- •И. Д. Чешко
- •Экспертиза пожаров (объекты, методы, методики исследования)
- •Часть I
- •Глава 1 физические закономерности формирования очаговых признаков и методические принципы их выявления
- •1.1. Формирование очаговых признаков на конструкциях
- •1.2. О некоторых методических принципах выявления очага пожара и возможностях визуальных и инструментальных методов в поисках очага
- •Глава 2
- •2.1. Процесс обугливания древесины, свойства обугленных
- •Экспериментальные данные для расчета кинетических параметров процесса обугливания древесины вглубь
- •2.2. Методические принципы решения задачи определения температуры и длительности горения древесины. Работа на месте пожара. Отбор проб углей и подготовка их к исследованию
- •2.4. Определение остаточного содержания летучих веществ
- •2.5. Элементный анализ
- •2.7. Флуоресцентная спектроскопия
- •2.8. Термогравиметрический и дифференциальный
- •Результаты термогравиметрического и дифференциального термического анализа обугленных остатков древесины
- •Величина убыли массы образцов (%) в отдельных
- •2.9. Определение плотностных характеристик углей
- •2.10. Исследование обгоревших остатков древесно-стружечных плит
- •Глава 3
- •3.1. Некоторые особенности поведения полимерных
- •Температуры плавления некоторых полимеров, 0с [56]
- •Некоторые характеристики процесса термического разложения полимеров [56]
- •3.2. Свойства коксовых остатков полимеров и их связь с условиями горения
- •3.3. Определение удельного электросопротивления обугленных остатков полимеров
- •Удельное электросопротивление обугленных остатков поролона
- •3.4. Термогравиметрический и дифференциальный
- •3.5. Инфракрасная спектроскопия
- •Изменение соотношения оптических плотностей
- •При пиролизе некоторых полимерных материалов и ватина
- •3.6. Химический анализ водных экстрактов
- •Глава 4
- •4.1. Превращения лакокрасочных покрытий в ходе
- •Содержание углерода (% масc.) в нативных лкп и их остатках после нагрева (длительность изотермического нагрева - 20 мин)
- •4.2. Визуальная оценка степени термического поражения лкп. Отбор и подготовка проб для лабораторных
- •Изменение цвета нитроцеллюлозных (нц-), масляных (ма-) и пентафталевых (пф-) покрытий при нагревании
- •Изменение цветности воднодисперсионного покрытия при нагревании
- •4.3. Определение зольности
- •Ориентировочные температурные диапазоны нагрева окрашенной конструкции
- •4.4. Инфракрасная спектроскопия
- •Характеристические полосы поглощения
- •Данные о наличии характеристических полос в ик-спектрах
- •Перечень спектральных соотношений Dх/Dу и спектральных коэффициентов Кх для основных типов лкп
- •4.5. Натурные эксперименты
- •Результаты исследования проб лкп (эмали нц-25, зеленой) при проведении натурного эксперимента
- •Глава 5
- •5.1. Визуальные признаки термических поражений
- •Окисные пленки, образующиеся на поверхности стали при нагревании, и их цвета (цвета побежалости) [83]
- •Температуры плавления меди: чистой и в контакте с расплавленными металлами [88]
- •Температуры самовоспламенения алюмомагниевых сплавов
- •Предельные давления кислорода, при которых возможно горение различных металлов [95]
- •Скорости горения металлов и сплавов в кислороде при давлении газа 1-10 мПа
- •5.2. Инструментальные методы исследования
- •5.3. Окалинообразование на пожаре и исследование окалины
- •5.3.1. Закономерности процесса окалинообразования.
- •Содержание кислорода в окалине, образующейся при нагревании стали в воздушной атмосфере
- •Дифракционные характеристики окислов железа
- •5.3.2. Методика рентгеноструктурного и химического анализа окалины. Определение температуры и длительности теплового воздействия на стальную конструкцию
- •5.4. Исследование холоднодеформированных изделий
- •5.4.1. Магнитный метод (измерение коэрцитивной силы
- •5.4.2. Определение микротвердости
- •Результаты измерения микротвердости болтов м 12 после их нагрева в динамическом режиме
- •5.4.3. Металлография
- •Изменение линейных размеров зерна и коэффициента формы зерна (к) при нагревании холоднодеформированных стальных изделий
- •5.4.4. Рентгеноструктурный анализ
- •Параметры съемки для определения полуширины рентгеновской линии при работе с кобальтовой рентгеновской трубкой [63]
- •Глава 6
- •6.1. Изменение структуры и свойств неорганических
- •6.1.1. Материалы с цементным и известковым связующим
- •Глубина прогрева бетонной конструкции до заданных температур [10]
- •6.1.2. Материалы с гипсовым связующим
- •Визуальные признаки термических поражений гипсовой штукатурки при различных температурах [10]
- •6.2. Основные методики исследования
- •6.2.1. Выбор объектов исследования, отбор и подготовка проб
- •6.2.2. Ультразвуковая дефектоскопия бетона и железобетона
- •6.2.3. Инфракрасная спектроскопия
- •6.2.3.1. Определение зон термических поражений и ориентировочной
- •Характеристические полосы поглощения в ик-спектрах гипса при различных температурах нагрева
- •6.2.3.2. Определение длительности нагрева неорганических строительных материалов
- •Дифракционные характеристики гидратных форм гипса [ ]
- •6.2.5. Весовой метод определения остаточного содержания термолабильных компонентов
- •Изменение массы образцов гипсовых плит (% масс.) в процессе нагрева в изотермических условиях
- •6.3. О возможностях исследования материалов, изготовленных обжиговым методом
- •6.3.1. Кирпич, керамическая плитка
- •6.3.2. Неорганические эмали на металле
- •Глава 7
- •Теплоты сгорания некоторых полимеров, конструкционных и отделочных материалов
- •Тепловые потенциалы отечественной жесткой мебели
- •Тепловые потенциалы отечественной мягкой мебели
- •8.1. Фиксация температурных зон на окружающих конструкциях
- •Изменение состава, структуры и свойств бетона при нагревании [127]
- •Часть II
- •Глава 1
- •1.1. Медные и алюминиевые проводники
- •1.1.1. Установление причины разрушения проводника (кз, перегрузка, тепловое воздействие пожара, механическое воздействие)
- •Морфологические признаки на поверхности
- •1.1.2. Дифференциация момента (первичности или вторичности) короткого замыкания медных проводников
- •Критерии дифференциации коротких замыканий
- •1.1.3. Дифференциация первичного и вторичного кз
- •Критерии дифференциации оплавлений алюминиевых проводников [11]
- •1.1.4. Использование результатов инструментальных исследований при формировании вывода о причине пожара
- •1.2. Трубы и металлорукава с электропроводкой, имеющие сквозные разрушения (прожоги)
- •Минимально допустимая толщина стенки трубы
- •Признаки первичного (вторичного) кз стальных оболочек
- •Признаки проплавления стальной трубы расплавленным алюминием и ее прожога дугой кз [11]
- •1.3. Электронагревательные приборы
- •1.3.1. Электрочайники
- •1.3.2. Электроутюги
- •1.3.3. Бытовые электрокипятильники
- •1.3.3.1. Кипятильники с трубкой из медных сплавов и стали (с покрытием)
- •1.3.3.2. Кипятильники с трубкой из алюминиевого сплава
- •1.3.4. Прочие нагревательные устройства с тэНами
- •1.4. Лампы накаливания и люминесцентные светильники
- •Температура на колбе и вблизи лампы накаливания [29,30]
- •Вероятность зажигания некоторых горючих материалов никелевыми частицами в зависимости от высоты их падения
- •1.5. Устройства электрозащиты, выключатели,
- •1.5.1. Плавкие предохранители
- •1.5.2. Автоматические выключатели (автоматы)
- •1.5.3. Электроустановочные изделия, коммутационные устройства
- •1.5.4. Выключатели в электро- радиоаппаратуре
- •Глава 2
- •2.1. Полевые методы обнаружения остатков лвж и гж
- •Цвета люминесценции в уф-свете пятен некоторых жидкостей на фильтровальной бумаге [62]
- •2.2. Осмотр места пожара, отбор и упаковка проб
- •2.3. Выделение остатков лвж и гж из объектов-носителей
- •Миксотропный ряд растворителей [74]
- •Средняя степень извлечения (% масс.) углеводородов модельной смеси с древесного угля
- •Средний выход углеводородных компонентов после концентрирования пентанового раствора эталонной смеси различными способами
- •2.4. Лабораторные исследования; общий методический подход
- •Минимальные количества (мл) бензина а-76 и осветительного керосина, остатки от сгорания которых обнаруживаются на поверхности древесины и обгоревших тканях
- •Некоторые методы фотометрического определения
- •2.5. Анализ газовой фазы над образцом и веществ,
- •2.6. Молекулярная спектроскопия в ик- и уф- области
- •Данные по интенсивности поглощения в уф-области экстрактов сажи, образующихся при сгорании снп
- •2.7. Газожидкостная хроматография
- •Состав н-алканов и их содержание в некоторых нефтепродуктах [99]
- •2.8. Тонкослойная хроматография
- •Значения Rf и цвета зон при проявлении индивидуальных углеводородов
- •Результаты тонкослойной хроматографии на силуфоле
- •Цвета пятен и Rf продуктов разделения красителей этилированных бензинов на силуфоле [94]
- •2.9. Флуоресцентная спектроскопия
- •2.10. Элементный анализ
- •Элементный состав некоторых марок моторных
- •Элементный состав некоторых смазок [83]
- •2.11. Экстрактивные вещества объектов-носителей,
- •2.12. "Нетрадиционные" инициаторы горения
- •Проявление хроматограмм
- •Глава 3
- •3.1. Возникновение пожара от источника зажигания
- •3.2. Самовозгорание
- •3.3. Дополнительная информация, получаемая
- •3.3.1. Исследование обугленных остатков древесины и других органических материалов.
- •Характеристики слоев древесного угля
- •Результаты измерения удельного электросопротивления карбонизованных остатков цилиндрового масла из масляной рубашки ванны n2
- •3.3.2. Исследование стальных конструкций и предметов
- •Результаты исследования проб окалины
- •Часть III
- •Глава 1
- •1.1. Термогравиметрический и дифференциальный
- •Сравнительные данные по определению температуры самовоспламенения бурых и каменных углей методом дта и классическим методом
- •Показатели пожарной опасности и термогравиметрические параметры некоторых опасных грузов [7]
- •1.2. Специальные приборы и методики
- •1.3. Пиролитическая газовая хроматография
- •Глава 2
- •2.1. Обнаружение остатков антипиренов в древесных углях
- •Данные о сохранности отдельных компонентов антипирирующих составов при сгорании пропитанной ими древесины
- •Результаты количественного определения фосфора до и после сжигания в образцах древесины, антипирированной составом дмф-551
- •2.2. Экспресс-методы исследования негоревшей
- •Глава 3
- •3.1. Общая схема исследования
- •3.2. Инфракрасная спектроскопия
- •3.2. Оптическая микроскопия.
- •3.3.1 Дифференциация обугленных остатков текстильных волокон
- •Морфологические признаки некоторых обгоревших волокон и тканей (по данным [42])
- •3.2.2. Дифференциация обгоревших растительных остатков и бумаги
- •3.4. Пиролитическая газовая хроматография
- •Параметры удерживания характерных компонентов продуктов пиролиза некоторых волокнообразующих полимеров при пиролитической гжх [52, 53]
- •Параметры удерживания характерных компонентов продуктов пиролиза (пгх) некоторых распространенных смесей полимеров [52]
- •3.5. Химический анализ; исследование продуктов
- •3.6. Исследование сажевых частиц и возможности установления природы сгоревшего материала
- •Средний размер частиц дыма различных материалов [54]
- •Элементный состав образцов копоти некоторых авиационных материалов [55]
- •Данные рентгенограмм копоти некоторых авиационных материалов [55]
- •Данные рентгенограмм отожженых образцов копоти [55]
- •Часть IV
- •4.1. Пожар в Библиотеке ан ссср (Ленинград)
- •4.2. Пожар во Фрунзенском универмаге (Ленинград)
- •4.3. Пожар на теплоходе "Приамурье" в порту г. Осака (Япония)
- •4.4. Пожар в Ленинградском технологическом институте им. Ленсовета
- •Результаты рентгеноструктурного анализа оплавленного медного проводника
3.2. Оптическая микроскопия.
Растровая электронная микроскопия
Как известно (см. ч. I.), все органические вещества и материалы можно разделить на две основные группы:
- термореактивные материалы, карбонизация которых происходит минуя стадию размягчения (перехода в пластическое состояние); эти вещества и материалы (древесина, целлюлозные материалы, некоторые полимеры) образуют углеродные остатки с развитой пористой структурой;
- термопластичные материалы, которые, переходя при нагревании в пластичное состояние, при дальнейшей карбонизации образуют непористые или вспененные углеродные остатки.
Текстура термопластичных материалов, как правило, имеет весьма слабые связи с морфологическими особенностями исходного материала. Иное дело - термореактивные материалы, сохраняющие такие особенности. Наиболее эффективным методом их выявления может быть микроскопия - обычная оптическая или растровая электронная.
Наиболее изученным объектом здесь являются обугленные остатки тканей и текстильных волокон. С них мы и начнем обсуждение возможностей морфологического анализа в установлении природы обгоревшего объекта.
3.3.1 Дифференциация обугленных остатков текстильных волокон
и тканей
Микроскопическое исследование, как первый этап анализа обгоревших остатков текстильных волокон присутствует в уже упоминавшейся работе К.Д. Поля [37].
В СССР большой объем исследований по разработке методики экспертного исследования обгоревших остатков текстильных волокон выполнен в системе судебных экспертных учреждений союзного и республиканских министерств юстиции под руководством В.А. Пучкова и Н.В.Федяниной [38-43]. Для дифференциации указанных материалов по типу волокнообразующего полимера авторами рекомендовано использовать комплекс методов, включающих морфологический, химический, элементоорганический микроанализы, дифференциальный термический анализ, пиролитическую газовую хроматографию. Однако, несомненно, основным и наиболее информативным методом является морфологический анализ.
Исследование проводится в отраженном свете, с помощью работающих в этом режиме микроскопов (см. гл. “Приборы и оборудование...”) и в несколько этапов.
На первом этапе с помощью стереоскопических микроскопов изучаются внешние признаки карбонизованного остатка. Авторы [43] рекомендуют следующие условия исследования: увеличение - окуляр 12,5-14х и 25-28х, размер поля - соответственно, 39 и 18 мм; свет - отраженный искуственный; минимальный размер объекта - 0,01 мм. На следующем этапе изучается морфология поверхности отдельных фрагментов карбонизованного остатка материала и обугленных волокон с помощью микроскопов типа МБИ-6, МБИ-11, МБИ-15 и т.п., обеспечивающих в режиме отраженного света увеличение, достаточное для выявления соответствующих диагностических признаков. Режим работы: окуляр увеличением 7х, объектив - 9х, апертура - 1,1; 1,6; 2,5х, общее увеличение - соответственно 69, 100-157х; размер поля соответственно 3,3; 2,3; 1,4 мм; свет - отраженный искусственный; минимальный размер объекта - 0,0010,01 мм.
Общая схема исследований с перечнем основных диагностических признаков, построенная на основе данных работы [43], приведена на рис. 3.16-3.19. Схема, как нам кажется, не требует дополнительных пространных комментариев; расшифруем лишь принятые в ней сокращенные наименования волокон: ВШ - волокна шерстяные; ВЛн - льняные, ВХ - хлопковые, ВВис - вискозные, ВПАН - полиакрилонитрильные, ВАц - ацетатные (целлюлозы), ВТрАц - триацетатные, ВПА - полиамидные, ВПЭФ - полиэфирные.
Объекты исследования |
||||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||
визуальный осмотр (лупа 2-10х) |
||||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||
отделение сгоревших объектов от золы, просеивание золы через сито |
||||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||
сортировка |
||||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||||
обгоревшие остатки органических веществ |
объекты неорганического происхождения и похожие на них: |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||||
волокнистые материалы |
полимерные материалы, не имеющие волокнистого строения |
растения и древесина |
- материалы из волокон минерального происхождения |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||||
микроскопическое исследование в отраженном свете |
- металлофур- нитура |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||||
объекты с волокнистой структурой |
объекты с частично волокнистой структурой |
объекты без волокнистой структуры |
- остатки стройматериалов и прочие вещества и материалы |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||||
(группа 1) |
(группа 2) |
(группа 3) |
|
|||||||||||||||
Рис. 3.16. Общая схема морфологического исследования обугленных остатков текстильных материалов [ ]
|
Объекты с волокнистой структурой (группа 1) |
|
||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||
Микроскоп. Исследование (12.5х) |
||||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||||
Остатки волокон |
Остатки нитей, |
Остатки тканей, |
||||||||||||||||
|
|
пряжи |
трикотажа, |
|||||||||||||||
|
|
|
|
нетканых материалов |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
Микроскопическое исследование в отраженном свете, 150х, темное поле |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||||
Однородные волокна |
Смеси волокон |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||
|
с поперечными сдвигами |
|
длинные, с поперечным сече- |
|||||||||||||||
на поверхности |
нием, близким к треугольному |
|||||||||||||||||
- ВЛн текстильный |
- ВШ до 400 0С |
|||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||
|
спирально-извитые |
|
с черепицеобразным |
|||||||||||||||
- ВХ |
кутикулярным слоем |
|||||||||||||||||
|
- ВШрс до 280 0С |
|||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||
|
продольные борозды на по- |
|
продольные борозды |
|||||||||||||||
верхности и округлая форма |
на поверхности и уплощенное |
|||||||||||||||||
поперечного сечения |
поперечное сечение |
|||||||||||||||||
- ВВис |
- ВЛн техн. и др. лубяные |
|||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||
|
|
со вздутиями на поверхности |
||||||||||||||||
|
- ВЛАН ворсовые |
|||||||||||||||||
Рис. 3.17. Схема морфологического исследования обугленных остатков текстильных материалов (продолжение)
|
Объекты с частично волокнистой структурой (группа 2) |
|
|||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
Микроскопическое исследование 12,5х |
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
мелкодисперс. масса пористо-ячеистой структуры с сохран. |
застывший расплав с обугл. волокнами |
жесткое образование с частично сохран. волокнистой структурой |
масса пористо-ячеистой структуры с обугл. волокнами |
||||||||||||||||||||||||||
рельефом волокн. структуры на внешней поверхности |
внутри и сохранившимся рельефом переплетения |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
с черной. блестящей пленкой на поверх. |
коричнево-го цвета полупрозрач-ное |
без просветов между нитями |
ажурно-сетчатое |
разре-женное |
в виде нитей |
в виде отдельных включений |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
Микроскопическое исследование в отраженном свете в режиме темного поля (150х) установленной природы термостабильных волокон в составе объекта |
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
однородные текстильные материалы из ВПАН |
ВВис, ВХ, ВЛн, ВШрс до 280 0С, ВШ, ВПАН в ворсе материала |
ВХ, ВВис, ВШ до 400 0С |
ВХ, ВВис, ВЛн |
||||||||||||||||||||||||||
Рис. 3.18. Схема морфологического исследования обугленных остатков текстильных волокон (продолжение)
|
Объекты, неимеющие структуры волокнистого материала (группа 3) |
|
|||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
застывший расплав полимера |
масса пористо-ячеистой структуры |
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
пленочного характера |
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
с блестящей черной пленкой на поверх. |
коричн. цвета или с мрамор. рисунком на поверх. |
с расплывчатым рельефом переплетения |
с жесткими, толстыми стенками ячеек |
черного цвета |
черного и коричн. цветов |
желто-коричн. цвета |
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
микроскопическое исследование в режиме темного поля (150х) |
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
полиамиды при Тпл. (ВПА, ВПА с ВАц, ВТрАц и др.) |
полиэфиры при Тпл. (ВПЭФ, ВПЭФ с АЦ, ВТрАц и др.) |
ацетаты целлюлозы при Тпл. (ВАц, ВТрАц, их смеси и др.) |
мат-ры при 300 0С (ВШрс, ВПА, ВАц, ВТрАц и др.) |
мат-ры при > 300 0С (ВШрС, ВПА, ВАц, ВТрАц и др.) |
мат-ры при 400 0С (ВПЭФ с ВШрс, ВПА, ВШ) |
мат-ры при 350 0С (ВПЭФ) |
|||||||||||||||||||||||
Рис. 3.19. Схема морфологического исследования обугленных остатков текстильных волокон (продолжение)
В дополнение к приведенным на рис. 3.16-3.19. данным укажем морфологические признаки, характерные для обугленных текстильных волокон и тканей различного состава (табл. 3.5). Признаки эти не всегда одинаковы у волокон (тканей) различной степени термической деструкции. И для табл. 3.5 мы выбрали из данных работы [42] характеристики образцов, пиролизованных в наиболее жестких (из примененных авторами) температурных условиях. Исследования проводились в отраженном свете, в темном поле микроскопа МБИ-15 (увеличение 150х).
Ткани (плательная, сорочечная, плащевая, пальтовая), трикотаж различного состава имеют морфологическую картину в зависимости от состава волокна и температуры пиролиза. На стадии карбонизации (350-400 0С) при неплавящихся основных компонентах они дают обугленный остаток черного цвета с сохранением переплетения, свойственного ткани, либо пористо-ячеистую структуру черного и коричневого цветов без сохранения рельефа (ткани пальтовые состава ВШрс 90 % + ВПА 10 %; ВШрс 45 % + ВПЭФ 55 %). При более высоких температурах, после выгорания карбонизованного углерода (450 0С и выше) от тех и других материалов остается лишь зола различных оттенков и возможности дифференциации, видимо, окончательно утрачиваются.
Таблица 3.5