1.2. Трубы и металлорукава с электропроводкой, имеющие сквозные разрушения (прожоги)

Объектами инструментального исследования после пожара могут стать, обнаруженные в очаговой зоне и имеющие прожоги, участки стальных труб или металлорукавов, в которых была проложена электропроводка.

Прожог в стальной трубе обычно является следствием воздействия на металл электрической дуги тока короткого замыкания; в этом случае возникает вопрос о первичности или вторичности данного КЗ. Возможен и вариант, когда прожог вообще не связан с аварийным режимом в электросети - отверстие, например, могло быть прожжено электрогазосваркой до пожара для вывода проводов из трубы в определенном месте или для других надобностей. В любом случае, при отработке электротехнической версии природа прожога (проплава) в трубе, проходящей через очаговую зону, требует уточнения, ибо причастность электрической дуги КЗ к возникновению пожара весьма вероятна.

Как известно, электропроводки, проложенные в трубах, обладая несомненными достоинствами, имеют, тем не менее, достаточно высокую по­жар­ную опасность. В случае нарушения изоляции проложенного в тру­бе провода или ее сгорания, может возникнуть дуга между жилой провода и заземленной стальной трубой. Это приводит к прожогу стенки трубы и к выбросу большого количества раскаленных частиц - не только материала жилы провода, но и расплавленной стенки трубы. Имея достаточно большие размеры и высокую температуру, выбрасываемые частицы металла способны поджечь самые разнообразные сгораемые вещества и материалы в радиусе своего разлета [18]. Такое развитие событий может иметь место в том случае, если стенки трубы недостаточно толсты, а ток КЗ, наоборот, достаточно велик, чтобы дуга могла прожечь стенку.

В табл. 2.4 приводятся полученные на основе экспериментальных данных ВНИИПО минимально допустимые толщины стенки стальной тру­бы, исключающие (точнее, делающие маловероятным) прожог трубы в случае КЗ или воспламенение расположенных на ее поверхности горючих материалов [1,17].

Содержащимися в таблице данными можно пользоваться для предварительной оценки самой возможности прожога трубы током КЗ. При этом нужно иметь в виду, что при загрубленной электрозащите прожог воз­можен и при соблюдении толщины стенки трубы, указанной в таблице 2.4 [16].

Таблица 2.4

Минимально допустимая толщина стенки трубы

для различных сечений проводников [1]

Параметр	Материал токопроводящей жилы
электропроводки	Алюминий					Медь
Максимальное сече­ние токопроводящих жил, мм	6	10	16-25	35-50	70	4	6-10	16	25-35
Минимально допустим­ая толщина стенки стальной трубы, мм	2,5	2,8	3,2	3,5	4,0	2,8	3,2	3,5	4,0

Исследование прожога - визуальное и инструментальными методами ставит своей целью не только определение природы прожога (прожог дугой КЗ, проплавление расплавленным алюминием и др.), но и установление первичности или вторичности КЗ в трубе. Первичное КЗ в стальной трубе (металлорукаве) происходит при старении, нарушении изоляции и замыкании жил провода на корпус трубы. Вторичное КЗ возникает в процессе развития пожара, вследствие расплавления и (или) выгорания изоляции проводов и замыкания их на корпус трубы. На пожаре происходит это довольно быстро; по данным ВНИИПО, для возникновения КЗ на корпус трубы, в кабелях АВВГ, АПВ, ВВГ, проложенных в стальной трубе, необходим нагрев последней до 500-560 ⁰С всего лишь в течение 4-4,5 минут.

Для установления причины прожога трубы необходимы ее инструментальные исследования, однако определенную информацию может дать уже визуальный осмотр прожога.

Визуальное исследование

Как показывает практика исследования пожаров, прожоги в трубах и металлорукавах, образовавшиеся при первичном КЗ, как правило, локальны, имеют небольшие размеры и округлую форму. В случае, когда КЗ происходит уже в ходе пожара из-за выгорания изоляции провода и замыкания фазного провода на корпус, прожоги обычно приобретают вытянутую вдоль оси трубы форму [23]. Происходит это за счет перемещения дуги вдоль трубы и провода. Эта же взаимосвязь формы прожога и первичности (вторичности) КЗ отмечается Б.Беландом [19]. В [20] указывается, что длину прожога более 50 мм следует рассматривать как устойчивый признак вторичности дуги КЗ.

Не отрицая полезности указанных визуальных признаков для предварительного суждения о природе прожога в трубе или металлорукаве, отметим, однако, что локальные круглые отверстия в трубе могут возникать, например, как следствие растворения стали в расплавленном алюминии (если провод алюминиевый), а вытянутые вдоль трубы прожоги - и при первичном КЗ, если создадутся условия для продвижения дуги КЗ вдоль провода.

Поэтому окончательные выводы о природе прожога следует делать по результатам инструментальных исследований. Основным и наиболее информативным методом при этом является металлография.

Металлографические исследования

Детальные рекомендации по металлографическому анализу прожогов, основанные на результатах специальных исследований, даются в [11]. Авторы рекомендуют вырезать из труб с прожогами (оплавлениями) на исследование прямоугольные образцы размерами 2010 мм, на которых делают микрошлифы.

При металлографическом анализе стальных труб (металлорукавов) с медными проводами исследованию подвергают:

- трубу в зоне прожога;

- наплавы меди и стали на стенках трубы;

- оплавления самого медного провода.

В [11] со ссылкой на [20] отмечают, что одним из основных признаков причастности КЗ к возникновению пожара является наличие в месте про­жога структуры видманштетта. Правда, этот признак сохраняется, ес­ли последующий нагрев не превышал критической температуры (723 ⁰С), при которой происходит перекристаллизация. Таким образом, если на трубе присутствует слой окалины (т.е. температура была явно более 700 ⁰С), исследовать структуру металла в зоне прожога не имеет смысла.

Важную информацию можно получить исследованием наплывов стали и меди на участке трубы в зоне прожога. Если КЗ было первично, то охлаждение расплавленного в зоне прожога металла происходит в контакте со стенками холодной трубы. При этом образующиеся в расплаве кристаллы растут в направлении максимального отвода тепла, т.е. вдоль трубы, и в результате в застывшем металле образуется зона вытянутых кристаллов - так называемых столбчатых дендритов.

Если же КЗ - вторичное и труба в ходе пожара уже нагрета, то рост кристаллов при охлаждении расплава происходит одинаково по всем направлениям. В этих условиях образуется равноосная литая структура, отличная от дендритной при первичном КЗ [11].

Сводный перечень признаков дифференциации первичного и вторичного КЗ дан в таблице 2.5.

Таблица 2.5