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.     

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。     

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.     

铜导线短路熔痕的SEM/EDS分析

在电气线路火灾原因的调查中,为更好地区分铜导线一次短路与二次短路的熔痕特征,用扫描电子显微镜(SEM)和X-射线能谱仪(EDS)对2种熔痕的形貌和相应的元素成分进行了试验研究。结果表明:铜导线一次短路与二次短路熔痕的表观形貌特征和元素成分具有明显的不同,二者的区别主要表现在熔痕表面所含的气孔、元素种类及导线本体与熔痕之间的过渡区方面,一次短路熔痕表面气孔多,元素种类少,导线与熔痕之间有明显界限,二次短路熔痕则相反。该研究结果可以区分短路熔痕形成的环境气氛,以此判断导线短路熔痕类型,为电气线路火灾原因的调查提供科学依据。     

现场金相复膜技术在锅炉压力容器检验中的应用

现场金相复膜技术在锅炉压力容器检验中发挥着重要作用。本文阐述金相复膜技术的原理,介绍了现场复膜金相的制备方法,并结合一案例提出了金相复膜过程中需要注意的问题。     

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。     

基于Bayes判别模型的火场中铜导线短路熔痕 定量金相鉴定方法研究

借助计算机图像处理技术,改进了定量金相分析方法,测量了20个一次短路熔痕和20个二次短路熔痕的金相组织,对数据进行了主成分分析,提炼出了晶粒特征因子、气孔特征因子和复合因子三个主成分,基于Bayes判别法建立了火场中短路熔痕定量金相分析判别模型,经自身检验和交互检验,准确率均高于80%,充分满足鉴定要求,为更加有效地应用定量金相法鉴别短路熔痕提供了理论依据。     

基于数字图像处理技术的金相分析研究

采用和改进了人际交互式图像分割算法Live-wire,对电气火灾中的典型火烧金相图和一次短路金相图进行处理,结合数字形态学操作,精确提取了两类金相图中的典型胞状晶和柱状晶结构;分析和讨论了多种结构描述子对晶格分类的作用,结果表明,离心率和晶格标记方差两个描述子能有效区分两类晶格结构;采用聚类分析和Fisher判别法,实现了对两类金相图的自动分类.     

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.     

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.     

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。     

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。     

基于IPSO-BP神经网络的钢丝绳断丝损伤识别模型研究

为解决传统钢丝绳断丝损伤识别方法精度低,BP神经网络陷入局部最优等问题,提出改进粒子群算法（IPSO）的BP神经网络识别模型。通过采集钢丝绳断丝损伤信号,提取缺陷信号特征,用峰值、峰峰值、波宽、波形下面积和波动能量5个特征值组成特征向量作为神经网络的输人,断丝数量作为神经网络的输出;利用改进粒子群算法对BP神经网络的初始权值和阈值进行优化;建立基于IPSO-BP算法的神经网络模型,用于钢丝绳断丝的定量识别。结果表明:IPSO-BPS神经网络模型的钢丝绳断丝损伤识别精度、泛化能力均高于传统BP神经网络模型,且改进的粒子群算法迭代寻优速度更快。     

低压下聚乙烯绝缘层导线火蔓延熔融滴落实验分析

低压导线火蔓延的研究对于飞机和航天器的防火安全具有重要意义。针对镍铬合金线芯、聚乙烯(PE)绝缘层导线火蔓延过程中的熔融滴落现象,在低压舱内开展了不同气压、不同氧气浓度的大量实验研究,获得了导线熔融滴落频率、质量和火蔓延速度,以及不同氧浓度熔融滴落的上下限。结果表明:(1)在熔融滴落过程中,由于滴落会产生向上的动量,从而使火焰在滴落后发生突然的"跳动"现象,火焰高度先增加后降低;(2)滴落上限和滴落下限随着氧浓度的增加而降低,并且可以划分为3个不同的区域:火蔓延仅存区;滴落和火蔓延共存区;无滴落无火蔓延区。滴落上限和滴落下限下降曲线在50%氧浓度、5kPa压力发生会合,此后只有火蔓延而不存在滴落现象。(3)当压力降低时,由于线芯温度增加,线芯传导热量增加,导致绝缘层熔融速率加快,从而使得滴落频率增加,同时液滴的表面张力随着压力的降低而增加,使得低压下液滴的质量变大。     

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。     

高峰矿提升机用钢丝绳无损检测方法的研究

介绍了利用漏磁场原理检测钢丝绳断丝 ,磁桥回路测量钢丝绳磨损信号 ,并实现在一个传感器中对上述多种缺陷的综合检测。在信号处理方面 ,结合不同信号特征 ,设计了相应的电路和处理软件 ,实现了缺陷的定量检测