2. Морфологический анализ методом оптической микроскопии и растрового электронного микроскопа (рэм).

Оптическая микроскопия является основным (наряду с РЭМ при небольшом увеличении) методом исследования структуры и топографии поверхностей оплавлений с целью выявления следов свидетельствующих о длительном интенсивном искрении между контактами: впадин, хребтов, кратеров, микрооплавлений; и следов свидетельствующих о недостаточном электрическом контакте и других дефектов: участки проплавления значительных размеров расположенных на большой площади, имеющие округлую, без граней и острых кромок структуру, внешне напоминающую волны локальных микрооплавлений (микробрызг застывшего металла),

При увеличениях 500^х-5000^х на РЭМ исследуется структура и рельеф дна впадины, определяется наличие кратеров по краям впадины.

При нагреве выше 300°С на поверхности медных проводов, латуни, стали и т.д. образуется пленка оксида меди (II) СuО, которая легко отделяется при механическом воздействии, что не всегда позволяет выявить следы оплавления. При изготовлении любых деталей на их поверхности остаются технологические дефекты (далее «технологические следы») - полосы волочения на проводах, следы инструментов (резца, фрезы, штамповки) на других деталях. Указанные технологические следы имеют, как правило, характерный линейный рисунок, который значительно отличается как от вида дефектов при электроэрозии, так и от рисунка поверхности после схода оксидной пленки. Таким образом, наличие технологических следов на контактирующих элементах является своеобразным индикатором того, что поверхность не видоизменилась в результате отслоения окисла.

Исчезновение технологических следов свидетельствует об изменении поверхностного слоя исследуемого объекта и возможной утрате признаков БПС или, наоборот, о возможном появлении новых дефектов, вызванных неравномерным отслоением пленки оксида. В этом случае дополнительно к оптической микроскопии или РЭМ рекомендуется применять еще один метод - рентгеноструктурный анализ (РСА) медных проводов.

3. Рентгеноструктурный (фазовый) анализ медных проводников (рса).

С помощью рентгеноструктурного анализа исследуются открыто проложенные провода без металлической оплетки с медными жилами. Метод рентгеноструктурного фазового анализа медных проводников основывается на следующих положениях. Известно, что медь обладает высоким сродством к кислороду. При ПКЗ по длине проводника возникает градиент температур. В месте оплавления достигается температура расплавленной меди 1083^оС и выше. На поверхности при этом интенсивно образуется оксид меди Сu₂О. По мере удаления от места оплавления температурное влияние дуги КЗ ослабевает, и содержание оксида меди на поверхности уменьшается. На расстоянии 25-30 мм от места оплавления содержание оксида меди в поверхностном слое соответствует содержанию в исходном проводнике. В то же время содержание Cu₂О в поверхностном слое на участке, примыкающем к оплавлению, остается достаточно высоким, несмотря на то, что этот участок не подвергается непосредственному воздействию дуги короткого замыкания.

При ВКЗ в условиях реального пожара в задымленной атмосфере содержатся продукты неполного сгорания органики, в частности СО. В этом случае при КЗ происходит восстановление меди в месте оплавления по реакции Cu₂О+СО = 2Сu₂+CO₂. Если КЗ предшествовал интенсивный нагрев в условиях незначительного задымления, то на поверхности проводника образуется окисный слой. Поскольку ВКЗ приводит к восстановлению окисных фаз только на поверхности места оплавления и в прилегающем участке, поверхностное содержание окисных фаз на этих участках будет значительно ниже, чем в отстоящем участке. Если КЗ произошло сразу же вслед за разрушением изоляции, и проводники предварительно не подвергались термическому воздействию, то в окислительной среде окисные фазы отсутствуют и в оплавленном (примыкающем), и в отстоящем участках. Важным фактором является термическое воздействие после КЗ. В условиях реального пожара нагрев возможен в окислительной среде (отсутствие газов-восстановителей) и в восстановительной среде (в атмосфере продуктов неполного сгорания). Термическое воздействие в окислительной атмосфере при температуре 900^оС и более в течение 30 и более минут приводит к равномерному окислению поверхности медной жилы по всей длине, и дифференцирующие признаки уничтожаются. Нагрев в восстановительной атмосфере при температуре 900^оС и более в течение 30 и более минут приводит к восстановлению окисной пленки по всей длине жилы и также уничтожает дифференцирующие признаки.

В случае длительного нагрева контакта в локальной зоне БПС проявляется устойчивая тенденция последовательного уменьшения количества Сu₂O по отношению к чистой меди на поверхности медного проводника по мере удаления от места «плохого контакта» (места искрения).

При проведении РСА используется рентгеновский дифрактометр.

При исследовании медных проводников с признаками КЗ исследуются два участка медного проводника: на расстоянии 5 мм от оплавления и на расстоянии 25-30 мм от оплавления.

При проведении рентгенографического исследования необходимо произвести регистрацию дифракционной линии оксида меди (I) Cu₂O (111) с межплоскостным расстоянием d/n = 2,45Е и линии меди Сu (111) с межплоскостным расстоянием d/n = 2,08Е, далее находится отношение интенсивностей этих линий. По полученному значению определяют режим, при котором образовалось оплавление. Если интенсивность линии Cu₂O больше интенсивности линии Cu (ICu₂O/ICu ) в два и более раза – оплавление образовалось в результате короткого замыкания. Если интенсивность линии Cu₂O меньше интенсивности линии Cu в два и более раза – оплавление образовалось в результате короткого замыкания в процессе пожара.

При исследовании медных проводников с признаками БПС линии снимаются на пяти участках объекта. Один участок должен непосредственно примыкать (быть как можно ближе; не далее 2 мм) к месту контакта. При этом необходимо следить, чтобы само место контакта не попадало в рентгеновский пучок, направляемый на образец. Остальные участки, которые подвергаются РСА, должны отступать от места контакта соответственно на 5, 10, 15, 30, 40 мм. Если наблюдается последовательное уменьшение соотношения IСu₂O/IСu по длине проводника, начиная от места контакта, делается вывод о наличии признаков локального нагрева в месте контакта, что является одним из признаков, характерных для БПС. В противном случае, если такая закономерность не наблюдается (содержание оксида меди (I) одинаково по всей длине проводника, либо увеличивается, либо корреляция содержания оксида меди (I) с расстоянием от зоны контакта отсутствует), делается вывод об отсутствии признаков БПС в месте контакта.