Изменение показаний установки в зависимости от температуры отжига образцов

Компенсировать объективный недостаток исследования горячекатаных крайне при поисках очага пожара, заключающийся в относительно высокотемпературном интервале информативности этих объектов, можно путем анализа карбонизованных остатков лакокрасочных покрытий. Если металлоконструкции до пожара были окрашены, то анализ остатков краски даст возможность проявить зоны термических поражений в температурном диапазоне от 150-200 до 500 ^оС; подробно об этой методике будет рассказано дальше, в специальной лекции.

Во-вторых, на месте пожара необходимо искать и исследовать холоднодеформированные изделия.

Холоднодеформированные изделия

Обработка изделий в процессе их изготовления методом холодной деформации (холодной штамповки, высадки, волочения) приводит к изменению структуры металла и соответствующему изменению его физико-механических свойств. Металл приобретает упрочнение, так называемый наклеп.

Металл при пластической деформации переходит в термодинамически неустойчивое неравновесное состояние с повышенной внутренней энергией. По сути, металл аккумулирует энергию, затраченную при его деформации. Эта скрытая энергия распределена в металле неравномерно, а, в основном, сконцентрирована в дефектах кристаллической решетки. Такое состояние и характеризуют термином «наклеп», под которым, в широком смысле, понимают всю совокупность структурных изменений и свойств металла при пластической деформации. Для перехода металла в исходное, равновесное состояние необходима внешняя энергия, которую он может получить при нагреве на пожаре. Этот переход происходит не резко, а в достаточно широком температурном интервале, что представляет большую ценность для экспертных иследований. Происходящий при этом процесс включает три основные последовательно протекающие стадии:

- возврат,

- полигонизация,

- рекристаллизация.

При этом последовательно меняется структура изделия и структурочувствительные физико-механические характеристики. Возникает равновесная структура и металл как бы возвращается в прежнее (присущее ему до обработки холодной деформацией) состояние. Примером может быть гвоздь, побывавший в печке или на пожаре. В результате нагрева и прошедшей рекристаллизации он становится мягким и забить в дерево его уже не удастся.

Чем выше температура и больше продолжительность нагрева, тем полнее протекает процесс рекристаллизации. И, если определить с помощью какого-либо инструментального метода степень рекристаллизации каждого изъятого с места пожара холоднодеформированного изделия, то можно было бы оценить степень термических поражений конструкций по, скажем, болтам, рассредоточенным по зоне пожара.

Сделать это можно несколькими методами.

Количественный металлографический анализ позволяет определить долю объема металла подвергнутого рекристаллизации. Метод РСА позволяет количественно фиксировать образование и рост зародышей разной ориентировки, т.е. изменения в микроструктуре металла. Уже упомянутыми недостатками указанных методов является их относительная сложность. Существую и более простые методы исследования холоднодеформированных стальных изделий.

Определение твердости (микротвердости).

Одной из структурочувствительных характеристик является твердость изделия. Существуют специальные методы ее определения и приборы - твердомеры и микротвердомеры.

К сожалению, твердость - не самая удачная характеристика для оценки степени термических поражений холоднодеформированных изделий. Определять ее довольно трудоемко; кроме того, твердость резко меняется при 500-600 ^оС, мало изменяясь в прочих температурных диапазонах. Это неудобно для выявления зон термических поражений; лучше иметь характеристику, более плавно меняющуюся в широком интервале температур.

Определение коэффициента формы.

В процессе рекристаллизации меняется форма зерна металла; из вытянутой она становится равноосной (рис...). Поэтому в качестве количественного критерия для оценки степени рекристаллизации можно использовать величину, называемую коэффициентом формы. Это соотношение размеров зерен металла по горизонтали и вертикали, определяемое на шлифе холоднодеформированного изделия под микроскопом. У болтов из Ст.3 размером.... этот коэффициент по экспериментальным данным меняется при нагреве следующим образом:

исходный болт - 0,33

600 ^оС - 0,49

700 –900 ^оС - 0,82-0,89

Магнитные исследования.

Одной из наиболее структурочуствительных характеристик у сталей является коэрцитивная сила - величина напряженности магнитного поля (или величина тока), которая необходима для полного размагничивания предварительно намагниченного стального изделия. Величина коэрцитивной силы (или пропорционального ей тока размагничивания) при рекристаллизации холоднодеформированных стальных изделий последовательно уменьшается. Причем происходит это в достаточно широких температурных пределах - от 200 до 600-700 ^оС. Это обстоятельство дает возможность, исследуя рассредоточенные по месту пожара холоднодеформированные изделия, выявлять там зоны термических поражений.

Исследование проводится с помощью приборов, называемых коэрцитиметрами (КИФМ-1, КФ-3м, структуроскоп МФ-31КЦ и др.). Приборы указанных типов состоят из основного (измерительного) блока и выносного датчика- преобразователя.

Исследование можно проводить как в лабораторных, так и в полевых условиях, непосредственно на месте пожара.

На месте пожара нужно найти однотипные холоднодеформированные ме­таллоизделия, рассредоточенные по зоне пожара. Это могут быть болты, гвозди, шурупы, строительные скобы, некоторые виды труб (изготовленные методом холодной деформации) и др. изделия. Длина изделия должна быть не менее 40 мм. (таково расстояние между полюсами датчика-преобразователя у коэрцитиметра).

Особая подготовка поверхности изделия перед измерением не требуется - надо счистить лишь остатки краски и пузыри окалины.

Преобразователь устанавливается на изделие и после нажатия кнопки "измерение" прибором автоматически осуществляется цикл "намагничивание - размагничивание" и определяется коэрцитивная сила. Обычно на одном изделии проводится 6-10 параллельных измерений, после чего рассчитывается среднее арифметическое значение коэрцитивной силы. Все это занимает 5-7 минут времени.

Результаты измерений коэрцитивной силы изделий, рассредоточенных по месту пожара, наносятся на план места пожара, после чего вычерчиваются зоны термических поражений, как при ультразвуковом методе исследования бетона и железобетона.

Как и ультразвуковой метод, метод измерения коэрцитивной силы - сравнительный. Поэтому, отметим еще раз, исследовать надо однотипные изделия, одних размеров и, желательно, одной партии.

 

Тема 6. Характер поведения на пожаре и криминалистическая экспертиза веществ, материалов, изделий органической природы

 

Учебные вопросы

6.1.Состав основных компонентов древесины и их поведение при термическом воздействии.

6.2.Визуальные признаки термических поражений на конструкциях из древесины.

6.3.Инструментальные методы и средства, применяемые для исследования после пожара древесных изделий.

6.4.Классификация полимерных материалов и ЛКП для целей пожарно-технической экспертизы.

6.5.Визуальные признаки термических поражений на конструкциях из полимерных материалов и ЛКП.

6.6.Инструментальные методы и средства, применяемые для исследования после пожара полимерных материалов.

ВВЕДЕНИЕ

Во вводной части излагается наименование темы и учебные вопросы. Показывается различие между изучением неорганических (в основном, негорючих) и органических (горючих) материалов. Обугленные остатки органических материалов - важнейший источник информации при поисках очага пожара. Но прежде, чем перейти непосредственно к методам экспертного исследования обугленных остатков древесины, необходимо вспомнить известный (из изучения других дисциплин) механизм горения древесины.