諶世賢

摘要：結(jié)合當(dāng)前電動(dòng)車社會(huì)保有量持續(xù)增長(zhǎng)和電動(dòng)車火災(zāi)高發(fā)的現(xiàn)狀，通過多案例的研究，分析了電動(dòng)車火災(zāi)頻發(fā)并造成重大傷亡的原因，針對(duì)電氣因素引發(fā)電動(dòng)車火災(zāi)的主要原因，研究了電動(dòng)車蓄電池火災(zāi)物證熔痕的形成機(jī)理。針對(duì)電動(dòng)車電氣火災(zāi)高發(fā)的特點(diǎn)，選擇一次短路、二次短路、外界火燒這三種常見的金屬熔痕，應(yīng)用金相分析法、微觀形貌鑒別法、熔痕成分分析法等常用火災(zāi)鑒定技術(shù)對(duì)實(shí)驗(yàn)樣品進(jìn)行鑒定，總結(jié)出不同的蓄電池火災(zāi)原因與火場(chǎng)物證熔痕的一般對(duì)應(yīng)關(guān)系，為消防人員對(duì)火災(zāi)的原因調(diào)查提供了技術(shù)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)車 火災(zāi)調(diào)查 物證檢測(cè) 融痕

Investigation of the Causes of Electric Vehicle Fires and the Exploration of Trace Evidence Detection Technology

CHEN Shixian

（Wangcang Fire and Rescue Brigade， Guangyuan， Sichuan Province， 628200 China）

Abstract： Based on the current situation of the continuous growth of electric vehicle social ownership and the high incidence of electric vehicle fires， this article analyzes the reasons for the frequent occurrence of electric vehicle fires and causing major casualties through research on multiple cases， and studies the formation mechanism of the melted marks of physical evidence in electric vehicle battery fires according to the main causes of electric vehicle fires by electrical factors. In view of the characteristics of the high incidence of the electrical fires of electric vehicles， this paper selects the three common metal melted marks of primary short circuit， secondary short circuit and external fire， uses common fire identification techniques such as metallographic analysis， microscopic morphology identification and melted mark composition analysis to identify experimental samples， and summarizes the general corresponding relationship between different battery fire causes and the melted marks of physical evidence at the fire site， which provides technical basis for firefighters to investigate the cause of the fire.

Key Words：Electric vehicle; Fire investigation; Evidence detection; Melted mark

近年來，電動(dòng)汽車火災(zāi)的頻率逐年增加，造成大量人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，引起了社會(huì)各階層和媒體的關(guān)注。如2016年8月29日凌晨2點(diǎn)45分，深圳一輛電動(dòng)汽車在某市桑德威爾街起火，造成7人死亡^[1]。2017年5月14日上午5時(shí)36分，廣州某市平民房屋因電動(dòng)車充電導(dǎo)致短路而起火，造成4人死亡^[1]。這些事故只是許多電動(dòng)車火災(zāi)的縮影，但它們也讓我們更深刻地意識(shí)到電動(dòng)車火災(zāi)造成的嚴(yán)重后果。

在電動(dòng)車火災(zāi)的情況下，需要考慮許多常見問題。首先，大多數(shù)電動(dòng)車火災(zāi)發(fā)生在電動(dòng)車充電期間，大多數(shù)發(fā)生在夜間，主要發(fā)生在建筑物的一層。其次，電動(dòng)車本身的設(shè)計(jì)存在缺陷，這是電動(dòng)車著火的主要原因。市場(chǎng)上的一些電動(dòng)車在生產(chǎn)過程中沒有短路保護(hù)，而其他電動(dòng)車在安裝時(shí)沒有連接到電路^[2]。由于維護(hù)期間也允許拆卸，許多電動(dòng)車在運(yùn)行期間沒有必要的短路保護(hù)。除此之外，一些車主的日常維護(hù)不足，過度使用或充電時(shí)間過長(zhǎng)也是電動(dòng)車著火的重要原因。

1電動(dòng)車火災(zāi)案例的共性分析

通過收集整理某市2018—2022年期間發(fā)生的80起電動(dòng)車火災(zāi)案例的調(diào)查結(jié)果，分別從火災(zāi)發(fā)生的時(shí)間、區(qū)域、地點(diǎn)和原因等方面進(jìn)行分析，共性情況如圖1所示。

2電動(dòng)車蓄電池引發(fā)火災(zāi)的原因分析

經(jīng)過多年眾多學(xué)者對(duì)蓄電池引發(fā)的電動(dòng)車火災(zāi)進(jìn)行調(diào)查研究，現(xiàn)歸納出鉛酸蓄電池發(fā)生火災(zāi)的一般性原因，引發(fā)火災(zāi)的因素如圖2所示。

3 電動(dòng)車火災(zāi)痕跡物證檢測(cè)技術(shù)

從上述分析可以看出，電動(dòng)車火災(zāi)主要是由電氣火災(zāi)因素引起的。電氣火災(zāi)熔痕主要是指短路熔痕，可分為一次短路熔痕和二次短路熔痕^[3]?；馂?zāi)前會(huì)出現(xiàn)一次短路熔化痕跡，在導(dǎo)線中形成瞬時(shí)短路，熔化高溫金屬導(dǎo)線，并在熱線附近產(chǎn)生大量燃料。如果火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)有一次短路熔化跡象，火災(zāi)的原因可能是電線短路。出現(xiàn)二次短路熔化痕跡是因?yàn)殡娐诽幱诮油顟B(tài)，由于外部火焰或高溫，導(dǎo)線絕緣皮燒傷，金屬芯暴露，短路熔化后形成痕跡。無電熔痕主要是指火熔痕，電氣設(shè)備金屬部件的殘余熔痕。通常，當(dāng)火焰的溫度超過這些物體的熔點(diǎn)時(shí)，線材、線夾、線圈繞組、插入物等導(dǎo)電表面通常會(huì)出現(xiàn)不同形式的熔點(diǎn)，如軟化、熔化腫瘤、蒸發(fā)孔等?；馂?zāi)發(fā)生后，這些金屬物體的形態(tài)特征也存在于各個(gè)部位。

3.1金相組織分析

使用金相分析法鑒定電氣火災(zāi)，主要是觀察導(dǎo)線的微觀結(jié)構(gòu)在電氣作用下與在火災(zāi)熱作用下的區(qū)別，并根據(jù)其各自的顯微組織特征對(duì)火災(zāi)原因進(jìn)行判斷。以下將根據(jù)前面實(shí)驗(yàn)所制得的熔痕進(jìn)行金相分析，并對(duì)不同條件下形成的熔痕的金相微觀組織特征進(jìn)行表述與歸納^[4]。

將實(shí)驗(yàn)獲得的熔痕用酒精擦拭表面后用牙托粉和自凝牙托水混合調(diào)勻液把熔痕樣品凝固在模具中制成金相試樣，金相試樣經(jīng)過打磨、拋光等工序后用FeCl3鹽酸溶液進(jìn)行腐蝕，最后用金相顯微鏡（Leica DM5000）對(duì)樣品的晶粒形狀大小、氣孔多少等微觀組織進(jìn)行觀察分析。

3.1.1 一次短路熔痕的金相組織特征

觀察實(shí)驗(yàn)樣品的一次短路金相，如圖3所示，熔痕的金相組織主要是細(xì)小且排列緊密的胞狀晶和樹枝態(tài)柱狀晶組成，晶界較小且晶格分割明顯，晶粒均勻地分布在多股銅線的截面組織之間，同時(shí)可以清晰地觀察到明顯的過渡區(qū)，金相組織中只存在少量孔洞。

3.1.2 二次短路熔痕的金相組織特征

如圖4所示，二次短路熔痕的金相組織主要由粗大的柱狀晶和一些大晶界構(gòu)成，其微觀組織中存在較多的大孔洞，無明顯的過渡區(qū)。

3.1.3 火燒熔痕的金相組織特征

如圖5所示，火燒熔痕的金相顯微組織通常都是粗大的等軸晶，打磨拋光后的試樣磨面比較光滑，其金相組織孔洞較少，有時(shí)能觀察到狹長(zhǎng)裂縫。

3.2微觀形貌特征分析

微觀形貌鑒別法作為火災(zāi)原因技術(shù)鑒定的一種重要方法，它有著圖像分辨率高、景深大、圖像清晰等特點(diǎn)，同時(shí)它也可以在不破壞火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)殘留物痕跡的情況下直接對(duì)樣品進(jìn)行檢測(cè)，尤其是對(duì)不便制樣的微小痕跡的檢測(cè)更是具有絕對(duì)性的優(yōu)勢(shì)。由于不同的火場(chǎng)條件會(huì)影響著熔痕的微觀形貌的形成，故下面將使用SEM法對(duì)實(shí)驗(yàn)制取的樣品進(jìn)行分析，觀察出各種條件下熔痕的微觀形貌特征^[5]。

3.2.1 一次短路熔痕的微觀形貌特征

如圖6所示，在掃描電鏡下觀察可以發(fā)現(xiàn)多股銅線一次短路熔痕與導(dǎo)線的連接處不存在明顯的過渡區(qū)，熔痕表面相對(duì)比較光滑且存在少量的圓形氣孔和凹坑，同時(shí)部分表面可以觀察到有多邊形結(jié)構(gòu)組織存在。

3.2.2 二次短路熔痕的微觀形貌特征

如圖7所示，多股銅線的二次短路熔痕與導(dǎo)線間過渡區(qū)比一次短路明顯，熔痕表面粗糙不平，有較多的坑洞且表面分布較多的碎屑和雜質(zhì)，在200倍的圖中可以看到樹枝狀微觀結(jié)構(gòu)。

3.2.3 火燒熔痕的微觀形貌特征

火燒熔痕一般存在于導(dǎo)線熔斷處的端部，形狀通常呈圓球狀，熔珠與導(dǎo)線之間過渡較為平滑。熔珠表面具有金屬光澤，幾乎不存在氣孔與坑洞，有少量碎屑均布在熔珠表面，熔珠的部分表面存在較小的晶狀結(jié)構(gòu)。

3.3熔痕成分分析

火場(chǎng)環(huán)境的錯(cuò)綜復(fù)雜，導(dǎo)線的熔痕成分由于不同的環(huán)境氣氛必然會(huì)殘留一定特征存在差別。依據(jù)該原理，本文下面觀察和測(cè)定實(shí)驗(yàn)制取的多種銅導(dǎo)線熔痕，研究不同環(huán)境條件下導(dǎo)線短路熔痕的成分特征，為分析認(rèn)定火災(zāi)事故原因提供科學(xué)的參考依據(jù)^[6]。

發(fā)生火災(zāi)時(shí)，周圍環(huán)境的氣體與雜志在導(dǎo)線由于電熱或者火燒的高溫作用下開始熔化時(shí)或多或少的進(jìn)入到融化了的金屬當(dāng)中，所以火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境氣氛的某些信息會(huì)保留在導(dǎo)線的熔痕中。通過采用EDS成分分析，發(fā)現(xiàn)銅導(dǎo)線在不同條件下形成的熔痕里面的元素成分有著明顯的差別。

4 結(jié)語

本文結(jié)合當(dāng)前電動(dòng)車社會(huì)保有量持續(xù)增長(zhǎng)和電動(dòng)車火災(zāi)高發(fā)的現(xiàn)狀，通過多案例的研究，分析了電動(dòng)車火災(zāi)頻發(fā)并造成重大傷亡的原因，針對(duì)電氣因素引發(fā)電動(dòng)車火災(zāi)的主要原因，研究了電動(dòng)車蓄電池火災(zāi)物證熔痕的形成機(jī)理，結(jié)論具體如下。

（1）火災(zāi)事故中一次短路熔痕外觀上往往是不規(guī)整的球形并與原金屬導(dǎo)線間存在明顯的過渡區(qū)。通過電鏡觀察，其外表面相對(duì)光滑、有少量氣孔。但二次短路熔痕表面一般會(huì)被火災(zāi)煙熏得比較黑。通過電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，熔痕表面粗糙不平且坑洞較多，存在較多的雜亂的樹枝狀微觀結(jié)構(gòu)。（2）一次短路熔痕截面金相組織主要是細(xì)小的胞狀晶及樹枝狀晶，晶界分割明顯，金相孔洞小且少，主要成分元素為Cu、C和O，幾乎不含Cl。二次短路熔痕截面金相組織主要是粗大的共軸柱狀晶，孔洞一般較大。由于二次短路熔痕形成時(shí)周圍環(huán)境處于高溫火場(chǎng)狀態(tài)，C和Cl含量均明顯比一次短路熔痕高。

參考文獻(xiàn)

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