Вероятность зажигания некоторых горючих материалов никелевыми частицами в зависимости от высоты их падения

(диаметр частиц - 2 мм) [29]

Материал	Высота падения, мм
	1,0	1,5	2,0	2,5	3,0	3,5	4,0	4,5	5,0	5,5	6,0
Хлопок	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	0,95	0,95	0,9
Бумага	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	0,9	0,75	0,55	0,40	0,2	0,05
Х/б ткань	1,0	1,0	1,0	0,9	0,6	0,25	0,05	0	-	-	-
Опилки	1,0	0,45	0	-	-	-	-	-	-	-	-

Если такая возможность не исключена, то можно переходить к установлению причастности аварийного режима в электролампе к возникновению пожара.

Рис. 2.9. Лампа накаливания [29]: 1 - стеклянная колба; 2 - инертный газ; 3 - тело накала; 4 - крючки (молибден); 5 - штабик; 6 - электроды (никель); 7 - лопатка; 8 - ср. часть электрода (платинит); 9 - тарелочка; 10 - штенгель; 11 - выводы лампы; 12 - цоколевая мастика; 13 - цоколь; 14 - откачное отверстие; 15 - линзочка

Методика соответствующего ис­следования, включающая визуальное исследование, а также инструментальные методы, разработана во ВНИИПО под руководством Г.И.Смел­­­кова при участии ИПЛ страны [30, 32]. Объектом исследования яв­ляются сами лампы или (что гораздо чаще) отдельные их элементы, найденные на месте пожара - остатки колб, лопатка, штабик, цоколь, спираль. Указанные элементы показаны рис. 2.9.

Исследование остатков лампы накаливания с целью установления ее причастности к возникновению пожара рекомендуют проводить в два этапа [29].

Этап I. Определение наличия напряжения на лампе при пожаре

Наличие напряжения на лампе в момент начала пожара является естественным условием, при котором вообще имеет смысл рассматривать данную версию о причине пожара.

Признаками наличия напряжения являются следующие визуально фиксируемые разрушения отдельных деталей лампы [29]:

а) оплавление электродов;

б) пробой лопатки, линзы;

в) прожог цоколя;

г) разрушение спирали и ее приваривание к крючкам;

д) оплавления крючков;

е) разрушение одного из внешних выводов электродов;

ж) деформация или отделение штабика при целостности колбы лампы;

з) наличие металлических вкраплений в тарелке;

и) расплавление (срабатывание) предохранителя.

При наличии хотя бы одного из признаков переходят ко второму этапу исследования.

Этап II. Установление первичности (или вторичности) аварийного режима

Аварийный режим в лампе накаливания, находящейся под напряже­ни­ем, может возникнуть и в ходе пожара, при внешнем нагреве лампы. Ха­рактерными признаками вторичного аварийного режима являются [29]:

а) пробой стекла лопатки;

б) пробой стекла линзы;

в) одновременный пробой линзы и оплавление электродов;

г) сохранность предохранителя при разрушенной спирали.

Причина частого пробоя стекла лопатки или линзы при пожаре кроется в следующем. При нагревании лампы внешним тепловым потоком и повышении температуры ее частей значительно выше комнатной меняются свойства стекла и, в частности, оно постепенно утрачивает свои свойства диэлектрика. Наступает лавинообразный процесс увеличения тока через стекло лопатки (линзы), которое и приводит к пробою. В [29] приводятся результаты лабораторных опытов, заключающихся в нагреве ламп мощностью 60-300 Вт в электропечи до температуры 450-460 ⁰С. Лампы находились под номинальным напряжением (220 В). Из 42 испытанных образцов в 40 случаях наблюдался электрический пробой лопатки и линзочки. Пробой стекла линзочки в ряде случаев сопровождался оплавлением крючков в месте их ввода.

Как правило, пробой хорошо обнаруживается визуально - по образованию затемненного участка между платинитовыми вставками или стеклом лопатки, у линзы - между молибденовыми крючками. Еще лучше заметно часто возникающее при пробое лопатки расплавление стекла, а также отделение штабика и электродов от лопатки.

В исключительных случаях для фиксации факта пробоя предлагается использовать денситометрические измерения в зоне почернения - определение оптической плотности стекла лопатки.

Измерения проводятся на микрофотометре МФ-4, применяемом в металлографических исследованиях, методом сравнения с новой (эта­лон­ной) лампой. Измерения оптической плотности стекла целесообразно проводить по продольной оси лопатки, при этом факт наличия межэлектродного пробоя фиксируется при оптической плотности исследуемого объекта на 10 % выше, чем у эталонного образца [3,29].

Указанные выше характеристики поражения отдельных частей лампы ни в коем случае не следует путать с признаками причастности лампы к возникновению пожара (признаками первичности). Визуально фиксируемые признаки первичности - иные. К ним относятся [29]:

- наличие частиц никеля, впаянных в осколки колбы;

- оплавление электродов и явное уменьшение их по массе и размерам;

- проплавление колбы лампы частицами металла (сохранность колбы лампы после пожара - дело редкое, но возможное).

Кроме визуального осмотра, первичные признаки выявляются рентгеноструктурным исследованием молибденовых держателей и никелевых электродов лампы, а также качественным химическим анализом на никель внутренней поверхности осколков колбы лампы или других ее стеклянных деталей. Остановимся на этих методах подробнее.

Рентгеноструктурный анализ

Рентгеноструктурному анализу подвергаются, как правило, лампы, оставшиеся в патроне. Данное ограничение связано с тем, что при падении исследуемых частей лампы (держателей и электродов) на горящие нижерасположенные предметы возможно, по мнению авторов методики [29], активное взаимодействие деталей с кислородом и углеродом, приводящее к изменению фазового состава их окисного слоя.

На исследование отбирают участки держателей и электродов длиной 10-12 мм непосредственно из места их соприкосновения с вольфрамовой спиралью. При отборе образцов необходима осторожность, дабы исключить возможность повреждения тонкого окисного слоя на их поверхности.

Анализ образцов в [29] рекомендуется проводить фотометодом в рентгеновской камере РКД. Условия съемки:

излучение - медь;

фильтр - никель, в режиме вращения образца;

экспозиция - 1,0-1,5 часа.

Веществом, присутствие которого на электродах и крючках является признаком наличия напряжения на лампе в момент потери ею герметичности, является трехокись вольфрама - WO_з. Этот же признак указывает на возможную причастность лампы к возникновению пожара [29]. Появление трехокиси вольфрама на исследуемых объектах связано с интенсивным окислением вольфрамовой спирали, нагретой до 2250 ⁰С, при разгерметизации (разрушении колбы) лампы. Продукты окисления при этом возгоняются и осаждаются на более холодных, чем спираль, деталях лампы. Такого эффекта только за счет нагрева выключенной из электросети лампы при температурах пожара, естественно, не достигается.

Элементный анализ

Дуговой аварийный режим в лампе накаливания сопровождается, как отмечалось выше, разбрызгиванием частиц расплавленного металла (никеля), что, собственно, при соответствующих условиях и приводит к пожару. В начале аварийного режима, пока еще колба лампы не лопнула, мельчайшие частицы никеля напыляются на внутренние поверхности лампы и их обнаружение там будет свидетельствовать о факте горения дуги и, соответственно, причастности лампы к возникновению пожара.

Обнаружить напыленные частицы никеля можно попытаться на любой стеклянной детали лампы - внутренней поверхности колбы, а так­же штабике, лопатке, линзочке, тарелке методом химического анализа [4,29].

На стекло наносят каплю 30 % азотной кислоты и подсушивают стекло на нагретой поверхности электроплитки или в сушильном шкафу. Затем на то же место наносят каплю насыщенного спиртового раствора диметилглиоксима. Это лучший качественный реактив на никель, названный по имени химика, первым применившего этот метод, реактивом Чугаева. В присутствии никеля даже в следовых количествах стекло окрашивается в интенсивный розовато-красный цвет.

При нечетко выраженных результатах исследование рекомендуется повторить в виде микроанализа. На анализируемую поверхность стекла наносят 2-3 капли азотной кислоты; через 1-2 минуты каплю раствора снимают с объекта пипеткой и помещают на предметное стекло микроскопа. К пробе добавляют еще по одной капле 25 % раствора аммиака и раствора диметилглиоксима. В присутствии ионов никеля под микроскопом можно увидеть красные игольчатые кристаллы комплексной соли диметилглиоксимата никеля [4].

Обнаружить присутствие никеля на стеклянных деталях лампы мож­но и более быстрыми, инструментальными методами, например, рентгенофлуоресцентным спектральным анализом.

Люминесцентные светильники

В люминесцентных светильниках наибольшую пожарную опасность представляет, как известно, не сама люминесцентная лампа, а так называемая пускорегулирующая аппаратура (ПРА) - стартеры, дроссели, конденсаторы. Это наиболее теплонапряженные элементы люминесцентных светильников. У дросселей, например, несмотря на хороший теплоотвод, обеспеченный конструктивно, перегрев обмоток в рабочем режиме составляет 50-55 ⁰С, в аномальном - 125 ⁰С и выше [29]. При аварийном режиме работы, например, при перегреве обмотки дросселя, может произойти (и часто происходит) воспламенение горючих теплоизоляционных материалов - эмали изоляции проводов, электроизоляционных прокладок, пропитанных лаками и компаундами. Как справедливо отмечено в [29], дроссель, по сути дела, представляет собой некоторый объем горючей среды, внутри которой размещен потенциальный источник зажигания - нагретый обмоточный провод.

Перегрузка и перегрев дросселя может произойти: в результате межвиткового замыкания в обмотке; в результате старения лампы, потери ею эмиссии и работы из-за этого в выпрямляющем режиме; из-за повышенного переходного сопротивления контактных соединений, а также при других дефектах. У статера может произойти залипание контактов вследствие многократного замыкания - размыкания при включении, что приводит к длительному протеканию пускового тока, перегреву и плавлению материалов в контактных точках.

Возможные аварийные пожароопасные режимы работы ПРА так или иначе связаны с прохождением по обмотке дросселя так называемого "сверхтока", превышающего номинальный в n - ное число раз. Работами ВНИИПО, проведенными для наиболее распространенных - сорокаваттных стартерных одноламповых аппаратов серий 010, 100, 110 и 910, показано, что превышение температуры оболочки зависит от кратности тока и может достигать 200-220 ⁰С. При этом критическая температура аппарата (та, при которой начинаются необратимые тепловые процессы и, как следствие, воспламенение горючих материалов) для разных серий ПРА находится в пределах 155-200 ⁰С. Действие критической температуры в течение 30-40 минут приводит к появлению дыма, в некоторых экспериментах наблюдался выброс пламени из-под оболочки с последующим загоранием ПРА [29]. Интересно отметить, что такой режим возникает уже при замыкании 8 витков обмотки, а наиболее вероятно воспламенение аппарата при замыкании 74-77 витков (11,7 % от общей их численности) [33].

Специальных методик криминалистического исследования люминесцентных светильников и, в частности ПРА, не существует (по крайней мере, в отечественной литературе они не описаны). Однако на практике, из-за большого количества соответствующих пожаров, люминесцентные светильники часто становятся потенциальными объектами исследования, хочет этого эксперт или нет.

Что тут можно сделать? Измерять электросопротивление обмотки дросселя в большинстве случаев бесполезно из-за выгорания лаковой изо­ляции проводов обмотки при пожаре. Полезным, очевидно, может быть визуальный осмотр и сравнение состояния ПРА, находящегося в зоне очага пожара, и дросселей, стартеров светильников вне очаговой зоны. Аварийному ПРА обычно свойственны более сильные термические поражения - локальные оплавления, вытекание компаунда, а также деформации корпуса светильника в зоне установки аварийного ПРА и другие аналогичные признаки.

В [34] указывается, что при сохранении в дросселе заливочной массы можно однозначно утверждать о непричастности его к возникновению пожара. При отсутствии массы необходимо тщательно осмотреть обмотку в поисках следов межвитковых замыканий (локальных оплавлений).

Стартер целесообразно осмотреть с целью выявления слипания (сва­рива­ния) его контактов. Отмечается, что полезно осмотреть и измерить электросопротивление конденсаторов, входящих в комплект ПРА, с целью обнаружения их пробоя. Пробой конденсатора, шунтирующего стартер, приводит к тем же последствиям, что и слипание контактов стартера, т.е. к возникновению предпожарной ситуации. При этом в обоих случаях устройства электрозащиты, как правило, не срабатывают, ибо сила тока ограничивается дросселем и остается близкой к номинальной [34].