МЕТАЛЛОГРАФИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МЕДНЫХ ПРОВОДНИКОВ

METALLOGRAPHIC STUDY OF COPPER CONDUCTORS

Ilya Kutepov

student, Institute of Correspondence and Distance Learning, St. Petersburg University of the State Fire Service of the Ministry of Emergency Situations of Russia,

Russia, St. Petersburg

АННОТАЦИЯ

В статье разработана методика металлографического исследования медных проводников после пожара.

ABSTRACT

The article develops a method of metallographic investigation of copper conductors after a fire.

Ключевые слова: строительные конструкции, соответствие требованиям, изучение характеристик.

Keywords: building structures, compliance with requirements, study of characteristics.

Актуальность исследования медного проводника после пожара подтверждает, анализ статистических данных по пожарам. Основными причинами пожаров являются короткие замыкания (далее - КЗ) в проводах и электрооборудовании (69 %), оставление электронагревательных установок без присмотра (21 %), перегрев из-за плохого контакта (около 6 %), перегрузка электроустановок (около 3 %).

Целью исследования является разработка комплексной методики выявления очаговых признаков и установления причин пожара, основанной на исследовании металлических медных проводников.

Задача работы - разработка алгоритма подготовки медных шлифов к металлографическим исследованиям, а также сравнительный анализ структуры медных проводников до воздействия токов высокого напряжения и после.

Для проведения исследования были выбраны медные проводники диаметром 2,5 мм, так как проводка из этого металла наиболее предпочтительна на сегодняшний день.

Условно, процесс подготовки шлифов можно разделить на 5 стадий: отрезание образца, запрессовывание, шлифование, полирование и травление.

Разработаем процесс исследования медного проводника (рис. 1).

Рисунок 1. Этапы исследования

На первой стадии подготовки была отрезана медная проволока длинной 15 мм, а также очищены от изоляции [2].

На стадии запрессовывания образцов была подготовлена специальная деревянная заготовка-форма из цельного бруса, в которой были сделаны отверстия, диаметр которых был чуть меньше, чем длина медных образцов. После чего, проволока была помещена в эти отверстия таким образом, чтобы при заливке полимерным составом она оказалась на поверхности.

Второй этап можно разделить на две части: черновое шлифование и чистовое, на каждом этапе использовалась наждачная бумага с различным размером зерна. Для чернового шлифования использовалась бумага зернистостью от Р150 до Р180. Промежуточные результаты были просмотрены на микроскопе «МИКМЕД 5.0»

Следующей задачей работы является выявление зерна медного проводника после воздействия токов высокого напряжения.

Для опыта использовалась сварочная установка, медная проволока того же диаметра (2,5 мм), что и в предыдущем опыте и металлическая пластина для создания режима КЗ. Величина тока в режиме КЗ достигла 120А. Это значение соответствует пусковому току автомобильного аккумулятора.

Внешним осмотром было выявлено локальное оплавление на конце образца.

Следующим этапом работы является подготовка образца, подвергшегося КЗ к металлографическому анализу. Данная процедура ничем не отличается от вышеизложенной. Но для большей автоматизации процесса и с целью экономии времени было принято решение об использовании специализированного шлифовально-полировального станка для подготовки шлифов [1].

Травление образца проходило аналогичным образом, в несколько этапов, поступательно протиркой ватным тампоном, смоченным в травильном растворе. Таким образом, были получены следующие результаты (рис. 2).

При сравнении структуры до и после КЗ было выявлено, что зерна значительно увеличиваются в размере. Если в первом варианте можно было наблюдать мелкозернистую структуру, то после воздействия токов высокого напряжения можно увидеть отчетливые увеличенные зерна, а также микропоры, которые содержат оксиды меди. Оксиды образуются в результате короткого замыкания.

Таким образом, в месте оплавления можно наблюдать полное разрушение дендридной структуры (рис. 3). По мере отдаления от этой зоны мы видим частичное ее разрушение и вкрапление оксидов меди. Визуально можно наблюдать частичное оплавление проводника. Однако, следует заметить, что при значительном отдалении от зоны КЗ структура меди практически не нарушается и остается в исходном состоянии.

Рисунок 2. Медный проводник после воздействия КЗ (увеличение *300)

Рисунок 3. Полное разрушение дендридной структуры медного проводника в зоне оплавления

Основным направлением совершенствования при металлографическом исследовании в ПТЭ является использование и переоснащение испытательных лабораторий МЧС России современными установками, необходимых для металлографического исследования в ПТЭ. Большая часть оборудования выработала свой ресурс.

Список литературы:

1. Чешко И.Д. Технические основы расследования пожаров: Метод. пособ. / СПб.: 2001. – 254 с.
2. Чешко И.Д., Юн Н.В., Плотников В.Г. Осмотр места пожара: Метод. пособ. - М.: ВНИИПО, 2004. – 503 с.