3. Расплавления и проплавления металла

Расплавления и проплавления (образование сквозных отверстий) металлов и сплавов на пожарах, особенно крупных, встречается не так уж редко. Можно считать, что это наиболее высокая степень термических поражений конструкций и отдельных предметов.

В 70-х годах В.Г.Выскребцов (ВНИИСЭ) предложил даже использовать так называемый " метод температур плавлений" для поисков очага пожара. Метод заключался в фиксации мест, где расплавился тот или иной матери­ал, и определении, таким образом, распределения температурных зон по месту пожара. Известно, например, что температура плавления составляет:

- у алюминия - 600 ⁰С;

- бронзы литой - 880-1040 ⁰С;

- меди - 1083 ⁰С;

- стали - 1300-1400 ⁰С.

Таким образом, если в зоне А расплавился алюминиевый провод, то следует сделать вывод, что температура там превышала 600 ⁰С, а в зоне Б, где оплавились медные провода, она была, как минимум, 1080-1090 ⁰С.

Конечно, фиксировать на месте пожара зоны, где расплавился тот или иной материал, весьма полезно. Но считать это самостоятельным ме­тодом установления очага пожара было бы неразумно; да и температурные зоны устанавливаются таким путем достаточно условно - если расплавился алюминий, то это не значит, что температура была 600 ⁰С - она мог­ла быть и 700- 900-1000... ⁰С.

Кроме того, нужно иметь в виду, что так называемые "проплавления" в металле мо­гут возникнуть и вовсе при температуре, ниже температуры плавления. Возможно это, как минимум, по двум причинам.

1. Локальный нагрев тонкого стального изделия (листа, проволоки и т.п.) приводит к образованию слоя окалины, соизмеримого по толщине с самим изделием. Окалина, не обладая достаточной механической прочностью, затем может выкрошиться, и на изделии после пожара обнаружится "дырка".

В качестве примера приведем исследование пожара, произошедшего на складе одного из научно-исследовательских институтов. При осмотре мес­та пожара там было обнаружено несколько стоящих вертикально рулонов сетки Рабица, на боку которых имелись вытянутые по вертикали каверны - проплавления сетки на глубину до нескольких сантиметров. Наличие таких проплавлений показалось дознавателю очень подозрительным - ведь температура плавления стали, как указывалось выше, 1300-1400 ⁰С, и обеспечить такую температуру могло, разве что, применение каких-то таинственных спецсредств поджо­га. Все оказалось, однако, более прозаично. Когда остатки сетки по пе­риметру прожогов исследовали, то оказалось, что проволочки полностью состоят из оксидов железа (не окисленного железа там уже нет), т.е. сталь полностью превратилась в окалину. Для такого процесса не нужна температура 1300-1400, достаточно и 800-900 ⁰С. Но, тем не менее, почему разрушения имеют такой специфический, локальный характер? Ока­залось, что над рулонами сетки, на деревянных антресолях склада храни­лось несколько тонн полиэтиленовой пленки. При пожаре полимер плавил­ся, горел, а часть его стекала на расположенные ниже рулоны сетки. Прилипающий к сетке и горящий полимер и привел, в конечном счете, к об­разованию столь странных " проплавлений".

2) Растворение металла в металле.

Расплавленный в ходе пожара более легкоплавкий металл при попадании на металл более тугоплавкий может привести к "растворению" последнего в расплаве первого металла. Причем, происходит это при тем­пературе, значительно ниже температуры плавления "тугоплавкого" металла.

Такой процесс возможен, например, при попадании расплавленного алюми­ния на медь и ее сплавы. Происходит это за счет образования эвтекти­ческого сплава меди с алюминием. Известно, что чистая медь имеет температуру плавления 1083 ⁰С. В то же время эвтектический сплав " медь + алюминий" плавится при 660 ⁰С, а " медь + расплавленная латунь" – при 870-980 ⁰С.

Точно так же способностью растворяться в расплавленном алюминии обладает сталь.

Растворение стали в алюминии происходит в три этапа:

а) окалинообразование на стали, протекающее под воздействием попавшего на нее расплавленного алюминия;

б) химическое взаимодействие образовавшихся оксидов железа с расплавленным алюминием по реакции:

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

Реакция эта, как видно из уравнения, сопровождается сильным тепловыделением, что приводит к дополнительному разогреву в зоне реакции и, соответственно, интенсификации последней.

в) растворение восстановленного из окисла железа в расплавленном алюминии (например, при температуре 900 ⁰С в алюминии может раствориться до 10 % Fe).

Конечным результатом протекания указанных реакций может быть проплавление (дырка) в тонком стальном листе, в стенке стальной трубы и т.д.

Квалификационным признаком, позволяющим отличить такую дырку от проплавления, возникшего, например, под действием электрической дуги, является характерный контур проплавления (в форме лужицы, потека) и тоненькая каемка алюминия, обычно сохраняющаяся по периметру дырки.