Материал: Изучение «электротехнических» причин пожаров при расследовании и экспертизе. методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Расследование и экспертиза пожаров». Скляров К.А., Сушко Е.А

2) при работе прибора в непредусмотренных конструкцией условиях (например, электрокипятильника или чайника после выкипания воды);

3) в ситуации, когда взаимное расположение нагревательного прибо­ра и сгораемых веществ и материалов таково, что последние способны нагреться до температуры, обеспечивающей возникновение и развитие го­рения.

При анализе версии о причастности электроприбора к возникновению пожара необходимо:

1) определить был ли прибор включен в сеть и нет ли на самом электроприборе до­полнительного выключателя;

2) выяснить не была ли обесточена сеть, то есть осмотреть аппараты защиты;

3) осмотреть вилки, розетки, электрошнур;

4) осмотреть окружающие конструкции и сам прибор.

Вся информация полученная при визуальном осмотре должна быть зафиксирована в протоколе осмотра места пожара.

Если вилка находится не в розетке, целесообразно осмотреть ее шты­ри на наличие копоти, а также следует осмотреть и гнезда электроро­зетки, в которую предположительно был включен электроприбор.

Необходимо осмотреть шнур питания или то, что от него оста­лось (обычно это металлическая жила, т.к. изоляция сгорает). Наличие на жилах шнура дуговых оплавлений – свидетельствует о том, что электроприбор был под напряжением. В случае если обнаружен излом проводов, то можно предположить, что в проводе возник аварийный режим, что и стало причиной пожара. Часто при пожаре шнур сгорает полностью.

Признаки причастности электронагревательного прибора к возникновению пожара, обнаруженные как на окружающих конструкциях представляют собой локальные разрушения в очаговой зоне, прогары. Образуются они за счет длительного (многочасового) локального нагрева конструкции и пиролиза, протекаю­щего в режиме тления.

Признаки причастности к возникновению пожара, формирующиеся на самих электроприборах, целесообразно рассмотреть отдельно для каждой их разновид­ности.

Электрочайники имеют трубчатые электронагревательные элементы (ТЭНы) непосредственно в объеме нагреваемой воды, ближе к днищу.

При выкипании воды происходит оголение ТЭНа, перегрев его, деформация и, как следствие, замыкание спирали ТЭНа на корпус. В этой ситуации часто возникает КЗ с образованием дуги, проплавлением оболоч­ки и разбрызгиванием раскаленных частиц металла - потенциальных источ­ников зажигания.

Признаки работы электрического чайника в аварийном режиме (рис. 3.1):

- наличие проплавлений трубки ТЭНа или разрушений ТЭНа ;

- следы дугового режима- локальные оплавления (проплавления) кор­пуса и (или) отдельных деталей чайника (если он металлический);

- застывшие капли (брызги металла).

Рис. 3.1. Признаки работы электрочайника в аварийном режиме: 1 – проплавление ТЭНа; 2 – проплавления корпуса; 3 – брызги металла в чайнике;4 – подплавление латунной гайки

Чтобы доказать аварийный режим работы электрочайника является причиной пожара, необходимо:

а) показать путем отвода прочих версий, что только данный аварий­ный процесс мог привести к появлению источника зажигания в данной оча­говой зоне;

б) выявить возможные пути выхода горения за пределы чайника:

Первый путь - выход горения в месте выгорания резиновых прокладок.

Второй путь - прожигание корпуса чайника каплями расплавленного металла.

Третий путь - деформация ТЭНа или падение его на дно. Если к это­му времени ТЭН не обесточится, то он будет нагревать днище и, либо проплавит его, либо раскалит днище, и оно, в свою очередь, начнет обугливать сгораемую поверхность под чайником. Пиролиз этой поверхности обычно протекает длительное время в режиме тления и лишь, затем возникает пламенное горение. Поэтому, если пожар возник по такой схеме, то должно образоваться локальное выгорание сто­ла или другого основания на том месте, где стоял чайник [6].

Исследуют прожоги в ТЭНе и корпусе чайника металлог­рафическим методом.

Современные утюги оснащены терморегулятором. При исправном терморегуляторе утюг не представляет пожарной опасности. В противном случае утюг работает до разрыва электрической цепи 10-36 минут, успевая нагреться до 500^оС.

При этом алюминиевая подошва утюга подплавляется, деформируется. Наибольшая деформация подошвы наблюдается в зоне укладки электроспирали и явно меньшая деформация на периферийных участках подошвы.

Стальная подошва сохраняет форму.

При лабораторных исследованиях проводят металлографическое исследование подошвы утюга. Металлогра­фия дает возможность дифференцировать подошвы утюгов, работавших в аварийном режиме, и подошвы, просто подвергавшиеся вторичному нагреву в ходе пожара. Отличия заключаются в разной форме выделения кремния. В первом случае выделения по границам зерен имеют пластинчатое строение; во втором случае пластины кремния раздроблены, скоагулированы и имеют равноосную форму.

Бытовые электрокипятильники имеют оболочки ТЭНов из латуни, стали, алюминия. Нагрева­тельный элемент кипятильника – ТЭН - состоит из оболочки (латунь, сталь 10 или 20), внутри которой находятся проволока сопротивления (спираль) и мелкозернистый наполнитель – периклаз, который выполняет функцию изолятора, отделяющего спираль от оболочки ТЭНа.

Во включенном состоянии, но без погружения в воду, кипятильник в течение 1-2 минут раскаляется докрасна, температура оболочки в зоне нахождения электроспирали достигает 700-750 ⁰С. Кипятильник может сам обесточиться, если от нагрева произойдет нарушение спаев выводных кон­цов нагревательной спирали со шнуром питания. В этом случае пожара может и не произойти. Если же провод питания припаян качественно, то ки­пятильник становится крайне опасным источником зажигания. Пожар мо­жет начаться в следующих случаях:

а) при опрокидывании емкости, в которой находился кипятильник или при разрушении стеклянного стакана после того, как из него выкипела вода, возгорание происходит при непосредственном контакте кипятильника со сгораемым материалом;

б) если кипятильник находится в алюминиевой или стальной эмалиро­ванной кружке, стоящей на сгораемом основании, то возможно возгорание этого основания от контактного нагрева кружкой, разогретой кипятильни­ком.

На пожаре от кипятильника часто остается один нагревательный элемент (ТЭН).

ТЭН электрокипятильника имеет спиральный участок, который нагревается в ходе работы кипятильника, и выводной (концевой) участок трубки, где нет спирали.

Визуальными признаками работы ТЭНа в аварийном режиме (без воды) являются:

- более светлый цвет трубки в зоне концевого участка и более темный там, где уложена спираль;

- металл на спиральном участке отожжен и трубка гнется руками легче, нежели на спиральном участке.

3. Приборы и оборудование

При определении твердости оболочки ТЭНа используют микротвердомер ПМТ-3М.

Рис. 3.1. Микротвердомер ПМТ-3М

3. Порядок проведения работы

1. Изучить устройство микротвердомера ПМТ-3М, зарисовать схему прибора.

2. Изучить инструкцию по технике безопасности.

3. Измерить твердость оболочки ТЭНа в нескольких точках.

4. Оформить результаты работы.

Факт работы кипятильников данного типа в аварийном режиме, т.е. без воды, может быть установлен инструментальным исследованием в лабо­ратории. Для этого применяются два метода: металлография (универсаль­ный метод исследования металлов и сплавов) и определение твердости

(микротвердости) оболочки ТЭНа.

Для определения твердости оболочки ТЭНа от него отрезают один виток, делают на его поверхности боковой шлиф и определяют твердость трубки с помощью микротвердомера ПМТ-3М в нескольких точках, как это показано на рисунке 3.2.

Твердость оболочки ТЭНа, который не подвергался воздействию пожара и не работал в аварийном режиме примерно одинакова по всей длине. При работе кипятильника без воды, на витковом участке, т.е. там, где имеется нагревательная спираль, оболочка кипятильника разогревается до высокой температуры. При этом происходит рекристаллизация холоднодеформированного металла оболочки и существенно снижается твердость оболочки. На выводном же участке, где нет спирали, оболочка нагревается незначительно и ее твердость практически не меня­ется. Поэтому, если на обнаруженном, на месте пожара кипятильнике твердость обо­лочки распределяется подобным образом, это можно рассматривать как признак работы кипятильника в аварийном режиме.

При внешнем тепловом воздействии на кипятильник в ходе пожара о болочка также может отжечь­ся, но в этом случае отожжется вся трубка (рис. 3.2.).

Рис. 3.2. Результаты определения микротвердости оболочки кипятильников: а) исходного кипятильника; б) после работы в аварийном режиме (без воды); в) после отжига в ходе пожара

Те же признаки рекристаллизации металла оболочки на локальном участке могут быть зафиксированы и методом металлографии.

Вопросы для самоконтроля

1. Назовите признаки причастности электронагревательного прибора на окружающих конструкциях к возникновению пожара.

2. Изложите, в чем заключается исследование электрочайников.

3. Назовите признаки причастности аварийного режима работы электрочайника к возникновению пожара. Пути выхода горения.

4. Опишите исследование электроутюга.

5. Назовите визуальные признаки работы кипятильника в аварийном режиме.

Лабораторная работа №4 Версии возникновения пожара от различных электропотребителей и статического электричества

4.1. Цель работы: изучить основные признаки причастности различных электропотребителей и статического электричества; научиться отрабатывать версии о различных электропотребителях и разрядов статического электричества как о причине пожара.

4.2. Теоретические сведения

Обнаружение в пределах очаговой зоны остатков какого-либо электроприбора обязательно требует анализа версии о его причастности к возникновению пожара. Проводится анализ даже в ситуациях, когда сам прибор или его детали после пожара не обнаружены, но имеются сведения о его возможном присутствии во время пожара.

Лампы накаливания могут привести к возникновению пожара двумя путями:

а) лампа может быть тепловым источником, нагревающим до критической температуры сгораемые материалы, находящиеся с ней в контакте или в непосредственной близости;

б) в лампе может возникнуть аварийный режим работы, сопровождающийся разрушением ее и выбросом раскаленных частиц, которые приводят к загоранию расположенных поблизости веществ и материалов.

Анализ возможности возникновения пожара в результате теплового воздействия лампы накаливания проводится на основе сопоставления температуры нагрева колбы лампы или объек­тов на определенном расстоянии от нее с пожароопасными свойствами ма­териалов в очаговой зоне. Данные о температуре нагрева колб ламп приведены в табл.4.1.

Таблица 4.1

Температуры на различных расстояниях от включенных ламп накаливания, С

Если из материалов по пожару следует, что загоревшийся материал находился на расстоянии 15- 20 см от горящей лампочки или пламенное горение возникло в считанные минуты, данную версию о причине пожара можно исключить.

При анализе возможности возникновения горения в результате тепло­вого воздействия лампы накаливания необходимо учитывать воз­можность аккумуляции тепла лампы, если ее поверхность полностью или частично прикрыта теплоизоляционным материалом.

Наиболее распространенный, приводящий к пожару аварийный режим в лампе - образование дуги между никелевыми электродами в момент перегорания нити накаливания. Чаще это происходит при перенапряжении в сети, но может случиться и при нормальном напряжении. Горит дуга до 10-15 секунд. При этом разбрызгиваются частицы диа­метром до 4,5 мм с температурой 1500-2200 ⁰С. Колба лампы разрушается, брызги летят на сгораемые материалы с соответствующими последствиями. Необходимо отметить, что пожарную опасность представляют частицы диаметром более 0,5 мм, у более мелких - слишком мало теплосодержание.

Радиус разлета никелевых частиц достигает 2,65 метра, а при взры­ве колбы - до 3,2 метра. Радиус зоны разлета практически не зависит от мощности лампы.

Отработка версии о причастности аварийного режима в лампе к возникновению пожара про­изводится в следующем порядке:

а) оценивается потенциальная возможность зажигания с учетом ради­уса разлета и высоты падения частиц, образующихся при дуге в лампе;

б) проводится визуальное и инструментальное исследование остатков лампы.

Данные о радиусе разлета частиц указаны выше, а вероятность зажи­гания некоторых материалов в зависимости от высоты падения приведена в табл. 4.2.

Таблица 4.2

Вероятность зажигания некоторых горючих материалов никелевыми частицами в зависимости от высоты падения (d_{частицы} = 2 мм)

Визуальное исследование остатков лампы выполняется в два этапа:

I этап - определение наличия напряжения на лампе при пожаре.

У остатков лампы могут быть следующие признаки, свидетельствующие о том, что она во время пожара была под напряжением (наименования отдельных деталей лампы накаливания приведены на рис.4.1.):

- оплавление электродов;

- пробой лопатки, линзы;

- прожог цоколя;

- разрушение спирали и ее приваривание к крючкам;

- разрушение одного из внешних выводов электродов;

- оплавление крючков;

- деформация или отделение штабика при целостности колбы;

- металлические вкрапления в тарелке;

- расплавление (срабатывание) предохранителя.