学依据。     

基于PCA-BP神经网络的多股铜导线 熔痕定量金相识别方法研究

为实现火灾现场中多股铜导线熔痕的自动识别,采用主成分分析(PCA)和反向传播(BP)神经网络算法对四种多股铜导线熔痕(一次短路熔痕、二次短路熔痕、过负荷熔痕和火烧熔痕)的金相组织进行了识别研究。利用Image-Pro Plus 6.0和Axio-Imaging软件获取每种熔痕30组17维金相组织参数数据,采用PCA对四种熔痕共120组数据降维,获得前6个主成分得分矩阵,建立具有6个输入层节点,10个隐层节点和4个输出节点的神经网络模式识别模型。随机抽取每种熔痕的20组样品的主成分得分矩阵作为训练集,将每种熔痕的剩余10组主成分得分为测试数据,输入最终训练完成的模型进行识别,其识别准确率达到92.5%。实验结果表明采用PCA+BP神经网络的算法,可以较好地实现多股铜导线熔痕识别,为火灾物证鉴定工作提供了有力的工具。     

隧道火灾后衬砌材料物理力学性能变化试验研究

通过对衬砌混凝土在不同温度等级下烧损试验，及其随后的电子显微镜扫描观察，分析了组织结构变化情况，并用X射线法对其矿物分进行了分析，研究了四种温度状态下的弹性模量的变化规律。试验结果表明，隧道火灾后衬砌材料随温度的升高，其破坏程度越明显，严重影响了隧道结构受力的性能。     

风速对高层建筑火灾时环境中烟气分布的影响

为了探究风速对高层建筑火灾时环境中温度、烟气浓度、CO浓度分布状态的影响,以央视北配楼火灾为模型背景,应用火灾动力学软件FDS,对火灾进行模拟与分析。通过讨论不同风速下火源温度中心、烟气浓度中心、CO浓度中心离着火面距离与高度之间的关系,得到风速一定时各中心的位置与高度之间的变化规律,以及该变化规律与风速之间的关系,风速小于3m/s时各中心位置随风速变化较明显;风速越大,温度、烟气浓度、CO浓度越高,当风速小于2m/s时各值增量随风速增加明显;与其他因素相比,温度对防火间距的影响最大。     

大跨度偏压隧道受火损伤分析

为探明火灾对大跨度偏压隧道造成的不利影响，依托贵州省某公路隧道工程，基于ANSYS有限元软件分析不同埋深及偏压条件下大跨度隧道结构的最大损伤和相对温度损伤变化规律，并对其温度场分布和应力分布规律进行总结。结果表明:衬砌高温损伤约60 mm，温度影响深度约300 mm，内部温升过程逐渐由曲线变化转变为直线变化；最大损伤深度随偏压角度增加近似呈指数增长变化，而相对温度损伤略有减小，当偏压角度较大时，火灾将成为隧道破坏的诱导因素而非直接因素；最大损伤深度与偏压隧道埋深近似呈抛物线变化，火灾对偏压隧道影响显著，必须采取有效预防措施；随着受火时间的增加，临火侧衬砌混凝土在热膨胀及围岩约束作用下，压应力快速增加，存在较大的压溃风险。     

Numerical simulation and experimental study on metallographic structure characteristics of melting trace caused by overcurrent fault of copper wire

The microscopic characteristics of melting trace caused by copper wire fault are an important basis for the physical evidence identification of electrical fires. Metallography is an important method in electrical fire research, and computer-aided quantitative analysis on metallographic structure is common in materials aspect. In this study, the metallographic structure and phase composition characteristics of melting trace caused by overcurrent fault were explored with the aid of a metallographic microscope and an X-ray diffractometer (XRD). The results show that the grains are mainly slender dendritic and columnar crystals when the current is 128 A, while they are coarse dendritic and cellular crystals when the current is greater than 192 A; the average grain diameter of melting trace of copper wire grows with the increase in current. The main phases of melting trace caused by overcurrent fault of copper wire are α-Cu base and Cu₂O, and the new phases Cu₄Si and Cu₂Mg are formed when the current is higher than 160 A. In addition, the solidification process of metallographic structure of copper wire under different currents was simulated by the Procast software. It is found that the simulation results are basically in agreement with the experimental data, which suggests that this model can effectively predict the microstructure characteristics of melting trace of copper wire under different currents. The research results can provide a sound basis for the physical evidence identification of electrical fire and improve the accuracy and scientificity of electrical fire investigation.     

ZR-BV单芯铜线过电流故障电弧熔痕特征研究

为准确认定电气火灾事故中的过电流故障,模拟在不同电流条件下ZR-BV单芯铜线的过电流故障,通过逐帧分析高速影像研究导线发生过电流故障时的变化过程,使用金相分析技术分类研究过电流导线电弧熔化痕迹的组织特征。结果表明:当I≥4Ie时,导线发生熔断,断路电弧将引燃热分解后的绝缘热解气体,造成火灾的蔓延扩大;过电流导线电弧熔断痕与火烧熔痕的宏观特征较为相似,但喷溅熔痕和发散状熔痕是过电流导线所特有的;枝晶偏析组织是过电流电弧熔断痕的典型组织,且随着电流值的升高,枝晶偏析组织分布范围明显扩大,几乎不再出现等轴状组织。     

RVVB护套线过电流诱发短路故障发生概率与起火燃烧过程分析*

为深入研究电气火灾中护套线因过电流诱发短路故障的转化过程,搭建RVVB护套线过电流诱发短路故障电路,统计短路发生概率,借助高速影像,获取短路发生的时间和次数,分析护套线起火燃烧过程。结果表明:在过电流故障发生1 h内,I≤16 A时护套线仅线芯发热、绝缘炭化,无法诱发短路;I=24 A时护套线发生短路概率为40%,在973 s内发生初次短路;32 A≤I<48 A时护套线发生多次短路的概率随电流值增大而增大,在I=48 A时达到50%,发生初次短路的时间随电流值增大而减小,最短时间为28 s;短路引发绝缘层燃烧的概率随电流值增大呈指数递增,I=24 A时护套线在短路后发生燃烧的概率为62.5%,在48 A时达到100%,短路后1 618 ms内火焰可蔓延至护套线两端,形成全线燃烧现象。研究结果可对溯源电气火灾发生的根本原因提供数据支撑。     

Steam cavity and explosion intensity of molten copper column interaction with water

The steam explosion is one of the most serious accidents in the metallurgical industry. In this paper, an experimental study on the interaction of molten copper column with cooling water was carried out using high-speed camera and transient pressure measurement system. The effects of temperature, falling height, diameter and mass of molten copper column on the interaction were investigated. The steam cavity phenomenon was observed in the interaction and the percentage of steam cavity volume affects the probability of fragmentation of molten copper column. The maximum percentage of steam cavity volume increases firstly and then decreases with the increase of temperature and falling height. It increases with the increase of diameter of molten copper column, but the mass has a weak effect. The pressure wave generated by the interaction of molten copper column with cooling water gradually increases with an increase in the temperature of molten copper column. The energy conversion rate in the interaction of molten copper column with cooling water was calculated. The rate of energy conversion from the thermal energy of molten copper column to the energy of pressure wave is low because most of the thermal energy is dissipated into the cooling water by heat transfer.     

BVR多芯铜导线过电流故障下燃烧及火焰传播研究*

为深入研究BVR多芯铜导线过电流故障下燃烧及火焰传播特征,采用堆栈技术分析导线受热形变,并利用高速摄像机记录故障导线发热、熔断及绝缘燃烧现象,研究导线发热形变、熔断时间及燃烧时火焰传播速度与电流值变化关系。结果表明:当I=136 A时,导线不发生熔断,只有当高温线芯直接接触周围可燃物才可引发火灾;当I=153 A时,导线会发生熔断现象,且熔断时间随过电流值升高而缩短;当I=204 A时,导线发生熔断,断路电弧引燃周围热解气体,火焰前沿迅速蔓延至导线两端,平均火焰前沿传播速度达2.2 m/s,平均明火持续时间达8.2 s,整根导线无需外界可燃物即可发生明火燃烧。研究结果可为起火原因认定提供技术指导。     

微波促进无机酸对金属腐蚀速率的研究

为缩短无机酸对金属腐蚀性的检测时间,提高危险性鉴定效率,在联合国《关于危险货物运输的建议书-试验和标准手册》关于化学品对金属腐蚀性检测方法的基础上,以微波辐射装置代替传统的电加热水浴,以20#碳钢和7075-T6铝作为金属试片,研究了不同温度下采用微波法与标准试验方法时稀盐酸和硫酸溶液对金属的腐蚀速率。研究表明,金属的重量损失率随着测试温度的升高而增加,微波法下金属试片的质量损失率显著高于相同腐蚀时间和温度下的标准试验方法。微波法在75℃下40h可与标准试验方法55℃下168h的腐蚀效果进行等效,可以明显提高无机酸对于金属腐蚀性的检测效率。     

波形电晕线排列形态对放电特性的影响实验与分析

为了明确波形电晕极的放电特性以指导工程设计与应用,在线-板式电除尘器中,实验研究了波形电晕极排列方式对电除尘器伏安特性的影响.试验中主要考虑了2个因素对波形电晕线放电性能的影响,即波形电晕线的偏转角和波形电晕极间距.其波形电晕极的具体布置方式分为:①波形电晕线偏转角分别为0°、45°、90°;②波形电晕极间距分别为14...