Визуални признаци на термично увреждане на конструкции от метали и сплави

Деформации на стоманени конструкции се наблюдават при почти всеки пожар.

Известно е, че нагревателната стомана

над 300-350 ° C води до забележимо повишаване на неговата пластичност и е придружено от намаляване на якостта, в стоманата могат да се появят забележими деформации,

при 500-600 ° C якостта на въглеродната стомана намалява наполовина, деформациите на натоварените елементи на стоманените конструкции са значителни по величина и 15-20 минути нагряване може да доведе до тяхното срутване.

Температура от 450-500 ° C се счита за температура на загуба на носеща способност на стоманени продукти.

при 1000 ° C якостта на стоманата намалява 10 пъти,

Температурата на загуба на носеща способност на конструкции от алуминиева сплав е 250 °C.

Какво означава загубата на носимоспособност на метална конструкция? По какъв начин се проявява? Разбира се, структурата не се счупва; На първо място, той се огъва, деформира. Тези деформации по време на проверката на мястото на пожара могат да се видят и трябва да бъдат оценени.

Оценката на големината и посоката на деформациите дава важна информация за относителната интензивност и посока на топлинното въздействие в определени зони.

Визуални признаци на деформация, които трябва да бъдат записани и оценени:

1. Посоката на деформация на метални елементи. Металните конструкции и техните отделни елементи се деформират, като правило, в посока на най-голямо нагряване. Между другото, това свойство е не само на металите, но и на много други незапалими материали, като стъклото.

2. Размерът на деформацията.

От чисто теоретична гледна точка размерът на структурната деформация трябва да бъде пропорционален на температурата и продължителността на нейното нагряване. Следователно изглежда очевидно, че най-„горещата“ зона на мястото на пожара може да се счита тази, в която металната конструкция има най-голяма деформация. въпреки тованай-голямата деформация не винаги възниква там, където е имало най-високата температура или най-интензивното нагряване. Може да бъде и там, където структурният елемент има най-голяма степен на свобода или по-голямо натоварване. Ако например стоманена подова греда има най-голяма деформация в средата на участъка, това не означава, че в тази точка е най-интензивното нагряване - просто най-големият момент на огъване действа върху гредата. Въпреки това е много полезно да се оцени степента на деформация в сравнение една с друга на конструкции от същия тип и относително еднакво натоварени структури, разпръснати в зоната на горене. Това (при относително равномерен пожарен товар в помещението) може да се счита за ясен знак за посоката на разпространение на горенето.

За да се определи количествено степента на деформация, се изчислява така наречената относителна стойност на деформация. Това е съотношението на деформацията към размера на участъка на конструкцията, върху който се наблюдава тази деформация (b / l) (фигура).

Стойността на b / l за същия тип конструкции се прилага към плана на мястото на пожара. Такава информация в първото приближение характеризира разпределението на зоните на термично увреждане в мястото на пожара и може да се използва при търсене на неговия източник. Тези данни се отнасят за групата на последователно нарастващи (намаляващи) термични лезии.

Локалните деформации на металните конструкции в определени зони изискват сериозно внимание, т.е. произволно разположени термични лезии. Ясно изразени и значителни локални деформации възникват, като правило, в началния етап на пожара, когато все още няма горене в целия обем на помещението и конструкциите се нагряват от източника на огън в ограничена локална зона. Ако посоченото локално термично поражение не намерипояснение - трябва да се възприема като фокусен знак.

B. Образуване на оксиди върху металната повърхност.

Алуминий и неговите сплави.

Известно е, че на повърхността на алуминия и неговите сплави вече при стайна температура има оксиден слой с микрона дебелина, който предпазва алуминия от окисляване. Този оксид също изпълнява своята функция, когато алуминиев продукт се нагрява в огън до достигане на температурата на топене на алуминия. Не е възможно да се извлече полезна експертна информация от изследването на оксидния слой върху алуминия.

На повърхността на медни продукти до температура около 100 ° C - има черен оксиден филм (CuO, меден оксид). При нагряване над 100 ° C и за достатъчно време се образува филм от меден оксид - червен (Cu2O). Това обстоятелство дава възможност в някои ситуации да се прецени дали температурата в зоната, където се намира медният продукт, е надвишила посочената температура.

Ако повърхността е обработена, гладка, тогава първият признак на термично излагане, който може да бъде открит визуално, е нюансът. Те се появяват, когато стоманата се нагрява до температура от 200-300 ° C поради образуването на оксиден филм с микрона дебелина на повърхността му. Дебелината на оксидния слой зависи от температурата и поради намесата на светлината при промяна на дебелината на филма цветът му се променя. По този начин се оказва, че цветът на оксидния филм ("цвят на нюанс") зависи от температурата на нагряване на стоманата и може да се използва за определянето му. Има приблизително следната цветова скала за закаляване на цветовете върху стомани.

Температурен цвят	Дебелина на оксидния слой µm	Температура на нагряване oC
Светло жълто	0,04	220-230
сламеножълт	0,045	230-240
портокал	0,05	240-260
Червено лилаво	0,065	260-280
Син	0,07	280-300

Трябва да се отбележи, че оценката на нагряването на метални конструкции чрез цветове на нюанс рядко се използва при търсене на пожар. По-често това се прави при установяване на причините за пожари, свързани с триене, локално прегряване в технологични инсталации, двигатели и др.

Високотемпературен оксид - мащаб - се образува върху стомани с обикновено качество при температура над 700 ° C.

Увеличаването на дебелината на люспата става по параболичния закон. Колкото по-високи са температурата и продължителността на нагряване, толкова по-дебел е той.

Съставът на котления камък зависи и от температурата на образуване. Може да се състои от три слоя различни оксиди (фигура) (започвайки от металната повърхност):

вюстит (железен оксид, FeO) с черен цвят

междинен слой - магнетит (железен оксид, Fe3O4,).

хематит (железен оксид, Fe2O3), който има червеникав цвят.

Първоначално при относително високо съдържание на кислород се образува хематит. След това, когато температурата се повиши и кислородът във въздуха намалява, се образува слой магнетит под слоя хематит и слой вюстит под него. Следователно, колкото по-висока е температурата, толкова повече вюстит и по-малко хематит в скалата.

Това обстоятелство позволява приблизително да се оцени температурата на нагряване на металните конструкции по цвета на скалата и нейната дебелина. Нискотемпературната скала (700 - 750 °C), в която има малко вюстит, обикновено има червеникав оттенък и е доста тънка. Скалата, образувана при 900-1000 °C и повече, е плътна и черна.

Не забравяйте да запомните, че мащабът е многоплътен материал, здраво свързан със самия метал: следователно, ако оксидът на повърхността на стоманената конструкция, въпреки че има червеникав цвят, е хлабав и крехък, тогава това най-вероятно изобщо не е мащаб, а обикновена ръжда.

Цветът на скалата и нейната дебелина позволяват грубо да се оцени температурата на нагряване на стоманените конструкции при пожар. В този случай обаче не са изключени грешки, така че все пак е по-добре да се извършат инструментални изследвания на мащаба и по този начин да се определи не само температурата, но и продължителността на нагряване на конструкцията.

Инструменталните методи за изследване на мащаба ще бъдат разгледани по-долу.

Топене и проникване на метал

Топенето и проникването (образуване на проходни отвори) на метали и сплави при пожари, особено големи, не е толкова рядко. Може да се счита, че това е най-високата степен на термично увреждане на конструкциите и отделните обекти.

През 70-те години VG Vyskrebov (VNIISE) дори предложи да се използва така нареченият "метод на температурата на топене" за търсене на източника на пожар. Методът се състоеше във фиксиране на местата, където този или онзи материал се разтопи, и по този начин се определи разпределението на температурните зони на мястото на пожара. Известно е например, че точката на топене е:

- за алуминий - 600 °C

- лят бронз - 880-1040 °C

- стомана - 1300-1400 °C

По този начин, ако алуминиева жица се разтопи в зона А, тогава трябва да се заключи, че температурата там надвишава 600 ° C, а в зона B, където се топят медни проводници, тя е най-малко 1080-1090 ° C.

Разбира се, много полезно е да се фиксират зоните, където този или онзи материал се е разтопил на мястото на пожара. Но би било неразумно да се счита това за независим метод за установяване на източника на пожар; и температурни зонисе установяват по този начин доста условно. Ако алуминият се е разтопил, това не означава, че температурата е била 600 °C, може да е 700-900-1000 °C.

Освен това трябва да се има предвид, че "проникването" в метала може да се случи дори при температури под точката на топене. Това може да се дължи на поне две причини:

1. Локалното нагряване на тънък стоманен продукт (ламарина, тел и др.) води до образуването на слой от котлен камък, сравним по дебелина със самия продукт. Скалата, която не притежава достатъчна механична якост, може да се разпадне и след пожар върху продукта ще се открие "дупка".

Разтваряне на метал в метал.

По-топим метал, разтопен по време на пожар, когато удари по-огнеупорен метал, може да доведе до "разтваряне" на последния в стопилката на първия метал. Освен това това се случва при температура под точката на топене на "огнеупорния" метал.

Такъв процес е възможен, например, когато разтопен алуминий попадне върху медта и нейните сплави. Това се случва поради образуването на евтектична сплав от мед и алуминий. Известно е, че чистата мед има точка на топене 1083 °C. В същото време, евтектични (съвместно топене) сплави "мед + разтопен алуминий" - 660 ° C, "мед + разтопен месинг" - 870-980 ° C

По същия начин стоманата има способността да се разтваря в разтопен алуминий.

Разтваряне на стомана в алуминий

Разтварянето протича на три етапа:

а) образуване на котлен камък върху стоманата, протичащо под въздействието на разтопен алуминий, който е паднал върху нея; (за това е достатъчна температурата на образуване на хематит - 700-750 ° C)

б) химично взаимодействие на образуваните железни оксиди с разтопен алуминий (термитна реакция):

Fe2O3 +2Al ---> Al2O3 + 2Fe + 847,8 kJ

Тази реакция, както се вижда от уравнението, е придружена от силно отделяне на топлина, което води до допълнително нагряване в реакционната зона и съответно интензификация на последната.

в) разтваряне на желязо, намалено от оксид поради отделяне на топлина по време на термитна реакция (за това също не е необходимо да се достигне температурата на топене на стоманата, например при температура от 900 ° C, до 10% желязо може да се разтвори в алуминий).

Крайният резултат от тези реакции може да бъде проникване (отвор) в тънък стоманен лист, в стената на стоманена тръба и др.

Квалификационен признак, който позволява да се разграничи такава дупка от проникване, което е възникнало например под действието на електрическа дъга, е характерен контур на проникване (под формата на локва, капка) и тънка алуминиева граница, обикновено оставаща по периметъра на дупката.

Г. Изгаряне на метали и сплави

Известна способност за изгаряне на алкални и алкалоземни метали (K, Na, Mg). По-малко известно е обаче, че при определени условия други метали и сплави също могат да горят (т.е. да взаимодействат с атмосферния кислород). Пример в този случай могат да бъдат алуминиево-магнезиевите сплави, които се използват широко като конструкционни материали.

Алуминият, нагрят до 660 ° C, въпреки наличието на оксиден филм, все пак започва да се окислява толкова по-бързо, колкото по-близо е температурата му до точката на топене, а изгарянето на алуминий в кислород е придружено от значително по-голямо отделяне на топлина от изгарянето на други метали (1675 kJ / mol).

Визуални признаци на изгаряне на метали е разрушаването на конструкциите в зоната на горене. От изгорялата част често остава ажурен скелет. В резултат на това горенето често е придружено от пръскане на металкоито на мястото на пожара се откриват множество малки частици от метал и неговите оксиди, подобни на тези, образувани при дъгови процеси.

---