Пожарно-техническая экспертиза

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ГОСУДАРСТВЕННОЙ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ СЛУЖБЫ МЧС РОССИИ МУРМАНСКИЙ ФИЛИАЛ Бельшина Ю.Н., Галишев М.А., Дементьев Ф.А КУРС ЛЕКЦИЙ по дисциплине «ПОЖАРНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ ЭКСПЕРТИЗА» Направление подготовки 40.05.01 ПОНБ КВАЛИФИКАЦИЯ (СТЕПЕНЬ) «СПЕЦИАЛИСТ» Мурманск 2012 1 Рецензенты: доктор технических наук, профессор С.В. Шарапов (Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России); кандидат технических наук, М.Ю. Принцева (СПб филиал ФГБУ ВНИИПО МЧС России); Бельшина Ю.Н., Галишев М.А., Дементьев Ф.А Пожарно-техническая экспертиза: Курс лекций по направлению подготовки 40.05.01ПОНБ. / Под общей ред. В. С. Артамонова. — СПб.: СанктПетербургский университет ГПС МЧС России, 2012. — 33с. Курс лекций по дисциплине «Пожарно-техническая экспертиза» рекомендован для самостоятельного изучения обучающимися высших учебных заведений МЧС России основных процессуальных и криминалистических положений для практического применения при работе сотрудников надзорной деятельности МЧС России по делам о пожарах. Общая трудоемкость дисциплины составляет 108 часов. По очной форме обучения предусматривается 54 ч. самостоятельной работы, для заочной формы обучения 96 ч. © Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России, 2012 2 СОДЕРЖАНИЕ Тема. 1. Цели и задачи пожарно-технической экспертизе. Понятие о технической причине пожара ............................... Ошибка! Закладка не определена. 1.1. Понятие о непосредственной технической причине пожара.Ошибка! Закладка не опреде 1.2. Классификация судебных экспертиз. ............... Ошибка! Закладка не определена. 1.3. Специальные знания пожарно-технического эксперта. Пожарнотехническая экспертиза............................................. Ошибка! Закладка не определена. Тема 2. Анализ причастности к возникновению пожара элементов электросетей ..................................................................................................................... 5 2.1. Основные аварийные режимы электросетей и признаки их причастности к возникновению пожара. ........................................................................ 5 Аварийный режим перегрузки ......................................................................................... 8 2.2. Задачи и последовательность осмотра электрооборудования на месте пожара ............................................................................................................................... 10 2.3. Задачи и последовательность осмотра электрооборудования на месте пожара ............................................................................................................................... 15 2.4. Аварийные режимы в электроосветительных приборах и анализ их причастности к возникновению пожара. ...................................................................... 17 2.5. Исследование после пожара и выявление признаков аварий ной работы бытовых электроприборов. ............................................................................................. 20 2.6. Анализ причастности к возникновению пожаров прочих электрических приборов ........................................................................................................................... 24 Тема 3. Анализ причастности к возникновению пожара тепловых, механических и химических источников зажигания............................................. 25 3.1. Анализ причастности к возникновению пожара электронагревательных приборов. .......................................................................................................................... 25 3.2. Анализ причастности к возникновению пожара тепловых источников зажигания. ........................................................................................................................ 29 3.3.Анализ причастности к возникновению пожара тепловых искр. ......................... 31 3.4. Виды теплового проявления механической энергии. Анализ версий о возникновении пожаров от трения. ............................................................................... 32 3.5. Механические и тепловые искры и анализ их причастности к возникновению пожара. .................................................................................................. 33 3.6. Статическое электричество и анализ его причастности к возникновению пожара. .................................................................................................. 37 3.7. Особенности развития пожаров, начинающихся со стадии тлеющего горения. ............................................................................................................................. 41 3.8. Анализ причастности к возникновению пожара тлеющих табачных изделий. ............................................................................................................................ 44 3 3.9. Версии о возникновении пожара в результате протекания процессов самовозгорания. ............................................................................................................... 46 Тема 4. Отработка версии о поджоге. ........................................................................ 53 4.1 Квалификационные признаки поджога ................................................................... 54 4.2 Выявление на местах пожаров признаков применения инициаторов горения. ............................................................................................................................. 56 4.3 Поиск на местах пожаров следов инициаторов горения и отбор проб для лабораторных исследований .......................................................................................... 58 4.4. Классификация инициаторов горения, используемых для поджогов. ................ 63 4.5. Полевые методы обнаружения инициаторов горения на местах пожаров. ............................................................................................................................ 66 4.6. Лабораторные инструментальные методы и средства обнаружения и диагностики ЛВЖ и ГЖ. ................................................................................................. 68 Тема 5. Использование специальных знаний при расследовании дел о пожарах. ........................................................................................................................... 81 5.1. Использование специальных знаний в гражданском и уголовном процессе. ..................................................................... Ошибка! Закладка не определена. 5.2. Участие специалиста в судопроизводстве. Права и обязанности специалиста, основные функции пожарно-технического специалиста.Ошибка! Закладка не о 5.3. Заключение технического специалиста о причине пожара. Формирование выводов о причине пожара. ........... Ошибка! Закладка не определена. Литература по дисциплине «Пожарно-техническая экспертиза» ............................ 111 4 Тема 1. Отработка версии о причастности к возникновению пожара аварийных режимов работы электросетей, электроустановок и электронагревательных приборов Учебные вопросы 1.1. Основные аварийные режимы электросетей и признаки их причастности к возникновению пожара. 1.2. Исследование электроустановочного оборудования и аппаратов защиты электросетей. 1.3. Задачи и последовательность осмотра электрооборудования на месте пожара 1.4. Аварийные режимы в электроосветительных приборах и анализ их причастности к возникновению пожара. 1.5.Исследование после пожара и выявление признаков аварийной работы бытовых электроприборов. Вводная часть В экспертной практике при исследовании и установлении причины возникновения пожара, прежде всего, необходимо установить место очаговой зоны, т.е. того места, где горение возникло и наблюдалось на начальной стадии. Установление очага пожара первый, основной и важнейший шаг на пути установления причины пожара. Выводы, сделанные на этапе установления очага пожара, можно считать лишь предварительными, поскольку они представляют собой на начальном этапе только рабочую гипотезу, необходимую, чтобы сориентироваться в поисках источника зажигания и выдвинуть отдельные версии о причине пожара. После отработки выдвинутых версий и установления предполагаемого источника зажигания (причины пожара) наступает еще одна, заключительная, важнейшая стадия - реконструкция процесса возникновения и развития пожара, которая должна проводиться в соответствии с учетом законов горения. На этой стадии воссоздается картина пожара исходя уже не только из предполагаемого очага (очагов) пожара, но и источника зажигания, данных о динамике развития горения. И только после того, как все данные увяжутся в единое целое, а отдельные промежуточные выводы и факты не будут противоречить друг другу, можно будет формулировать окончательные выводы о причине пожара. 1.1. Основные аварийные режимы электросетей и признаки их причастности к возникновению пожара. Для электроустановок характерны четыре режима: нормальный, аварийный, послеаварийный и ремонтный, причем аварийный режим является кратковременным режимом, а остальные - продолжительными режимами. Основными аварийными режимами в электросетях, приводящими к пожару являются: 1) короткое замыкание (КЗ); 2) перегрузка; 3) большое переходное сопротивление (БПС). Заметим, что аварийные режимы перегрузки и большого переходного сопротивления могут со временем привести к короткому замыканию. Обычно электрооборудование выбирается по параметрам продолжительных режимов и проверяется по параметрам кратковременных режимов, определяющим из которых является режим короткого замыкания (КЗ). Короткое замыкание - замыкание, при котором токи в ветвях электроустановки, 5 примыкающих к месту его возникновения, резко возрастают, превышая наибольший допустимый ток продолжительного режима. При КЗ в местах соединения проводов сопротивление практически равно нулю, в результате чего ток, проходящий по проводникам и токоведущим частям аппаратов и машин, достигает больших значений. Токи КЗ на несколько порядков превышают номинальные токи проводов и токоведущих частей и достигают сотен и тысяч ампер. Такие токи могут не только перегреть, но и воспламенить изоляцию, расплавить токоведущие части и провода. Плавление металлических деталей машин и аппаратов сопровождается обильным разлетом искр, которые в свою очередь способны воспламенить близко расположенные горючие вещества и материалы, послужить причиной взрыва. Короткие замыкания (КЗ или Рисунок 1. Короткое замыкание "коротыш" как говорят электрики) в электрических сетях чаще всего случаются из-за разрушения изоляции токопроводящих частей в результате механических воздействий, естественного старения, воздействия агрессивных сред и влаги, а также ошибочных действий электротехнического персонала. Короткое замыкание сопровождается резким возрастанием тока в цепи, а также значительным увеличением выделяющегося тепла, пропорционального квадрату величины тока. Нужно заметить, что воздействие теплового нагрева на проводку резко снижает механическую и диэлектрическую прочность изоляции. А в результате регулярной перегрузки электрических сетей токами, которые существенно превышают допустимую для данного вида и сечений проводников норму, происходит её тепловое старение. При замыкании образуется электрическая дуга - устойчивый электрический разряд между двумя металлическими элементами электроустановки, в котором происходит интенсивная ионизация газа, плавление и горение металла. Формированию электрической дуги предшествует короткий нестационарный процесс в пространстве между электродами — разрядном промежутке. Длительность этого процесса составляет обычно ~ 10-6÷10-4 с. Температура электрической дуги обычно составляет температуру 1500-4000 оС в зависимости от давления и рода газа, длины разрядного промежутка, состояния поверхностей электродов и т.д. Электрическая дуга может воспламенить любой горючий материал, не только непосредственно соприкасаясь с ним, но также посредством излучения или путем разбрызгивания расплавленных частиц металла. Это необходимо учитывать, 6 Рисунок 2. Искры короткого замыкания оценивая причинно-следственные связи, приведшие к пожару. Характерными признаками оплавления проводников дугой короткого замыкания является выраженная локальность. Форма оплавлений может быть шарообразной, овальной, конусообразной, в виде косого или поперечного среза. На прилегающей к оплавлению поверхности проводника, могут наблюдаться мелкие шарообразные капли металла. Существует резкая граница между зоной оплавления и прилегающей к ней зоной проводника. Участок дугового оплавления обычно вытянут вдоль оси проводника. Поверхность оплавления гладкая - без газовых пор и вырывов. Рисунок 3. Оплавления, вызванные токами короткого замыкания В отличие от оплавлений токами короткого замыкания проводники, повреждение которых произошло в результате термического воздействия пожара, характеризуются заметными изменениями сечения проводника по длине и протяженностью расплывчатой зоны оплавления. В большинстве случаев алюминиевые проводники имеют вблизи оплавления продольные складки на поверхности, свидетельствующие о наибольшем нагреве и расплавлении металла токоведущей жилы. Оплавления часто имеют каплеобразную форму, вытянутую по направлению действия силы земного тяготения. При коротком замыкании нагрев проводников происходит практически мгновенно, и указанных признаков не образуется. Если оплавлений несколько - необходимо просмотреть всю электрическую цепь и найти оплавление, наиболее удаленное от источника электропитания. О наличии аварийного режима электропроводника можно судить и по состоянию изоляции. При наличии сверхтока (КЗ) изоляция отслаивается от жилы и легко снимается, и, наоборот, при нагреве изоляции горячими газами на пожаре она может размягчаться, течь, но в основном будет плотно прилегать к проводнику. Короткие замыкания могут быть первичными и вторичными. Первичными называют короткие замыкания, произошедшие до пожара или на начальной его стадии и могущие явиться причиной пожара. Вторичными называют короткие замыкания, появившиеся в ходе пожара, когда изоляция проводов повреждена пожаром. Вторичные КЗ не являются первоначальными причинами пожара, но свидетельствуют о том, что провод, на котором они выявлены, находился под напряжением в ходе пожара. Дополнительными признаками причастности короткого замыкания к возникновению пожара являются косвенные факторы, свидетельствующие о существовании аварийных режимов: - срабатывание электрических защитных аппаратов (плавкие предохранители, автоматы); ненормальное функционирование электроустановок (мигание света, перенапряжение, неустойчивая работа электродвигателей - гудение); - сплавление контактов коммутационных аппаратов; - запах разлагающейся изоляции (термическое разложение); - фиксация измерительными приборами бросков тока, колебаний напряжения. 7 Аварийный режим перегрузки Перегрузка- прохождение по проводнику, электроаппарату или коммутационному устройству рабочего тока, превышающего длительно допустимый Коренное отличие режима короткого замыкания от режима перегрузки состоит в том, что в первом случае аварийная ситуация возникает вследствие разрушения изоляции, а во втором - является его причиной. В некоторых случаях перегрузка электропроводки во время аварийного режима может иметь большую пожарную опасность, чем короткое замыкание. При возникающих в сети перегрузках на воспламеняющую способность проводов существенное влияние оказывает материал жилы. Проведённые в режиме перегрузки испытания убедительно доказали, что вероятность загорания изоляции у кабелей с медными жилами выше, чем у проводов из алюминиевого материала. При испытаниях на короткое замыкание проявилась схожая закономерность. Кроме того, оказалось, что провода и кабели в полиэтиленовой оболочке, а также используемые при их прокладке полиэтиленовые трубы имеют большую «склонность» к возгоранию, чем аналогичная электропроводка, выполненная в винипластовых трубах. Особо опасна перегрузка в частном жилом секторе, т.е. в домах, где обычно от общей электросети запитаны все потребители, а защитное оборудование рассчитано лишь на токи К.З. К тому же, ничто не препятствует жильцам многоквартирных жилых домов бесконтрольно увеличивать потребляемую ими мощность. Основными причинами перегрузок являются: 1) несоответствие сечения проводников рабочему току; 2) параллельное включение в сеть не предусмотренных расчетом токоприемников без увеличения сечения проводников; 3) попадание на проводники токов утечки, молнии; 4) повышение температуры окружающей среды. Последние время участились пожары, вызванные перегрузкой электрических сетей в ранее построенных домах. С появление новых бытовых приборов, в том числе мощных и использования электрических переносок, возросла нагрузка на электрические сети и, в частности на вилки и розетки, ранее на такие электрические токи не рассчитанные. В отличие от аварийных режимов, связанных с большими переходными сопротивлениями, когда нагрев происходит в одном из контактов, при перегрузке происходит нагрев обоих контактов. Перегрузка двигателей возможна при механической перегрузке на валу, понижении напряжения в сети, работе трехфазного двигателя на двух фазах, неправильном выборе мощности двигателя. Дополнительной причиной длительного протекания по проводникам токов перегрузки является несоответствие аппаратов защиты сечению проводников, изоляции, условиям окружающей среды и способу прокладки. Характерным признаком перегрузок электроустановок является их повышенный нагрев. При этом наблюдается: 1) специфический запах резины (у проводников с резиновой изоляцией); 2) снижение накала, моргание света электрических ламп; 3) уменьшение частоты вращения электродвигателей; 4) перегрузка оказывает наиболее сильное влияние на контактные соединения и оконцевания проводов, если они выполнены недостаточно качественно. Основной экспертный путь установления наличия режима перегрузки – расчет параметров электросети. Версия о перегрузке отрабатывается специалистом в следующей последовательности: 1) необходимо постараться выяснить суммарную мощность потребителей, включенных в данную сеть. Исходя из этого, рассчитывается величина тока перегрузки; 8 определяется номинальный ток для данного типа проводника, а затем путем сравнения этих величин рассчитывается кратность перегрузки. При небольшой кратности перегрузки провод греется до температуры, недостаточной для загорания изоляции, а при слишком высокой кратности жила провода быстро перегорают (как плавкий предохранитель) и изоляция не успевает загореться. 2) Визуальным осмотром выявляются признаки перегрузки на проводах. Нагрев проводов при перегрузке приводит к визуальным признакам, сходным с термическим поражением от внешнего нагрева при пожаре: - протяженные зоны оплавления; - изменение сечения и формы провода по длине. О наличии перегрузки в электропроводке можно судить и по состоянию изоляции: при наличии сверхтока перегрузки изоляция будет плотно прилегать к проводнику, и зачастую имеет обугленность с внутренней стороны. Однако незначительные перегрузки тоже представляют опасность. Так, при 65 оС резиновая изоляция проводов высыхает, теряет эластичность, растрескивается - возникает опасность короткого замыкания. Можно рассчитать температуру, до которой может нагреться провод при соответствующем токе и установить, могла ли при этом оплавиться и загореться изоляция. Известно, что количество тепла, выделяемого электрическим током в проводнике прямо пропорционально квадрату величины тока, сопротивлению проводника и времени прохождения тока. Существуют специальные компьютерные программы расчета температуры провода при перегрузке и токами КЗ. 3) Многое можно выяснить из опроса очевидцев до пожарной обстановки. Перегрев изоляции вследствие перегрузки сопровождается специфическим запахом жженой резины, разлагающегося лака, масел и т.д. Снижается накал электроламп, скорость вращения электродвигателей. При отработке версий о причастности аварийных режимов к возникновению пожара проводится тщательный осмотр проводов в зоне горения и вне ее. Рисунок 4. БПС Большое переходное сопротивление Большое переходное сопротивление (БПС) - это сопротивление участка электрической цепи в месте соединения отдельных ее элементов, которое при неправильном исполнении становится выше сопротивления цепи непосредственно до этого и после этого участка. Большие переходные сопротивления возникают в следующих случаях: 1) неправильное выполнение контактного соединения. Соединение, ответвление и оконцевание жил проводов и кабелей должны производится при помощи опрессовки, сварки или сжимов (винтовых, болтовых, и т.п.); 2) окисление мест соединения; 3) вибрация электрооборудования; 4) надломы токоведущих жил, что характерно главным образом для алюминиевых жил. Соединения с алюминиевыми проводами более опасны, нежели соединения с медными проводами, т.к. алюминий обладает способностью «вытекать» из-под винтового 9 контакта, а в местах скруток на алюминиевых проводах плохой контакт образуется из-за оксидной пленки. Характерные признаки БПС: 1) высокий нагрев мест контактных соединений, что может приводить к обугливанию изоляции, появлению цветов побежалости на стальных деталях контактного соединения. Поскольку при последовательном соединении элементов цепи величина силы тока одинакова на всех ее участках, тепловыделение на больших переходных сопротивлениях гораздо больше, чем в остальной цепи. Выделение тепла на плохом контакте приводит к карбонизации изоляции и, как следствие, к ухудшению ее изоляционных свойств. Возникают токи утечки через карбонизованную изоляцию и происходит ее еще больший разогрев. Процесс принимает лавинообразный характер и, в конечном счете, приводит к возникновению горения; 2) нагрев может быть столь высоким, что приведет к оплавлению или свариванию контактов, в том числе и контактов коммутационных аппаратов; 3) заведомо слабый контакт может быть выявлен по конструктивным особенностям контактного соединения, степени поджатия, что определяется путем сравнения диаметра провода, или толщины наконечника с размером зазора в болтовом соединении. Признаки, выявляемые по свидетельским показаниям: 4) моргание света лампочек, неустойчивая работа потребителей; 5) искрение контактного соединения до пожара; 6) появление иногда запаха или даже дыма до пожара (этот признак может проявляться в течение недель или даже месяцев до пожара). Косвенные признаки БПС: 7) локальные термические поражения материалов в окружающей зоне; 8) низкая динамика развития процесса. Процесс возникновения горения в результате БПС развивается достаточно длительно - дни, недели, месяцы и может быть долго не замеченным. Внезапное возникновение и быстрое, интенсивное развитие горения - не свойственны для БПС. Наиболее часто аварийный режим БПС возникает на контактах электроустановочного и коммутационного оборудования. 1.2. Задачи и последовательность осмотра электрооборудования на месте пожара Из статистики, приведенной на официальном сайте МЧС России, показано, что наибольший материальный ущерб от пожаров приходится на источники зажигания, связанные с нарушение правил устройства и эксплуатации электрооборудования и бытовых электроприборов. Пожары из-за неправильной эксплуатации электроприборов нередко сопровождаются гибелью людей, поскольку нарушение режима эксплуатации порой усугубляется потерей людьми контроля за их работой в результате сна или нетрезвого состояния. Версии о возникновении пожара от элементов электросетей или так называемые «электротехнические» версии рассматриваются во всех случаях, когда в очаговой зоне имелось электрооборудование, а электросеть была под напряжением. Это связано с тем, что электрооборудование, как правило, представляет реальную пожарную опасность, и выявить или исключить его причастность к возникновению пожара следует непременно. В обобщенное понятие электросеть входят все электропровода и кабели, всевозможные коммутационные устройства (розетки, выключатели, патроны электролампочек и т.д.), электропотребители (осветительные и нагревательные приборы, 10 электронные приборы, бытовые и промышленные электрические машины и т.д.), аппараты защиты. Важнейшей и неотъемлемой частью любой электросети являются соединительные провода и кабели. Кабель - одна или несколько изолированных токопроводящих жил, заключенных, как правило, в металлическую или неметаллическую оболочку, поверх которой в зависимости от условий прокладки и эксплуатации может иметься соответствующий защитный покров, в который может входить броня. Провод - одна или несколько изолированных токопроводящих жил, поверх которых в зависимости от условий прокладки и эксплуатации может иметься неметаллическая оболочка, обмотка (и) или оплетка волокнистыми материалами или проволокой. Шнур - две или более изолированных гибких жил сечением до 1,5 мм, скрученных или уложенных параллельно, поверх которых в зависимости от условий эксплуатации могут быть неметаллическая оболочка и защитные покровы, для подключения переносных и передвижных токоприемников. Основными элементами всех типов кабелей, проводов и шнуров являются токопроводящие жилы, изоляция, экраны, оболочка и наружные покровы. В зависимости от назначения и условий эксплуатации кабелей и проводов изоляция, экран и наружные покровы могут отсутствовать. Пожарная опасность электросетей обусловливается возможным возникновением в условиях эксплуатации источников зажигания: электрических искр, дуг, нагретых контактных соединений и токоведущих жил, частиц расплавленного металла и открытого огня воспламенившейся изоляции, а также способностью электрических проводок распространять горение вдоль их прокладки. Каждый из перечисленных источников зажигания характеризуется своими особенностями. Пожарная опасность нагрева токоведущих жил заключается в опасности загорания изоляции, а также горючих материалов, находящихся в непосредственном контакте с электрической проводкой. Нагрев токоведущих жил может быть локальный, местный и общий. Локальный нагрев — это такой нагрев, когда линейным размером зоны нагрева можно пренебречь. Местный нагрев — это нагрев, охватывающий часть длины проводника, а общий — нагрев, охватывающий весь проводник. Локальный нагрев возникает при КЗ токоведущих жил в точке их касания. Если образуется контакт с большим переходным сопротивлением (например, при слабом нажатии), то выделяется большое количество теплоты, что ведет к быстрому нагреву контактной зоны. Нагрев может вызвать оплавление проводов в зоне контакта, а также их пережог. В действительности локальный нагрев токоведущих жил при их замыкании между собой происходит чрезвычайно быстро и может быть представлен как локальный тепловой удар. Скорость выделения теплоты в контактной точке настолько высока (порядка нескольких десятков тысяч градусов в секунду), что теплота, аккумулированная в токоведущих жилах в зоне КЗ, практически не передается в окружающую среду. Поэтому можно считать, что в зоне контакта в течение определенного промежутка времени, весьма малого по своей величине, существует очень высокая температура, близкая к температуре кипения металла. Учитывая, что температура нагрева токоведущих жил в зоне контакта очень высокая, следует ожидать воспламенения изоляции, находящейся вблизи зоны нагрева. Ее воспламенению способствует также тепловой эффект электрической дуги, которая, как правило, неизбежно возникает при КЗ. Возможность воспламенения изоляции в зоне КЗ определяется длительностью аварийного режима и временем, необходимым для подготовки изоляции к воспламенению (время индукции). Местный нагрев электропроводов возможен в случае соединения проводов вскрутку без опрессовки. В этом случае процессы нагрева, обусловливаемые местным 11 увеличением переходного сопротивления, проходят медленно. Если температура нагрева проводов в месте скрутки превысит температуру самовоспламенения изоляции, то она воспламенится. Общий нагрев токоведущих жил проводов происходит при прохождении тока, по своему значению превышающего номинальный. Выделяющаяся при этом теплота ведет к нагреву изоляции, которая при достижении температуры самовоспламенения воспламеняется. Для транспортировки и распределения электроэнергии требуется соответствующее развитие электрических сетей, которое чаше всего идет по пути прокладки кабелей в виде пучков или кабельных потоков, сосредоточиваемых в специальных кабельных сооружениях. Однако это снижает надежность систем управления и энергоснабжения в случае пожара и повышает пожарную опасность. Пожары в кабельных сооружениях сопровождаются большими материальными потерями в виде стоимости сгорающих кабелей и проводов и косвенных убытков из-за остановки производства, нарушения энергоснабжения и недовыработки электрической энергии. Примером может быть пожар, происшедший на одной из строящихся электростанций в США. Он возник от искр сварки, попавших на промасленную ветошь, лежавшую на кабелях, которые были уложены группами в желобах и трубах. Одна часть из них имела полиэтиленовую изоляцию и наружный покров из поливинилхлорида, а другая — изоляцию из бутилкаучука, а наружный по кров — из поливинилхлорида. Пожар получил быстрое развитие. За 3,5 ч было уничтожено и приведено в негодность свыше 1100 силовых кабелей и кабелей цепей управления. Пожарная опасность кабелей характеризуется их горючестью и способностью распространять горение. Горючесть кабелей — это способность поддерживать горение при воздействии на них источника зажигания. Она зависит от конструктивного исполнения кабеля, его расположения в пространстве, пожароопасных характеристик изоляции кабеля и других факторов. Например, если одиночный кабель с поливинилхлоридной изоляцией воспламеняется и горит только при постоянном воздействии источника теплоты, то пучок точно таких же кабелей после зажигания горит самостоятельно. Следует также отметить, что горючесть кабелей и проводов повышается при нанесении на них лаковых покрытий. Осмотр электрооборудования должен начинаться с изучения схемы электрооборудования и ее документации. У администрации объекта изымаются, и изучаются: • паспортные карты или журналы с описью основного электрооборудования и защитных средств с указанием их технических характеристик; протоколы и акты испытаний, ремонта и ревизии оборудования; • общие схемы электроснабжения по предприятию в целом и отдельным цехам и участкам; • практическая документация на устройство электроосвещения, схема сети освещения, картотека текущей эксплуатации и ремонтов. При этом устанавливаются также данные о состоянии, особенностях устройства электросети и ее эксплуатации в период, предшествующий пожару. Затем производится непосредственный осмотр электросети места пожара. Электросети положено осматривать не только в зоне горения, но и на всем участке от силового трансформатора (в крайнем случае, от аппаратов защиты, расположенных вне зоны горения) до конечного потребителя. При осмотре: • уточняются трассы и способы прокладки электропроводки; • уточняются (или составляются) эскизы схемы электросети с проверкой ее фактического соответствия той схеме, которая получена у должностных лиц; • отмечаются все места скруток, перегибов, состояние контактных соединений, места прохода кабелей через конструкции; • устанавливаются типы и номинальные характеристики электроприемников, 12 состояние устройств электрозащиты; • выявляются участки токоведущих жил кабельных изделий и контактных соединений с оплавлениями, дуговой эрозией и другими признаками аварийной работы; • осуществляется изъятие участков кабельных изделий и других элементов электросети с признаками аварийных процессов с фиксацией в протоколе осмотра. Схема электросети без подтверждения ее достоверности в ходе осмотра места пожара не имеет доказательственного значения и не может быть источником исходной информации при проведении экспертных исследований. Внешний вид проводов (жил и изоляции) позволяет оценить (правда, очень приблизительно) максимальную температуру нагрева провода на пожаре. Там где изоляция сохранилась, не изменила цвет, медный проводник сохранил чистоту и блеск поверхности металла - термического воздействия не было. Преимущественное оплавление и обугливание изоляции по наружной поверхности, как правило, является следствием термического воздействия пожара. Там, где изоляция отсутствует, на поверхности меди имеется слой окалины, полностью не удаляемый при протирании тканью со спиртом, но жилы и проволоки в жилах механически разделяются - температура отжига была 500-700 оС. Спекание медных проволок в жилах, изменение формы и размеров сечения, хрупкость (проволоки ломаются после 2-4 перегибов) свидетельствуют о том, что температура отжига была более 900 оС. Изменение сечения на протяженном участке проводника свидетельствует о достижении температуры пожара в данном месте порядка 1050 - 1100 оС. Степень термического поражения алюминиевых проводников определяется по следующим признакам: - если изоляция на проводе сохранилась, а поверхность жил блестящая и чистая, то термического воздействия не было; - если изоляция отсутствует, изменения сечения по длине проводника не наблюдается и, по сравнению с контрольным образцом (проводником такого же типа, изъятом на объекте в зоне отсутствия термических поражений и очищенном от изоляции), данный проводник легче изгибается, то температура отжига составила порядка 400 - 500 о С; - если наблюдается изменение сечения по длине проводника, то температура отжига составила 550 - 650 оС При экспертных исследованиях металлических проводников со следами оплавлений решаются два основных вопроса: 1. Произошло ли оплавление проводников в результате короткого замыкания, иного аварийного режима или термического воздействия пожара. 2. Если оплавление произошло в результате КЗ, то определить момент его возникновения (до пожара или в процессе пожара) Окончательный вывод о причинной связи КЗ и пожара делается при производстве комплексной пожарно-технической экспертизы с привлечением результатов инструментальных анализов. Важным является также и определение степени термического поражения самого проводника от воздействия пожара, что используется для определения зон наибольших термических повреждений. Данная информация может быть весьма полезной при выявлении очага пожара. Фрагменты проводников осматриваются визуально. Для определения причины термического поражения медных проводников служат следующие признаки. Характерные признаки К.З.: Характерные оплавления на токоведущих частях. Признаками оплавления проводников токами короткого замыкания является выраженная локальность. Форма оплавлений может быть шарообразной, овальной, 13 конусообразной, в виде косого или поперечного среза; на прилегающей к оплавлению поверхности проводника, могут наблюдаться мелкие шарообразные капли металла. Существует резкая граница между зоной оплавления и прилежащей к ней зоне проводника. Проводники, повреждение которых произошло в результате термического воздействия пожара, характеризуются заметными изменениями сечения проводника по длине и протяженностью расплывчатой зоны оплавления. В большинстве случаев алюминиевые проводники имеют вблизи оплавления продольные складки на поверхности, свидетельствующие о наибольшем нагреве и расплавлении металла токоведущей жилы. При коротком замыкании нагрев проводников происходит практически мгновенно и указанных признаков не образуется. Состояние изоляции. О наличии аварийного режима электропроводника можно судить и по состоянию изоляции: при наличии сверхтока (К.З) изоляция отслаивается от жилы и легко снимается, и, наоборот, при нагреве изоляции горячими газами на пожаре она может размягчаться, течь, но в основном будет плотно прилегать к проводнику. Оценка степени термического воздействия на проводник. Если изоляция на проводе сохранилась, а поверхность жил блестящая и чистая, то термического воздействия не было. Ели изоляция отсутствует и на поверхности имеется слой окалины, часть которого нельзя удалить при протирании этиловым спиртом, но жилы еще разделяются, и проводники не ломаются при изгибе, то температура отжига была в пределах 500-700 оС. Спекание проволок в жиле и изменение сечения проволоки по ее длине происходит при температуре отжига более 900 оС и его продолжительности не менее 40 мин; проводники при этом ломаются после 3-4 перегибов. Изменение сечения на протяженном участке проводника свидетельствует о достижении температуры пожара в данном месте порядка 1050 - 1100 оС. Степень термического поражения алюминиевых проводников определяется по следующим признакам: - если изоляция на проводе сохранилась, а поверхность жил блестящая и чистая, то термического воздействия не было; - если изоляция отсутствует, изменения сечения по длине проводника не наблюдается и, по сравнению с контрольным образцом (проводником такого же типа, изъятом на объекте в зоне отсутствия термических поражений и очищенном от изоляции), данный проводник легче изгибается, то температура отжига составила порядка 400 - 500 о С; - если наблюдается изменение сечения по длине проводника, то температура отжига составила 550 - 650 оС Признаком нахождения медного или алюминиевого проводника в режиме перегрузки по току служит факт обугливания внутренней поверхности изоляции (непосредственно примыкающей к проводнику) при неповрежденной ее внешней части, протяженность зоны оплавления, прилипание изоляции к токоведущей жиле. Часто во время исследования электросетей приходится пользоваться расчетными методами. В частности, бывает необходимо определить возможные величины токов перегрузки и токов короткого замыкания. Параметром, характеризующим интенсивность воздействия на кабельные изделия токов перегрузки и токов короткого замыкания, служит коэффициент кратности сверхтока Кс: Определение возможных величин токов короткого замыкания применительно к конкретной электросети с учетом места возникновения короткого замыкания позволяют охарактеризовать его пожарную опасность, на основе количественных показателей объяснить механизм возникновения и развития аварийного режима Параметром, характеризующим интенсивность воздействия на кабельные изделия 14 токов КЗ или перегрузки, служит коэффициент кратности сверхтока - К с . где I КЗ - ток короткого замыкания, А. I Д - ток длительно допустимый для данного сечения конкретного проводника, А. При расчете сверхтоков перегрузки в данное уравнение вместо I КЗ следует подставить величину тока перегрузки. Величины I Д для различных сечений проводов и кабелей в зависимости от вида изоляции, материала токопроводящей жилы и способа прокладки приведены в таблицах ПУЭ. К с имеет нижнюю и верхнюю границу, например: существование верхней границы связано с тем, что даже в условиях полного отсутствия защиты при определенной величине К с проводник сам начинает выполнять роль предохранителя, т.е. разрушение его токоведущих жил происходит настолько быстро, что изоляция не успевает воспламениться. Проведенные исследования показали, что для проводов с резиновой изоляцией К с можно принять равным 45, а для проводов с полихлорвиниловой изоляцией 35. При малых кратностях перегрузки медленно оплавляющаяся изоляция постепенно оголяет жилу, и при возникновении дуги в зоне ее действия горючий материал уже отсутствует, воспламенения не происходит. Существуют инструментальные методы исследования электрических проводников, позволяющие уточнить наличие в них следов и характера аварийных режимов. Для исследования участки проводов с оплавлениями необходимо изъять следующим образом. В первую очередь подлежат изъятию провода с локальными оплавлениями с участков, наиболее удаленных от источника питания. Изымать все провода с места пожара, в расчете на то, что эксперт сам разберется, какие нужны и важны, а какие - нет, не следует. Длина изъятого участка провода с оплавлением должна быть не менее 35 мм (лучше 40-50 мм.), но уж никак не больше 0,5 - 1,0 метра. Провод изымают в том виде, в котором его обнаружили, ни в коем случае не скручивая, не изгибая во избежание излома. Провод упаковывают, оформляют изъятие. Лабораторные исследования проводов с оплавлениями предполагают использование двух методов - рентгенофазового (рентгеноструктурного - РСА) анализа и металлографии. Первый применяется в качестве экспрессного метода анализа, позволяющего быстро исследовать оплавления, однако информация, полученная данным методом, может оказаться неоднозначной. В этом случае приходится использовать более трудоемкий метод металлографии. 1.3. Задачи и последовательность осмотра электрооборудования на месте пожара Осмотр электрооборудования должен начинаться с изучения схемы электрооборудования и ее документации. У администрации объекта изымаются, и изучаются: - паспортные карты или журналы с описью основного электрооборудования и защитных средств с указанием их технических характеристик; протоколы и акты испытаний, ремонта и ревизии оборудования; - общие схемы электроснабжения по предприятию в целом и отдельным цехам и участкам; - практическая документация на устройство электроосвещения, схема сети освещения, картотека текущей эксплуатации и ремонтов. 15 При этом устанавливаются также данные о состоянии, особенностях устройства электросети и ее эксплуатации в период, предшествующий пожару. Затем производится непосредственный осмотр электросети места пожара. Электросети положено осматривать не только в зоне горения, но и на всем участке от силового трансформатора (в крайнем случае, от аппаратов защиты, расположенных вне зоны горения) до конечного потребителя. При осмотре: – уточняются трассы и способы прокладки электропроводки; – уточняются (или составляются) эскизы схемы электросети с проверкой ее фактического соответствия той схеме, которая получена у должностных лиц; – отмечаются все места скруток, перегибов, состояние контактных соединений, места прохода кабелей через конструкции; – устанавливаются типы и номинальные характеристики электроприемников, состояние устройств электрозащиты; – выявляются участки токоведущих жил кабельных изделий и контактных соединений с оплавлениями, дуговой эрозией и другими признаками аварийной работы; – осуществляется изъятие участков кабельных изделий и других элементов электросети с признаками аварийных процессов с фиксацией в протоколе осмотра. Схема электросети без подтверждения ее достоверности в ходе осмотра места пожара не имеет доказательственного значения и не может быть источником исходной информации при проведении экспертных исследований. Часто во время исследования электросетей приходится пользоваться расчетными методами. В частности, бывает необходимо определить возможные величины токов перегрузки и токов короткого замыкания. Параметром, характеризующим интенсивность воздействия на кабельные изделия токов перегрузки и токов короткого замыкания, служит коэффициент кратности сверхтока Кс: Определение возможных величин токов короткого замыкания применительно к конкретной электросети с учетом места возникновения короткого замыкания позволяют охарактеризовать его пожарную опасность, на основе количественных показателей объяснить механизм возникновения и развития аварийного режима Параметром, характеризующим интенсивность воздействия на кабельные изделия токов К.З. или перегрузки, служит коэффициент кратности сверхтока - Кс. Кс = Iкз / Iд; где Iкз - ток короткого замыкания, А. Iд - ток длительно допустимый для данного сечения конкретного проводника, А. При расчете сверхтоков перегрузки в данное уравнение вместо Iкз следует подставить величину тока прегрузки. Величины Iд для различных сечений проводов и кабелей в зависимости от вида изоляции, материала токопроводящей жилы и способа прокладки приведены в таблицах ПУЭ. Кс имеет нижнюю и верхнюю границу, например: существование верхней границы связано с тем, что даже в условиях полного отсутствия защиты при определенной величине Кс проводник сам начинает выполнять роль предохранителя, т.е. разрушение его токоведущих жил происходит настолько быстро, что изоляция не успевает воспламениться. Проведенные исследования показали, что для проводов с резиновой изоляцией Кс можно принять равным 45, а для проводов с полихлорвиниловой изоляцией 35. При малых кратностях перегрузки медленно оплавляющаяся изоляция постепенно оголяет жилу, и при возникновении дуги в зоне ее действия горючий материал уже отсутствует, воспламенения не происходит. 16 1.4. Аварийные режимы в электроосветительных приборах и анализ их причастности к возникновению пожара. Аварийный режим в лампах накаливания возникает при напряжении, на 15 - 20 % превышающем расчетное, а в отдельных случаях и при расчетном напряжении. Пожарная опасность ламп накаливания обусловлена: 1) возможностью возникновения пожара от соприкосновения (или опасного приближения) лампы и горючего материала; 2) возможностью возникновения пожара от попадания на окружающие горючие материалы раскаленных элементов ламп, образующихся при ее разрушении. Иногда к этим двум аспектам добавляется и третий: 3) возможность загорания патрона или питающих проводов. На рисунке представлены основные элементы лампы накаливания. Отработка версии о возникновении пожара от лампы накаливания начинается с оценки потенциальных возможностей зажигания. 1. При отработке тепловой версии необходимо оценить температуру нагрева колбы лампы или объектов на определенном расстоянии от лампы и сопоставить ее с пожароопасными свойствами материалов в очаговой зоне. Рис. 1. Электрическая лампа накаливания 1 .- цоколь; 2 – предохранительное звено; 3 – выводы; 4 – лопатка; 5 – штабик; 6 – электрод (Ni); 7 – крючок (Мо); 8 – спираль (Wo); 9 – линза; 10 – тарелка. Данные по пожароопасным свойствам материалов и температурах нагрева колб ламп имеются в справочной литературе. В общем, можно сказать, что температуры на расстоянии 5 см от включенных ламп накаливания мощностью 200 w могут быть около 280 оС. Температуру около 240-260 оС имеют лампы меньшей мощности (60-100w) непосредственно на своей поверхности. На расстоянии 10 см от лампы накаливания мощностью 200 w температура не превышает 120-140 оС. Из приведенных данных следует, что опасность может представлять либо непосредственный контакт лампы со сгораемым материалом, либо нагрев лучистым теплом на малом расстоянии - не более 5 см (максимум – 10 см для лампы большой мощности). Но и при данных условиях может возникнуть только тление склонных к этому материалов. Таким образом, если из материалов по пожару следует, что загоревшийся материал находился на расстоянии 15 - 20 см от горящей лампочки или пламенное горение возникло в считанные минуты, версию о причине пожара от теплового воздействия лампы накаливания можно исключить. И, все же, возможность возникновения горения в результате теплового воздействия лампы накаливания имеется и не редко. Это может осуществиться, если поверхность 17 лампы полностью или частично прикрыта теплоизоляционным материалом, при этом происходит аккумуляция тепла, способная привести к загоранию. К.П. Смирнов приводит, в частности, результаты следственных экспериментов, проводимых для подтверждения выводов специалистов о причине пожаров. При этом выяснилось, что: - 100 Вт лампочка, обернутая х/б тканью, обеспечивает через 5 минут в зоне контакта с материалом температуру 340оС, при которой начинается тление ткани. - Светильник на гибкой ножке с лампочкой 55 Вт в контакте со стопкой из 4-х брюк нагрел ткань за 20 минут до 260оС, за 60 минут - до 380оС, а через 120 мин. температура достигла в зоне контакта 420оС и началось интенсивное тление хлопчатобумажных изделий. - Лампочка 40 Вт в контакте с изъятым образцом ватного одеяла нагрела его через 35 минут до 250оС, при этом началось обугливание одеяла. Загорание одеяла было зафиксировано через 259 часов (на одиннадцатые сутки испытаний). Наиболее распространенный аварийный режим в лампе накаливания, приводящий к пожару - образование дуги между никелевыми электродами в момент перегорания нити накаливания. Чаще это происходит при перенапряжении в сети, но может случиться и при нормальном напряжении. Горит дуга до 10-15 секунд. Колба лампы разрушается, брызги стекла и металла могут попасть на сгораемые материалы с соответствующими последствиями. Возможность возникновения дугового разряда в лампе, с одной стороны, связана с качеством ее изготовления, а с другой - с качеством питающего напряжения (наличием перенапряжений). Радиус разлета никелевых частиц достигает 2,65 метра, а при взрыве колбы - до 3,2 метра. Интересно отметить, что радиус зоны разлета практически не зависит от мощности лампы. Диаметр разбрызгиваемых частиц достигает 4÷5 мм, а их температура - 1500-2200 оС. Необходимо отметить, что пожарную опасность представляют частицы диаметром более 0,5 мм, поскольку более мелкие имеют слишком малое теплосодержание (запас энергии). Вероятность зажигания некоторых материалов в зависимости от высоты падения раскаленных частиц различного диаметра определена экспериментально. Эти данные можно найти в специальных справочниках; После оценки потенциальной возможности зажигания проводится визуальное и инструментальное исследование остатков лампы. Выявляются признаки аварийного режима, который может быть первичным, способным привести к пожару или вторичным, возникшим в результате пожара. Основные признаки аварийных режимов сведены в таблице. Первичный режим: Вторичный режим: частицы никеля впаяны в осколки колбы; пробой стекла лопатки; оплавление электродов и явное уменьшение пробой стекла линзы; их по массе и размерам; то же и оплавление электродов проплавление колбы частицами металла одновременно; (если колба сохранилась) сохранность предохранителя при разрушении спирали. Пробой лопатки и линзочки возникает при нагреве лампы до температуры, значительно выше номинальной, на которую она рассчитана. Свойства стекла при таком нагреве меняются, оно постепенно утрачивает свойства диэлектрика. Наступает лавинообразный процесс увеличения тока через стекло лопатки (линзы), который и приводит к пробою. Таким образом, если лампа имеет пробой лопатки, то очевидно, что 18 она была под напряжением и достаточно сильно была разогрета извне. Такое возможно при исправной лампочке, включенной в помещении, где происходит горение. Лампа в этом случае явно не причастна к пожару. Визуально пробой лопатки выглядит как затемненный участок стекла между платинитовыми вставками, у линзы - между молибденовыми крючками. Иногда при пробое лопатки происходит расплавление стекла, отделение штабика и электродов от лопатки. Наличие признаков вторичного аварийного режима свидетельствует о наличии напряжения на лампе во время пожара. К инструментальным методам обнаружения первичных аварийных режимов на лампах накаливания относятся рентгеноструктурный анализ и химический анализ. По первой методике отбираются лампы, не контактировавшие с горящими нижерасположенными предметами. Исследуются остатки лампы, находящиеся в патроне. Исследованию подвергаются участки держателей электродов в месте их соприкосновения с вольфрамовой спиралью. Если в этих зонах будет обнаружено присутствие окиси вольфрама (WO 3 ), то этот факт должен трактоваться как признак наличия на лампе напряжения в момент ее разрушения и возможной причастности к возникновению пожара. Дело в том, что вольфрам способен окисляться кислородом воздуха с образованием WO 3 только будучи нагретым до очень высокой температуры (более 2000 оС). А такая ситуация возможна только в момент разрушения горящей лампы, когда ее спираль раскалена до температуры свечения (2550 оС), при разгерметизации колбы в нее попадает кислород. В методике особо подчеркивается, что на исследование по данному методу следует изымать остатки лампы, не выпавшие из патрона, т.к. при падении и контакте с обгоревшими остатками других материалов состав окисного слоя может меняться. Вторая методика предполагает обнаружение напыленного никеля на стеклянных деталях лампы. Описанный выше аварийный режим в лампе - дуга между никелевыми электродами - обеспечивает не только выброс крупных частиц, приводящих к пожару, но и напыление гораздо более мелких частиц на внутреннюю поверхность колбы лампы и другие ее стеклянные детали, находящиеся внутри лампы. Такое напыление возможно только при дуге, поэтому обнаружение теми или иными методами никеля на указанных поверхностях является важным свидетельством причастности лампы к возникновению пожара. Проще всего напыленный никель обнаружить химическим анализом. На месте пожара необходимо найти и изъять осколки колбы лампы, либо ее штабик, лопатку, тарелку, линзочку. На внутреннюю поверхность осколков колбы или на указанные стеклянные детали наносится капля 30 % водного раствора азотной кислоты, подсушивается и на то-же место прикапывается капля специального реактива на никель, называемого реактивом Чугаева (насыщенный раствор диметилглиоксима). При наличии даже микроколичеств никеля стекло окрасится в яркий красный цвет. Анализ причастности к возникновению пожара люминесцентных светильников.Люминесцентные светильники, работающие в аварийном режиме, достаточно часто становятся причиной пожара. Наиболее широкое применение в практике нашли люминесцентные ртутные лампы. Люминесцентная лампа представляет собой стеклянную трубку, заполненную разреженным газом - аргоном - и ртутью. На концах трубки два вольфрамовых электрода, концы которых выведены наружу через цоколь. Внутренняя поверхность трубки покрыта люминофорами. К концам электродов подводят напряжение, вызывающее разряд между электродами и испарением ртути, пары которой дают ультрафиолетовое излучение, вызывающие видимое свечение люминофора. Люминесцентные лампы снабжены пускорегулирующей аппаратурой (ПРА), состоящей из стартера, дросселя и конденсатора. Сама колба люминесцентного светильника не представляет пожарной опасности. Наибольшую опасность представляют именно дроссели, стартеры, конденсаторы. 19 Аварийными режимами в люминесцентных светильниках являются: 1) сильный нагрев дросселей и межвитковое КЗ; 2) пробой конденсаторов; 3) залипание контактов стартера; 4) КЗ в электропроводке светильников вследствие теплового или механического нарушения изоляции. Горючей средой при этом являются: 1) горючие материалы (картонные прокладки, изоляция электропроводов, компаунд, заливочная масса дросселей и трансформаторов, светорассеиватели); 2) сгораемые строительные конструкции, на которых закреплен светильник; 3) горючие материалы на полу при падении горящих частей светорассеивателя. Определение причастности люминесцентного светильника к возникновению пожара производится путем сравнения состояния ПРА, находящегося в зоне очага пожара, и дросселей, стартеров, светильников вне очаговой зоны. Аварийному ПРА обычно свойственны более сильные термические поражения - локальные оплавления, вытекание компаунда, а также деформации корпуса светильника в зоне установки аварийного ПРА и другие аналогичные признаки. Наибольшая пожарная опасность заключается в воспламенении горючих электроизоляционных материалов вследствие перегрева обмотки дросселя. Дроссель представляет собой некоторый объем горючей среды (компаунд, заливочная масса), внутри которого помещен потенциальный источник зажигания нагретый обмоточный провод. Из-за перегрева, старения изоляции, вследствие некачественного изготовления в дросселе со временем могут происходить замыкания части витков. Замыкание уже семи витков (т.е. всего около 1 % от общего их количества) приводит к перегреву дросселя до критической температуры, при которой начинаются необратимые тепловые процессы. Наиболее вероятно воспламенение дросселя, как показал эксперимент, при замыкании 78 витков (11,7 % от общей численности). При сохранении в дросселе заливочной массы можно однозначно утверждать о непричастности его к возникновению пожара. При отсутствии массы необходимо тщательно осмотреть обмотку в поисках следов межвитковых замыканий (локальных оплавлений) (инструментальными методами). Стартер служит для зажигания люминесцентной лампы и включается параллельно лампе. У стартера аварийный режим работы возникает при замыкании контактов в ходе многократного замыкания-размыкания при включении, что обеспечивает длительное протекание пускового тока, перегрев и плавление материалов в контактных точках. Необходимо отметить, что слипание контактов стартера и пробой его конденсатора обычно не влекут срабатывания электрозащиты, т.к. сила потребляемого тока ограничивается дросселем и остается близкой к номиналу. Стартер целесообразно осмотреть с целью выявления слипания (сваривания) его контактов. Проверку слипания контактов можно осуществить измерением электросопротивления между выводами электродов. Пробой конденсатора приводит к тем же последствиям, что и слипание контактов стартера. Необходимо осмотреть и измерить электросопротивление конденсаторов, входящих в комплект ПРА, с целью обнаружения их пробоя. Пробой конденсатора, шунтирующего стартер, приводит к тем же последствиям, что и слипание контактов стартера, т.е. к возникновению аварийной ситуации. 1.5. Исследование после пожара и выявление признаков аварий ной работы бытовых электроприборов. Электронагревательные приборы могут привести к возникновению пожара, в основном, в трех случаях: 20 1) при возникновении в электрической части прибора аварийного режима работы (КЗ, БПС) в нормальных условиях эксплуатации; 2) работа прибора в условиях, не предусмотренных правилами эксплуатации (например, работа электрокипятильника или электрочайника после выкипания воды; работа нагревательного элемента тепловентилятора после остановки вентилятора); 3) нагрев сгораемых веществ и материалов от нагревательного прибора до температуры воспламенения или тления. Признаки причастности электронагревательного прибора к возникновению пожара формируются как на окружающих предметах и конструкциях, так и на нем самом, а также на внешних коммутационных устройствах. Признаки на окружающих предметах представляют собой локальные разрушения в очаговой зоне, прогары. Образуются они за счет длительного (иногда, многочасового) локального нагрева конструкции, приводящего к ее пиролизу, протекающему в режиме тления. Так, включенный электрочайник после выкипания воды может поджечь незащищенную деревянную конструкцию под ним примерно через 10-15 минут. Б.В. Мегорский приводит пример пожара, причиной которого стал забытый на столе включенный утюг, прожегший последовательно столешницу, паркет, черновой пол, перекрытие и найденный после пожара на нижележащем этаже под дырой в потолке. При анализе версии о причастности электроприбора к возникновению пожара, первым делом надо попытаться выяснить был ли данный прибор вообще включен в сеть, находилась ли эта сеть под напряжением или обесточена аппаратом защиты, был ли включен выключатель на самом приборе (если таковой имеется). Самый простой случай, если вилка электроприбора на момент осмотра находится в электророзетке. Дознавателю остается только зафиксировать этот факт в протоколе осмотра и фото- или видеосъемкой. Если вилка не находится в розетке, признаки включенности электроприбора в сеть выявляются осмотром вилки, розетки, провода. Следует обратить внимание на характер закопчения вилки и розетки. Наличие на электрошнуре дуговых оплавлений неопровержимое доказательство того, что электроприбор был под напряжением (если, конечно, он не имеет дополнительного выключателя). Кроме того, электрошнуры сами могут быть местом возникновения аварийного режима. Этому могут способствовать изломы проводов. В этом смысле особенно опасны провода с литыми вилками. Изоляция провода может расплавиться от соприкосновения с горячими поверхностями нагревательного прибора. Надлом проводов очень часто происходит на расстоянии около 10 см от вилки, видимо, здесь провод больше всего изгибается при включении и выключении прибора. Это роковое место следует обязательно наиболее тщательно осмотреть. К сожалению, на пожарах электрошнуры часто не сохраняются. Изоляция сгорает, а медная жила при температуре выше 700-800 оС становится хрупкой и рассыпается. Таким образом, не следует особенно удивляться отсутствию шнура питания электроприбора, если он находился в зоне интенсивного горения. Во всяком случае, этот факт не является основанием для вывода о не нахождении электроприбора под напряжением на момент пожара. С другой стороны, если провод находится в свернутом состоянии, и в таком виде получил термические повреждения, то это дает уверенное основание для отвода версии о причастности данного прибора к возникновению пожара. Анализ причастности к возникновению пожаров электрочайников. Электрочайники, как правило, имеют трубчатые электронагревательные элементы (ТЭНы) непосредственно в объеме нагреваемой воды, ближе к днищу. При выкипании воды происходит оголение ТЭНа, перегрев его, деформация и, как следствие, замыкание спирали ТЭНа на корпус (если корпус металлический). В этой 21 ситуации возникает КЗ с образованием дуги, проплавлением оболочки ТЭНа и разбрызгиванием раскаленных частиц металла, могущих являться источником зажигания. Признаки работы электрочайника в аварийном режиме сводятся, в основном, к следам дугового режима: 1) наличие проплавлений трубки ТЭНа или разрушений ТЭНа при относительной сохранности корпуса чайника; 2) локальные оплавления корпуса или отдельных его деталей; 3) застывшие капли (брызги) металла. Аварийный режим не всегда приводит к пожару. Необходимо доказать, что именно данный аварийный процесс мог привести к возникновению пожара в данной зоне. Для этого необходимо объяснить, каким путем зажигательное воздействие выявленного аварийного режима вышло за пределы чайника. Признаками причастности электрочайника к пожару являются: 1) наличие характерного прогара под днищем чайника и (или) деформация днища. В этом случае горение возникло в результате теплового воздействия раскаленного корпуса чайника на сгораемую подставку; 2) наличие локальных проплавлений на корпусе чайника. Загорание произошло в результате разлёта раскалённых частиц разрушившегося ТЭНа через сквозные проплавления корпуса; 3) наличие следов дуги в соединительных устройствах; нарушение целостности резиновых прокладок в месте установки ТЭНа; выброс раскаленных брызг металла через раскрытую крышку чайника. При проверке версий возникновения пожара от электрочайников с терморегуляторами и автоматическими выключателями необходимо проверить исправность этой аппаратуры. Анализ причастности к возникновению пожаров электрокипятильников. Электрокипятильники выпускаются мощностью 0,3; 0,5; 0,7; 1,0; 1,2 кВт. Оболочка может быть из латуни, стали, меди (0,3; 0,5; 0,7 кВт) или алюминия (1 кВт и более). Алюминий не обладает высокой механической прочностью и коррозионной стойкостью, поэтому ТЭНы довольно быстро выходят из строя из-за повреждения трубки. Оболочка может разрушаться, спираль провисает и долгое время находится в рабочем состоянии. Оболочка ТЭНа из латуни и стали имеет защитное декоративное покрытие, что обеспечивает им большую коррозионную стойкость. Такие кипятильники в силу термической повышенной стойкости оболочки могут без повреждений работать на воздухе до 15 минут. Оболочки из стали и медных сплавов не разрушаются, а часто очень сильно нагреваются, разогревают емкость, в которой они находятся и могут вызвать загорание нагретой поверхностью. Алюминиевая кружка емкостью 250 мл с находящимся в ней включенным электрокипятильником прожигает дыру в 40 миллиметровой сосновой доске за 2 – 2,5 часа после выкипания воды. Впрочем, кипятильник из стали или медного сплава может обесточиться, если в результате его нагрева произойдет нарушение спаев выводных концов нагревательной спирали со шнуром питания. Признаки причастности электрокипятильников к возникновению пожаров формируются: 1) на окружающих конструкциях или предметах; 2) на самом кипятильнике; 3) на питающем шнуре. В случае нахождения кипятильника в стеклянной таре, может произойти ее разрушение, и кипятильник воздействует непосредственно на сгораемые материалы. При этом формируется локальное термическое поражение по форме кипятильника. Металлическая тара может деформироваться, а ее разогрев привести к локальному 22 прожигу горючего материала подставки. На самом кипятильнике образуются: 1) локальное разрушение трубки ТЭНа кипятильника; 2) визуальные признаки локального отжига трубки ТЭНа на спиральном участке, а именно: различие цвета трубки на данном участке и участке ввода, где спирали нет (цвета побежалости, особенно на никелированных и хромированных); 3) повышенная мягкость трубки на спиральном участке в отличии от участка ввода (определяется инструментальным методом). На подводящих шнурах образуются выраженные признаки оплавления или выгорания изоляции от кипятильника. Необходимо также установить, если это возможно, была ли включена вилка шнура кипятильника в розетку. Инструментальное определение признаков работы кипятильника со стальным или латунным ТЭНом в аварийном режиме проводится путем исследования микротвердости. Признаком работы кипятильника в аварийном режиме является экстремально низкая микротвердость трубки ТЭНа на спиральном участке по сравнению с участком ввода (около ручки, где спирали нет). Разница наблюдается в 1.5 - 2.5 раза. Понижение микротвердости происходит в результате рекристаллизации холоднодеформированного металла оболочки ТЭНа. Анализ причастности к возникновению пожаров электроутюгов. Электроутюг состоит из алюминиевой или чугунной подошвы, в которую залит или запрессован ТЭН. На внутренней стороне подошвы смонтирован биметаллический терморегулятор. Утюги с исправным терморегулятором, при нахождении их в вертикальном положении или на специальной подставке практически пожаробезопасны. При отключенном терморегуляторе и исправной плавкой вставке происходит срабатывание плавких вставок, и электроутюг обесточивается. При неисправном или отключенном терморегуляторе утюг по экспериментальным данным работает до разрыва электрической цепи 10 – 36 минут. За это время его подошва разогревается до 500 – 700 о С, что представляет серьезную пожарную опасность. Признаками аварийных режимов в электрических утюгах являются: 1) неисправность или следы аварийных режимов на контактах и терморегуляторе в виде оплавления контактных деталей, сплавление (залипание) контактов; 2) локальные повреждения подошвы утюга по форме ТЭНа, стекание подошвы (повреждения присутствуют не только снаружи, но и внутри); 3) цвета побежалости на подошве утюга. К.П. Смирнов приводит пример утюга, изъятого из очага пожара, у которого внутренняя поверхность была покрыта оксидной пленкой окисла черного цвета, в то время как на наружной поверхности оксидная пленка имела сине-голубой цвет. Из этого можно заключить, что внутренняя поверхность была нагрета сильнее наружной, следовательно источник нагрева был внутри утюга. По подошве утюга цвета побежалости распределялись следующим образом. От периферии к центру цвета менялись в последовательности: черный, синий, голубой, томно-пурпурный, фиолетовый, пурпурный, золотисто-желтый. Т.е. температура последовательно уменьшалась. Вероятно причиной такого распределения было тление под подошвой утюга, наиболее активно протекающее по краям, в месте притока окислителя. Для установления причастности электроутюгов к возникновению пожаров рекомендуется для большей достоверности использование металлографического анализа подошв электроутюгов. Микроструктура подошв утюгов, подвергавшихся нагреву, как в аварийном режиме, так и подвергавшихся внешнему нагреву, имеет при практически аналогичных размерах зерен твердого раствора существенную разницу в форме выделения кремния. Выделение кремния в первом случае имеет по границам зерен пластинчатое строение. Во втором случае пластины кремния раздроблены, скоагулированы и имеют равновесную форму. 23 1.6. Анализ причастности к возникновению пожаров прочих электрических приборов Электрозвонки. Электрозвонки по типу воспроизведения звука подразделяются на: 1 – звонки с непрерывным зуммером 2 – звонки с прерывистым звучанием (при замыкании, размыкании кнопки звонка, так называемые звонки мелодичного боя) 2.1. без добавочного сопротивления 2.2.. с добавочным сопротивлением 3 – электронные Аварийные режимы, их признаки.В условиях нормальной эксплуатации электрозвонки не представляют пожарной опасности. Звонки становятся пожароопасными в условиях их аварийной работы, когда по цепи звонка длительное время протекает ток. Наиболее опасными являются звонки с прерывистым звучанием особенно 2.2.(в них, кроме соленоида может перегреваться и добавочное сопротивление), остальные можно считать относительно пожаробезопасными. Опасность заключается в том, что при постоянно замкнутой кнопке в катушке звонка (соленоиде) протекает ток, а звука нет. Длительный ток вызывает перегрев катушки и межвитковые замыкания. Дымовыделение начинается на 3-8 минуте, на 7-24 происходит воспламенение корпуса электрозвонка, пластмассовых деталей внутри него. Могут также наблюдаться вспышки внутри корпуса. Квалификационные признаки пожара. - пожар возник в прихожей - мала возможность других причин - наличие межвитковых замыканий в соленоиде звонка -западание кнопки, “слипание” её контактов или умышленное блокирование кнопки посторонними предметами на длительное время, а также короткое замыкание в проводах, идущих от кнопки к звонку. 24 Тема 2. Отработка версии о причастности к возникновению пожара механических и тепловых источников зажигания Учебные вопросы 2.1. Анализ причастности к возникновению пожара электронагревательных приборов. 2.2 Анализ причастности к возникновению пожара тепловых источников зажигания. 2.3. Анализ причастности к возникновению пожара тепловых искр 2.4. Анализ версий о возникновении пожаров от трения. 2.5. Механические искры и анализ их причастности к возникновению пожара. 2.6. Статическое электричество и анализ его причастности к возникновению пожара. ВВЕДЕНИЕ МЧС России активно продолжает своё развитие и совершенствование в современных условиях, применяет новые подходы и технологии в решении вопросов безопасности общества и государства, обеспечивает строительство мощной системы защиты населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера, иных опасностей и угроз (из доклада министра МЧС России Пучкова В.А. «О долгосрочных перспективах развития системы МЧС Росси и (МЧС-2030)», рассмотренного 30.10.2012 на заседании Экспертного совета МЧС России). 2.1. Анализ причастности к возникновению пожара электронагревательных приборов. Электронагревательные приборы могут привести к возникновению пожара, в основном, в трех случаях: 4) при возникновении в электрической части прибора аварийного режима работы (КЗ, БПС) в нормальных условиях эксплуатации; 5) работа прибора в условиях, не предусмотренных правилами эксплуатации (например, работа электрокипятильника или электрочайника после выкипания воды; работа нагревательного элемента тепловентилятора после остановки вентилятора); 6) нагрев сгораемых веществ и материалов от нагревательного прибора до температуры воспламенения или тления. Признаки причастности электронагревательного прибора к возникновению пожара формируются как на окружающих предметах и конструкциях, так и на нем самом, а также на внешних коммутационных устройствах. Признаки на окружающих предметах представляют собой локальные разрушения в очаговой зоне, прогары. Образуются они за счет длительного (иногда, многочасового) локального нагрева конструкции, приводящего к ее пиролизу, протекающему в режиме тления. Так, включенный электрочайник после выкипания воды может поджечь незащищенную деревянную конструкцию под ним примерно через 10-15 минут. Б.В. Мегорский приводит пример пожара, причиной которого стал забытый на столе включенный утюг, прожегший последовательно столешницу, паркет, черновой пол, перекрытие и найденный после пожара на нижележащем этаже под дырой в потолке. При анализе версии о причастности электроприбора к возникновению пожара, первым делом надо попытаться выяснить был ли данный прибор вообще включен в сеть, находилась ли эта сеть под напряжением или обесточена аппаратом защиты, был ли включен выключатель на самом приборе (если таковой имеется). Самый простой случай, если вилка электроприбора на момент осмотра находится в электророзетке. Дознавателю остается только зафиксировать этот факт в протоколе осмотра и фото- или видеосъемкой. Если вилка не находится в розетке, признаки 25 включенности электроприбора в сеть выявляются осмотром вилки, розетки, провода. Следует обратить внимание на характер закопчения вилки и розетки. Наличие на электрошнуре дуговых оплавлений неопровержимое доказательство того, что электроприбор был под напряжением (если, конечно, он не имеет дополнительного выключателя). Кроме того, электрошнуры сами могут быть местом возникновения аварийного режима. Этому могут способствовать изломы проводов. В этом смысле особенно опасны провода с литыми вилками. Изоляция провода может расплавиться от соприкосновения с горячими поверхностями нагревательного прибора. Надлом проводов очень часто происходит на расстоянии около 10 см от вилки, видимо, здесь провод больше всего изгибается при включении и выключении прибора. Это роковое место следует обязательно наиболее тщательно осмотреть. К сожалению, на пожарах электрошнуры часто не сохраняются. Изоляция сгорает, а медная жила при температуре выше 700-800 оС становится хрупкой и рассыпается. Таким образом, не следует особенно удивляться отсутствию шнура питания электроприбора, если он находился в зоне интенсивного горения. Во всяком случае, этот факт не является основанием для вывода о не нахождении электроприбора под напряжением на момент пожара. С другой стороны, если провод находится в свернутом состоянии, и в таком виде получил термические повреждения, то это дает уверенное основание для отвода версии о причастности данного прибора к возникновению пожара. Анализ причастности к возникновению пожаров электрочайников. Электрочайники, как правило, имеют трубчатые электронагревательные элементы (ТЭНы) непосредственно в объеме нагреваемой воды, ближе к днищу. При выкипании воды происходит оголение ТЭНа, перегрев его, деформация и, как следствие, замыкание спирали ТЭНа на корпус (если корпус металлический). В этой ситуации возникает КЗ с образованием дуги, проплавлением оболочки ТЭНа и разбрызгиванием раскаленных частиц металла, могущих являться источником зажигания. Признаки работы электрочайника в аварийном режиме сводятся, в основном, к следам дугового режима: 1) наличие проплавлений трубки ТЭНа или разрушений ТЭНа при относительной сохранности корпуса чайника; 2) локальные оплавления корпуса или отдельных его деталей; 3) застывшие капли (брызги) металла. Аварийный режим не всегда приводит к пожару. Необходимо доказать, что именно данный аварийный процесс мог привести к возникновению пожара в данной зоне. Для этого необходимо объяснить, каким путем зажигательное воздействие выявленного аварийного режима вышло за пределы чайника. Признаками причастности электрочайника к пожару являются: 1) наличие характерного прогара под днищем чайника и (или) деформация днища. В этом случае горение возникло в результате теплового воздействия раскаленного корпуса чайника на сгораемую подставку; 2) наличие локальных проплавлений на корпусе чайника. Загорание произошло в результате разлёта раскалённых частиц разрушившегося ТЭНа через сквозные проплавления корпуса; 3) наличие следов дуги в соединительных устройствах; нарушение целостности резиновых прокладок в месте установки ТЭНа; выброс раскаленных брызг металла через раскрытую крышку чайника. При проверке версий возникновения пожара от электрочайников с терморегуляторами и автоматическими выключателями необходимо проверить исправность этой аппаратуры. 26 Анализ причастности к возникновению пожаров электрокипятильников. Электрокипятильники выпускаются мощностью 0,3; 0,5; 0,7; 1,0; 1,2 кВт. Оболочка может быть из латуни, стали, меди (0,3; 0,5; 0,7 кВт) или алюминия (1 кВт и более). Алюминий не обладает высокой механической прочностью и коррозионной стойкостью, поэтому ТЭНы довольно быстро выходят из строя из-за повреждения трубки. Оболочка может разрушаться, спираль провисает и долгое время находится в рабочем состоянии. Оболочка ТЭНа из латуни и стали имеет защитное декоративное покрытие, что обеспечивает им большую коррозионную стойкость. Такие кипятильники в силу термической повышенной стойкости оболочки могут без повреждений работать на воздухе до 15 минут. Оболочки из стали и медных сплавов не разрушаются, а часто очень сильно нагреваются, разогревают емкость, в которой они находятся и могут вызвать загорание нагретой поверхностью. Алюминиевая кружка емкостью 250 мл с находящимся в ней включенным электрокипятильником прожигает дыру в 40 миллиметровой сосновой доске за 2 – 2,5 часа после выкипания воды. Впрочем, кипятильник из стали или медного сплава может обесточиться, если в результате его нагрева произойдет нарушение спаев выводных концов нагревательной спирали со шнуром питания. Признаки причастности электрокипятильников к возникновению пожаров формируются: 4) на окружающих конструкциях или предметах; 5) на самом кипятильнике; 6) на питающем шнуре. В случае нахождения кипятильника в стеклянной таре, может произойти ее разрушение, и кипятильник воздействует непосредственно на сгораемые материалы. При этом формируется локальное термическое поражение по форме кипятильника. Металлическая тара может деформироваться, а ее разогрев привести к локальному прожигу горючего материала подставки. На самом кипятильнике образуются: 1) локальное разрушение трубки ТЭНа кипятильника; 2) визуальные признаки локального отжига трубки ТЭНа на спиральном участке, а именно: различие цвета трубки на данном участке и участке ввода, где спирали нет (цвета побежалости, особенно на никелированных и хромированных); 3) повышенная мягкость трубки на спиральном участке в отличии от участка ввода (определяется инструментальным методом). На подводящих шнурах образуются выраженные признаки оплавления или выгорания изоляции от кипятильника. Необходимо также установить, если это возможно, была ли включена вилка шнура кипятильника в розетку. Инструментальное определение признаков работы кипятильника со стальным или латунным ТЭНом в аварийном режиме проводится путем исследования микротвердости. Признаком работы кипятильника в аварийном режиме является экстремально низкая микротвердость трубки ТЭНа на спиральном участке по сравнению с участком ввода (около ручки, где спирали нет). Разница наблюдается в 1.5 - 2.5 раза. Понижение микротвердости происходит в результате рекристаллизации холоднодеформированного металла оболочки ТЭНа. Анализ причастности к возникновению пожаров электроутюгов. Электроутюг состоит из алюминиевой или чугунной подошвы, в которую залит или запрессован ТЭН. На внутренней стороне подошвы смонтирован биметаллический терморегулятор. Утюги с исправным терморегулятором, при нахождении их в вертикальном положении или на специальной подставке практически пожаробезопасны. При отключенном терморегуляторе и исправной плавкой вставке происходит срабатывание плавких вставок, и электроутюг обесточивается. При неисправном или 27 отключенном терморегуляторе утюг по экспериментальным данным работает до разрыва электрической цепи 10 – 36 минут. За это время его подошва разогревается до 500 – 700 о С, что представляет серьезную пожарную опасность. Признаками аварийных режимов в электрических утюгах являются: 1) неисправность или следы аварийных режимов на контактах и терморегуляторе в виде оплавления контактных деталей, сплавление (залипание) контактов; 2) локальные повреждения подошвы утюга по форме ТЭНа, стекание подошвы (повреждения присутствуют не только снаружи, но и внутри); 3) цвета побежалости на подошве утюга. К.П. Смирнов приводит пример утюга, изъятого из очага пожара, у которого внутренняя поверхность была покрыта оксидной пленкой окисла черного цвета, в то время как на наружной поверхности оксидная пленка имела сине-голубой цвет. Из этого можно заключить, что внутренняя поверхность была нагрета сильнее наружной, следовательно источник нагрева был внутри утюга. По подошве утюга цвета побежалости распределялись следующим образом. От периферии к центру цвета менялись в последовательности: черный, синий, голубой, томно-пурпурный, фиолетовый, пурпурный, золотисто-желтый. Т.е. температура последовательно уменьшалась. Вероятно причиной такого распределения было тление под подошвой утюга, наиболее активно протекающее по краям, в месте притока окислителя. Для установления причастности электроутюгов к возникновению пожаров рекомендуется для большей достоверности использование металлографического анализа подошв электроутюгов. Микроструктура подошв утюгов, подвергавшихся нагреву, как в аварийном режиме, так и подвергавшихся внешнему нагреву, имеет при практически аналогичных размерах зерен твердого раствора существенную разницу в форме выделения кремния. Выделение кремния в первом случае имеет по границам зерен пластинчатое строение. Во втором случае пластины кремния раздроблены, скоагулированы и имеют равновесную форму. Анализ причастности к возникновению пожаров прочих электронагревательных приборов Воспламенить сгораемые материалы электроплитка может только в случае их попадания на нагретую поверхность. Температура поверхности раскалённой керамики (изоляции спирали) плитки достигает 450-600 оС. Экспериментально установлено, что основание под плиткой нагревается не выше 80 оС. Пожароопасные ситуации могут возникать при разогреве на плитках мастик, красок, других горючих веществ, а также при попадании на нагревательный элемент легковоспламеняемых материалов (бумага, ткани и т.п.). Плитка, даже являясь причиной пожара, будет находиться после него в исправном состоянии. Электрокамины могут служить источником зажигания при попадании на раскалённую поверхность горючих материалов или их расположении на опасно близком расстоянии от сгораемых материалов. Электрорадиаторы могут служить источником зажигания при плохом монтаже питающего шнура, в блоке автоматического терморегулятора, при его неисправности. Электроконвекторы комбинированные могут служить источником зажигания при заклинивании или иной неисправности электродвигателя, попадании на раскалённую поверхность горючих материалов, в случае падения электроконвектора на горючее покрытие (ковёр). Электродуховка непосредственной причиной пожара быть не может, но её очень длительная работа может привести к повышенному нагреву электророзетки и питающего шнура. Приборы приготовления пищи с инфракрасным электронагревателем (тостеры, ростеры, грили, эл. шашлычницы, а также электровафельницы и контактные 28 электрогрили) источником зажигания служить практически не могут (крайне маловероятно - в результате неисправности терморегулятора или таймера). Длительная работа фена может привести только к повышению температуры и деформированию пластмассового корпуса. Большое превышение рабочей температуры и перегрев фена возможен при закрытии его всасывающего отверстия. Это может вызвать перегрев обмоток двигателя, воспламенению их изоляции или межвитковому КЗ. В случае остановки двигателя вентилятора из-за перегрева, КЗ или по иным причинам происходит перегрев спирали, и в случае отсутствия или неисправности предохранителя фена, возможно воспламенение корпуса или горючих материалов, находящихся рядом с ним. 2.2. Анализ причастности к возникновению пожара тепловых источников зажигания. Особенностью искр является то, что они не имеют внешних источников пополнения энергии, в отличие от нагретых поверхностей электроприборов и проводов или нагретых трущихся поверхностей, энергия которых пополняется, пока электросеть находится под напряжением или пока трущиеся детали приводятся в движение механизмами. Поэтому зажигающая способность искр определяется только их собственными свойствами, той мощностью, которую они получают при образовании или, иногда, той возможностью увеличения мощности, которая определяется химическим составом материала искры. Искра пожароопасна, если она обладает температурой и запасом энергии достаточными для возгорания горючих веществ. В частности, уже рассматривавшиеся в предыдущем разделе искры расплавленного никеля, образующиеся при дуговом разряде между электродами лампы накаливания. Имеют при образовании очень высокую температуру, около 1500-2200 оС. Однако из-за их преимущественно небольшого размера они обладают малой мощностью и слабой воспламеняющей способностью. Обычно, несмотря на высокую температуру, механические искры малой массы также способны отдавать сгораемым материалам незначительное количество энергии, и, в связи с этим, характеризуются малым временем охлаждения до пожаробезопасных температур 200-250 оС. Практически, искры диаметром 0,35 мм, а это средний размер механических искр, имеют время охлаждения до указанной температуры около 5 сек. Слайд 6. Все-таки механические искры - достаточно распространенные источники зажигания. Они образуются при взаимодействии двух материалов при трении или ударе. В связи с этим, механические искры можно подразделить на искры ударные и искры трения. По способности увеличения энергии после своего образования искры разделяют на искры пассивные и искры активные. При трении материалов друг о друга микронеровности на их поверхности подвергаются значительной пластической деформации. Точечное нагревание обеих поверхностей и срезание частичек материала в этих микрозонах приводит к образованию искр трения. Удар представляет собой динамический, резкий контакт двух элементов. При этом происходит выделение теплоты в результате трения, а оторвавшиеся частички образуют ударную искру (УИ). Размеры искр трения и удара достигают 0,1-0,5 мм. Относительно воспламеняющей способности механических искр из специальной литературы известно следующее: 1) воспламеняющая способность искр возрастает по мере роста энергии удара; 2) воспламеняющая способность искр трения больше, чем искр удара; 3) повышение скорости перемещения объектов относительно друг друга при 29 трении в пределах до 100 м/сек. повышает воспламеняющую способность образующихся искр; 4) особенно большой воспламеняющей способностью обладают искры, образующиеся при шлифовке углеродистых сталей; 5) особенно опасно с пожарной точки зрения сочетание удара и трения. 6) возможность воспламенения существенно зависит от состава воспламеняющейся смеси. Решающую роль играет количество кислорода в смеси. Отработка версии о возникновении пожара от механических искр начинается с установления наличия в очаговой зоне процесса, приводящего к возникновению искр. В промышленных условиях возникновение искр возможно, в частности: 1) при работе промышленного оборудования в результате его перегрузки, ударов движущихся частей о неподвижные; 2) при попадании в механизмы посторонних предметов, металлических деталей, камней и т.п. (такое возможно в мешалках, мельницах, вентиляторах - посторонние предметы могут оказаться в сырье или образоваться при поломках и повреждениях оборудования); 3) при использовании ненадлежащих инструментов для выполнения различных работ. Пассивные искры могут иметь высокую температуру, которая, все же, ограничивается точками плавления материалов твердых тел, участвующих в соударении. Их температура максимальна в начале образования и быстро снижается во время существования частиц. Поэтому воспламенение такой искрой может осуществиться лишь за короткий промежуток времени при попадании на соответствующие материалы, способные к быстрому воспламенению или склонные к тлению. Наибольшую опасность представляют активные искры (пирофорные). В этих искрах происходит энергичное окисление раскаленных частиц в воздухе (например, частиц алюминия и магния). Их температура может достигать значений 2000 оС и более (и даже выше, если искры попадают в среду с повышенным содержанием кислорода), следовательно, они могут поджигать почти любые газопаровоздушные и пылевоздушные смеси, способные к воспламенению. Правда, само образование таких искр маловероятно в связи с относительной мягкостью указанных металлов. Более вероятно образование активных искр из чрезвычайно распространенных в промышленности углеродистых низколегированных сталей. В этом случае, активным элементом искр являются частички углерода. Отметим, что при соударении или трении со сталью металлов, имеющих более низкую, чем сталь температуру плавления, искрообразование обычно не происходит. Например, при соударении латуни и чистой стали, искр не образуется, в то время как при ударе стали о сталь, искры могут образовываться в значительном количестве. Однако, очень опасные искры могут образоваться при соударении алюминия со ржавой сталью. При этом может возникнуть термитная реакция. Такое явление может наблюдаться, скажем, если ударить твердым предметом по ржавому железному прутку, покрытому алюминиевой краской. Следующим этапом отработки версии о причастности к возникновению пожара механических искр является установление горючей среды, воспламенившейся от искры. Вещества и материалы, практически способные загореться от механических искр, можно разделить на три группы: 1) смеси с воздухом и кислородом горючих газов, паров, пылей, например: газы (окись углерода, метан, водород, ацетилен); пары (диэтилового эфира, ацетона, этилена, метанола); пыли (титановая, циркониевая, магниевая, алюминиевая, пыль серы). 2) материалы, склонные к тлению; 30 3) некоторые другие вещества и материалы в условиях повышенного содержания кислорода. Отработка версии о возникновении пожара от тепловых искр. Распространенным источником зажигания являются тепловые искры. Тепловые искры по своим размерам часто существенно превышают размеры механических искр. Этим определяется их более высокая пожарная опасность, поскольку энергосодержание в них существенно выше. Процессами, приводящими к образованию тепловых искр являются: 1) электросварочные работы (образуется большое количество искр в виде расплавленных или раскаленных твердых частиц металла, окалины, флюса, способных разлетаться на большие расстояния): 2) стационарные и подвижные котельные и другие специальные установки (образуются искры в виде горящих частиц сажи, топлива или накаленных кусочков окалины); 3) аналогичные искры могут образоваться в дымовых трубах локомотивов и пароходов, правда, при использовании жидкого топлива эта опасность сравнительно мала, хотя и не исключена полностью. 4) дымовые трубы отопительных печей (в том числе сельских бань), плит, водогреев, самоваров, а также открытые очаги (костры); 5) двигатели внутреннего сгорания. При отработке версии о возможности возникновения пожара от тепловых искр необходимо рассматривать сочетание наличия этих процессов и соответствующих пожароопасных материалов или сред, например, скопление твердых горючих материалов, парогазовоздушных сред соответствующей концентрации. 2.3.Анализ причастности к возникновению пожара тепловых искр. Распространенным источником зажигания являются тепловые искры. Тепловые искры по своим размерам часто существенно превышают размеры механических искр. Этим определяется их более высокая пожарная опасность, поскольку энергосодержание в них существенно выше. Процессами, приводящими к образованию тепловых искр являются: 1) электросварочные работы (образуется большое количество искр в виде расплавленных или раскаленных твердых частиц металла, окалины, флюса, способных разлетаться на большие расстояния): 2) стационарные и подвижные котельные и другие специальные установки (образуются искры в виде горящих частиц сажи, топлива или накаленных кусочков окалины); 3) аналогичные искры могут образоваться в дымовых трубах локомотивов и пароходов, правда, при использовании жидкого топлива эта опасность сравнительно мала, хотя и не исключена полностью. 4) дымовые трубы отопительных печей (в том числе сельских бань), плит, водогреев, самоваров, а также открытые очаги (костры); 5) двигатели внутреннего сгорания. При отработке версии о возможности возникновения пожара от тепловых искр необходимо рассматривать сочетание наличия этих процессов и соответствующих пожароопасных материалов или сред, например, скопление твердых горючих материалов, парогазовоздушных сред соответствующей концентрации. Переходим к рассмотрению версий о возникновении пожара, связанных с источниками зажигания неэлектрической природы. В первую очередь рассмотрим порядок отработки версий о причастности к возникновению пожаров различных проявлений механической энергии и процессов, связанных с ними, а также версий, 31 связанных с проявлениями тепловой энергии. 2.4. Виды теплового проявления механической энергии. Анализ версий о возникновении пожаров от трения. Возможность воспламенения горючих сред и материалов от любых нагретых поверхностей (электрических или механических искр, нагретых поверхностей электроприборов и проводов, нагретых поверхности трущихся деталей механизмов и машин) определяется не только температурой нагретой поверхности или частицы, но и ее мощностью. Тепловое проявление механической энергии может выражаться в нагревании трущихся поверхностей или в образовании механических искр, имеющих высокую температуру. Непосредственно связано с трением возникновение статического электричества. Другим видом искр, часто приводящих к пожарам, являются тепловые искры. Одновременно с нагревом горючего материала или горючей среды всегда осуществляется теплоотвод от граничного к нагретой поверхности слоя материала в остальной объем этого материала и в окружающую среду. Зажигание может произойти только тогда, когда интенсивность тепловыделения станет равной интенсивности теплоотвода. Для этого требуется определенное время, в течение которого интенсивность теплоотвода, подчиняющаяся линейному закону, несколько снижается из-за повышения температуры удаленных от граничного слоя частей горючего вещества. Интенсивность тепловыделения, подчиняющаяся экспоненциальной зависимости, при этом повышается, но только в тех случаях, когда нагретое тело или обладает достаточной энергоемкостью или пополняет свою энергию от внешних источников или вследствие протекания химической реакции в самом теле, иначе говоря, когда ему есть за счет чего повышаться. Тогда в течение всего рассматриваемого времени поддерживается температура тела, при которой возможно воспламенение от него имеющегося конкретного горючего вещества. Если же мощность нагретого тела мала настолько, что его температура быстро понижается, то интенсивность тепловыделения не может «догнать» интенсивность теплоотвода и загорания не происходит. Отработка версии о возникновении пожара от нагретых трущихся деталей машин и механизмов. Воспламенение горючих материалов в результате их собственного нагрева при трении или при контакте с другими нагретыми трущимися деталями - достаточно частая причина возникновения пожаров на производстве (в технологическом оборудовании, различных механических устройствах). Такую опасность представляет то оборудование, в котором происходит механическое перемещение частей относительно друг друга. Наиболее опасные узлы подшипники скольжения сильно нагруженных и высокооборотных машин. Количество теплоты, выделяемое при трении, определяется формулой: Q тр = f · N · l, где: f - коэффициент трения; N - нагрузка; l - величина относительного перемещения трущихся тел. Чем больше эти величины, тем больше количество выделяющейся при трении теплоты. Количество теплоты при трении может увеличиваться из-за нарушения качества смазки трущихся поверхностей, загрязнения, перекосов, перегрузки машины, чрезмерной затяжки подшипников. Подшипники в такой ситуации заклинивает, вал начинает вращаться во внутреннем кольце подшипника, а это приводит к еще большему трению и разогреву деталей, что, в конечном счете, может явиться причиной пожара. 32 В большинстве случаев процессы трения приводят не к слишком большому разогреву деталей машин и механизмов, и их чаще всего следует воспринимать как маломощный источник зажигания. Заметим однако, что тепловыделение при трении – это процесс, поддерживающийся извне до тех пор, пока аварийная ситуация не закончится полной остановкой оборудования. Поэтому иногда трение может привести и к очень сильно разогреву, что следует учитывать при отработке данной версии. Версия о возникновении пожара от нагрева при трении может быть выдвинута в том случае, если в очаге пожара находится технологическое оборудование, в котором имеются постоянно трущиеся детали и узлы. При безаварийной работе такого оборудования оно является пожаробезопасным. Отработка версий о возникновении пожара от тепловыделения при трении сводится к поиску характерных признаков мест трения, на которых происходил перегрев. К таким признакам относятся: 1) выработка металла в месте, где происходит трение; 2) полировка трущихся поверхностей и следы высокотемпературного нагрева (цвета побежалости) на ней; 3) заклинивание подшипников; 4) следы локального нагрева на агрегатах и окружающих деталях. Для поиска таких мест после пожара полезно бывает разобрать устройство, в котором произошло загорание, выявить указанные следы, зафиксировать это в протоколе осмотра, а в дальнейшем использовать при обосновании версии о причине пожара. Что касается горючего вещества, способного загореться от перегрева при трении, то при его установлении следует руководствоваться в основном принципами, применяющимися при отработке версий о возникновении пожаров через стадию тлеющего горения. Подробно этот вопрос будет рассмотрен в следующей теме. В 80-х годах на Ленинградском производственном объединении "Пигмент" произошел пожар. Горение происходило в цехе приготовления масляных красок, а началось оно, как показали многочисленные свидетели, в зоне, где стоял смеситель краски и насос, который качал готовую краску на участок расфасовки. Специалисты, осматривавшие агрегат после пожара, решили выяснить причину аварийного режима работы насоса. Насос разобрали. Вал насоса вращался на двух подшипниках. Казалось бы, после пожара оба подшипника должны были иметь примерно одинаковые термические поражения. Тем не менее, один был в относительно хорошем, исправном состоянии и вращался, а другой был заклинен, имел признаки высокотемпературного нагрева (цвета побежалости по корпусу). Вал проворачивался во внутренней обойме этого подшипника и имел явную выработку в месте вращения в обойме. Сравнение двух подшипников - одинаковых деталей побывавшего на пожаре устройства - дает возможность констатировать, что причиной пожара явилось тепловыделение при трении в зоне заклинившего подшипника. Трение и нагрев вращающегося высокооборотного вала привели, в конечном счете, к воспламенению перекачиваемой насосом краски. 2.5. Механические и тепловые искры и анализ их причастности к возникновению пожара. Особенностью искр является то, что они не имеют внешних источников пополнения энергии, в отличие от нагретых поверхностей электроприборов и проводов или нагретых трущихся поверхностей, энергия которых пополняется, пока электросеть находится под напряжением или пока трущиеся детали приводятся в движение механизмами. Поэтому зажигающая способность искр определяется только их 33 собственными свойствами, той мощностью, которую они получают при образовании или, иногда, той возможностью увеличения мощности, которая определяется химическим составом материала искры. Искра пожароопасна, если она обладает температурой и запасом энергии достаточными для возгорания горючих веществ. В частности, уже рассматривавшиеся в предыдущем разделе искры расплавленного никеля, образующиеся при дуговом разряде между электродами лампы накаливания. Имеют при образовании очень высокую температуру, около 1500-2200 оС. Однако из-за их преимущественно небольшого размера они обладают малой мощностью и слабой воспламеняющей способностью. Обычно, несмотря на высокую температуру, механические искры малой массы также способны отдавать сгораемым материалам незначительное количество энергии, и, в связи с этим, характеризуются малым временем охлаждения до пожаробезопасных температур 200-250 оС. Практически, искры диаметром 0,35 мм, а это средний размер механических искр, имеют время охлаждения до указанной температуры около 5 сек. Все-таки механические искры - достаточно распространенные источники зажигания. Они образуются при взаимодействии двух материалов при трении или ударе. В связи с этим, механические искры можно подразделить на искры ударные и искры трения. По способности увеличения энергии после своего образования искры разделяют на искры пассивные и искры активные. При трении материалов друг о друга микронеровности на их поверхности подвергаются значительной пластической деформации. Точечное нагревание обеих поверхностей и срезание частичек материала в этих микрозонах приводит к образованию искр трения. Удар представляет собой динамический, резкий контакт двух элементов. При этом происходит выделение теплоты в результате трения, а оторвавшиеся частички образуют ударную искру (УИ). Размеры искр трения и удара достигают 0,1-0,5 мм. Относительно воспламеняющей способности механических искр из специальной литературы известно следующее: 1) воспламеняющая способность искр возрастает по мере роста энергии удара; 2) воспламеняющая способность искр трения больше, чем искр удара; 3) повышение скорости перемещения объектов относительно друг друга при трении в пределах до 100 м/сек. повышает воспламеняющую способность образующихся искр; 4) особенно большой воспламеняющей способностью обладают искры, образующиеся при шлифовке углеродистых сталей; 5) особенно опасно с пожарной точки зрения сочетание удара и трения. 6) возможность воспламенения существенно зависит от состава воспламеняющейся смеси. Решающую роль играет количество кислорода в смеси. Отработка версии о возникновении пожара от механических искр начинается с установления наличия в очаговой зоне процесса, приводящего к возникновению искр. В промышленных условиях возникновение искр возможно, в частности: 1) при работе промышленного оборудования в результате его перегрузки, ударов движущихся частей о неподвижные; 2) при попадании в механизмы посторонних предметов, металлических деталей, камней и т.п. (такое возможно в мешалках, мельницах, вентиляторах - посторонние предметы могут оказаться в сырье или образоваться при поломках и повреждениях оборудования); 3) при использовании ненадлежащих инструментов для выполнения различных работ. 34 Пассивные искры могут иметь высокую температуру, которая, все же, ограничивается точками плавления материалов твердых тел, участвующих в соударении. Их температура максимальна в начале образования и быстро снижается во время существования частиц. Поэтому воспламенение такой искрой может осуществиться лишь за короткий промежуток времени при попадании на соответствующие материалы, способные к быстрому воспламенению или склонные к тлению. Наибольшую опасность представляют активные искры (пирофорные). В этих искрах происходит энергичное окисление раскаленных частиц в воздухе (например, частиц алюминия и магния). Их температура может достигать значений 2000 оС и более (и даже выше, если искры попадают в среду с повышенным содержанием кислорода), следовательно, они могут поджигать почти любые газопаровоздушные и пылевоздушные смеси, способные к воспламенению. Правда, само образование таких искр маловероятно в связи с относительной мягкостью указанных металлов. Более вероятно образование активных искр из чрезвычайно распространенных в промышленности углеродистых низколегированных сталей. В этом случае, активным элементом искр являются частички углерода. Отметим, что при соударении или трении со сталью металлов, имеющих более низкую, чем сталь температуру плавления, искрообразование обычно не происходит. Например, при соударении латуни и чистой стали, искр не образуется, в то время как при ударе стали о сталь, искры могут образовываться в значительном количестве. Однако, очень опасные искры могут образоваться при соударении алюминия со ржавой сталью. При этом может возникнуть термитная реакция. Такое явление может наблюдаться, скажем, если ударить твердым предметом по ржавому железному прутку, покрытому алюминиевой краской. Следующим этапом отработки версии о причастности к возникновению пожара механических искр является установление горючей среды, воспламенившейся от искры. Вещества и материалы, практически способные загореться от механических искр, можно разделить на три группы: 1) смеси с воздухом и кислородом горючих газов, паров, пылей, например: газы (окись углерода, метан, водород, ацетилен); пары (диэтилового эфира, ацетона, этилена, метанола); пыли (титановая, циркониевая, магниевая, алюминиевая, пыль серы). 2) материалы, склонные к тлению; 3) некоторые другие вещества и материалы в условиях повышенного содержания кислорода. Отработка версии о возникновении пожара от тепловых искр. Распространенным источником зажигания являются тепловые искры. Тепловые искры по своим размерам часто существенно превышают размеры механических искр. Этим определяется их более высокая пожарная опасность, поскольку энергосодержание в них существенно выше. Процессами, приводящими к образованию тепловых искр являются: 1) электросварочные работы (образуется большое количество искр в виде расплавленных или раскаленных твердых частиц металла, окалины, флюса, способных разлетаться на большие расстояния): 2) стационарные и подвижные котельные и другие специальные установки (образуются искры в виде горящих частиц сажи, топлива или накаленных кусочков окалины); 3) аналогичные искры могут образоваться в дымовых трубах локомотивов и пароходов, правда, при использовании жидкого топлива эта опасность сравнительно мала, хотя и не исключена полностью. 4) дымовые трубы отопительных печей (в том числе сельских бань), плит, водогреев, самоваров, а также открытые очаги (костры); 5) двигатели внутреннего сгорания. 35 При отработке версии о возможности возникновения пожара от тепловых искр необходимо рассматривать сочетание наличия этих процессов и соответствующих пожароопасных материалов или сред, например, скопление твердых горючих материалов, парогазовоздушных сред соответствующей концентрации. В качестве примера приведем пожар, произошедший на ледоколе "Василий Прончищев" в Архангельском морском торговом порту в январе 1989 года. Ледокол отошел от причала в 9 час. 30 мин., а в 10 час. 05 мин. члены экипажа увидели дым и пламя из трубы вентиляции, выходящей из помещения главного дизельгенератора (ГДГ). В результате пожара погибли три человека, находившиеся в помещении ГДГ на момент пожара. Людей вынесли оттуда уже без признаков жизни, а горение было ликвидировано путем герметизации помещения и подачи средств газового тушения. Осмотр места пожара показал, что очаг пожара действительно расположен в данном помещении, в месте установки ГДГ. Крышка верхнего картера ГДГ была пробита, края пробоины вывернуты наружу (рис. 1). Окрашенные поверхности окружающих конструкций обгорели, пластмассовые светильники оплавились; на конструкциях вокруг ГДГ имелась копоть и капли масла, выброшенного из дизельгенератора. При разборке ГДГ обнаружилось разрушение поршневой группы десятого цилиндра первого ГДГ; были найдены и остатки шатуна цилиндра (рис.1). Результаты осмотра места пожара позволили реконструировать произошедшие события следующим образом. При работе дизель-генератора по неизвестной причине (возможно, это был заводской брак или усталостные напряжения в металле) произошло разрушение шатуна цилиндра. Отлетевшие при этом куски шатуна пробили корпус генератора и вылетели наружу. Разгерметизация генератора сопровождалась выбросом содержащегося в нем масла М10Б2, а также дизельного топлива за счет разрушения топливопровода. Удар колоссальной силы шатуна о корпус, разрушивший последний, неминуемо должен был привести к образованию ударных искр, которые и явились, вероятнее всего, источником зажигания. Рис. 1 Последствия аварии главного дизельного генератора на ледоколе «Василий Прончищев» 1 – корпус дизель-генератора; 2 – пробоина в корпусе; 3 – остатки разрушенного шатуна. Горючей средой в данном случае стала аэровзвесь (облако) мельчайших частичек масла и дизтоплива, образовавшаяся при их выбросе под давлением из корпуса генератора. Такого рода аэровзвеси представляют пожарную опасность значительно большую, нежели нераспыленное масло и дизтопливо. Энергии механической искры вполне 36 достаточно для их зажигания. Выделение тепла при сжатии газов Значительное количество тепла выделяется при сжатии газов в результате межмолекулярного движения. Неисправность или отсутствие системы охлаждения компрессоров может привести к их разрушению при взрыве. Нагревание газа при адиабатическом сжатии объясняется тем, что во время сжатия над газом производится работа, которая идёт на увеличение его внутренней энергии. А так как внутренняя энергия идеального газа зависит только от температуры, то это увеличение внутренней энергии проявляется в повышении его температуры - средней кинетической энергии неупорядоченного движения молекул. На микроскопическом уровне это означает, что когда поршень сжимает газ, скорость, с которой молекула отразится от поршня, будет больше её начальной скорости. Поэтому при отражении от поршня она получит дополнительную энергию, которая постепенно перераспределится между всеми молекулами газа за счёт их взаимных столкновений. Сжатие газов широко применяют в технологических процессах транспортировки газов, при производстве этилового спирта из этилена, где Р раб = 10 МПа (100 ат), полиэтилена методом высокого давления, где Р раб = 150-200 МПа (1500—2000 ат), при получении сжатого воздуха и т. п. Сущность нагревания газов при сжатии в компрессорах заключается в том, что в результате изменения (уменьшения) первоначального объема газообразных тел затрачивается механическая энергия на преодоление межмолекулярных сил трения (на нарушение динамического равновесия между силами гравитационного и электромагнитного полей). Вследствие этого выделяется тепло, которое расходуется на нагревание сжимаемого газа и самого компрессора. Основными причинами перегрева газов и компрессоров являются: • нарушение материального баланса (уменьшение расхода газа в системе или увеличение подачи компрессора) ; • снижение интенсивности отвода тепла из зоны сжатия (уменьшение расхода или полное прекращение подачи хладоагента в холодильники, подача хладоагента с завышенной температурой, загрязнение теплообменной поверхности холодильников). Предупреждение перегрева компрессоров при сжатии газов: • разделение процесса сжатия газов на несколько ступеней, если по условиям технологии требуется 4 - 5-кратное сжатие; • устройство систем охлаждения газа на каждой ступени сжатия; • установка предохранительного клапана на нагнетательной линии за компрессором; • автоматический контроль и регулирование температуры сжимаемого газа путем изменения расхода охлаждающей жидкости, подаваемой в холодильники; • оборудование автоматической системой блокировки, обеспечивающей отключение компрессора в случае увеличения давления или температуры газа в нагнетательных линиях; • очистка теплообменной поверхности холодильников и внутренних поверхностей трубопроводов от нагаромасляных отложений. 2.6. Статическое электричество и анализ его причастности к возникновению пожара. Электризация диэлектриков трением может возникнуть при соприкосновении двух 37 разнородных веществ из-за различия атомных и молекулярных сил. При этом происходит перераспределение электронов с образованием на соприкасающихся поверхностях электрических слоёв с противоположными знаками электрических зарядов. Полученная разность потенциалов соприкасающихся поверхностей зависит от ряда факторов — диэлектрических свойств материалов, значения их взаимного давления при соприкосновении, влажности и температуры поверхностей этих тел, климатических условий. При последующем разделении этих тел каждое из них сохраняет свой электрический заряд, а с увеличением расстояния между ними за счет совершаемой работы по разделению зарядов, разность потенциалов возрастает и может достигнуть десятков и сотен киловольт. Накопители минус заряда - полиэтиленовые пакеты, полистирольный пенопласт, человеческое тело при хождении по шерстяному ковру, пластмассовая расческа. Накопители плюс заряда - сухая полиуретановая монтажная пена, если её сжать рукой, волосы при расчесывании пластиковой расческой. Когда человек, тело которого наэлектризовано, дотрагивается до проводника накопленный заряд разряжается, а человек получит легкий удар током. Электростатический разряд происходит при очень высоком напряжении и чрезвычайно низких токах. Простое расчесывание волос в сухой день может привести к накоплению статического заряда с напряжением в десятки тысяч вольт, однако ток его освобождения будет настолько мал, что его зачастую невозможно будет даже почувствовать. Именно низкие значения тока не дают статическому заряду нанести человеку вред, когда происходит мгновенный разряд. С другой стороны такие напряжения могут быть опасны для элементов различных электронных приборов - микропроцессоров, транзисторов и т.п. Поэтому при работе с радиоэлектронными компонентами рекомендуется принимать меры по предотвращению накопления статического заряда При отработке версии о возникновения пожара от статического электричества прежде всего необходимо убедиться в наличии на месте пожара процесса, приводящего к накоплению зарядов статического электричества К процессам, сопровождающимся возникновением статического электричества, относятся: 1) движение газонефтяной смеси в стволе скважины; 2) транспортировка жидких диэлектриков по трубопроводам; 3) заполнение или опоражнивание резервуара нефтепродуктами; 4) свободное падение струи или бурное перемешивание нефтепродуктов; 5) производство резинового клея в клеемешалках (разряды не могут перейти на заземленный корпус, т.к. на внутренней поверхности корпуса образуется сухая пленка клея); 6) промазка резиновым клеем хлопчатобумажных, капроновых и вискозных тканей на промазочных машинах; 7) работа ткацких, прядильных станков (при движении нити по металлической поверхности); 8) движение бумаги (на бумагоделательных машинах, в типографиях, в светокопировальных машинах); 9) производство различных видов пластмасс; 10) движение газов по воздуховодам (особенно, если в газе имеются взвешенные твердые частицы); 11) работа с промывочными жидкостями; 12) споласкивание обтирочных материалов в промывочной жидкости; 13) отжимание обтирочных материалов; 14) эксплуатация ременных трансмиссионных передач; 38 15) ношение одежды из капрона, нейлона, лавсана, шелка. В пневмотранспорте электризация транспортируемых частиц происходит на всем протяжении линии, а разряд - в емкостях (бункерах, циклонах и др.), где вследствие оседания частиц резко увеличивается объемная плотность зарядов, что приводит к увеличению напряженности электрического поля до высоких значений. После выявления процесса или явления, способного привести к образованию статического электричества необходимо выявить наличие горючего материала, способного воспламениться от его разрядов. Средой, способной воспламениться от разрядов статического электричества является газопаровоздушная или пылевоздушная смесь в концентрации, соответствующей пределам воспламенения. Вероятность возгорания очень велика на полиграфических и других предприятиях, где используются легковоспламеняющиеся растворители. В опасных зонах наиболее распространенными источниками возгорания являются незаземленное оборудование и подвижные проводники. Если на операторе, находящемся в опасной зоне, надета спортивная обувь или туфли на токонепроводящей подошве, существует риск, что его тело будет генерировать заряд, способный спровоцировать возгорание растворителей. Незаземленные проводящие детали машин также представляют опасность. Способность разряда провоцировать возгорание зависит от многих переменных факторов: • типа разряда; • мощности разряда; • источника разряда; • энергии разряда; • наличия легковоспламеняющейся среды (растворителей в газовой фазе, пыли или горючих жидкостей); • минимальной энергии воспламенения (МЭВ) легковоспламеняющейся среды. Типы разряда Существует три основных типа – искровой, кистевой и скользящий кистевой разряды. Коронный разряд в данном случае во внимание не принимается, т.к. он отличается невысокой энергией и происходит достаточно медленно. Коронный разряд чаще всего неопасен, его следует учитывать только в зонах очень высокой пожаро- и взрывоопасности. Искровой разряд В основном он исходит от умеренно проводящего, электрически изолированного объекта. Это может быть тело человека, деталь машины или инструмент. Предполагается, что вся энергия заряда рассеивается в момент искрения. Если энергия выше МЭВ паров растворителя, может произойти воспламенение. Кистевой разряд Кистевой разряд возникает, когда заостренные части деталей оборудования концентрируют заряд на поверхностях диэлектрических материалов, изоляционные свойства которых приводят к его накоплению. Кистевой разряд отличается более низкой энергией по сравнению сискровым и, соответственно, представляет меньшую опасность в отношении воспламенения. Скользящий кистевой разряд Скользящий кистевой разряд происходит на листовых или рулонных синтетических материалах с высоким удельным сопротивлением, имеющих повышенную плотность заряда и разную полярность зарядов с каждой стороны полотна. Такое явление может быть спровоцировано трением или распылением порошкового покрытия. Эффект сравним с разрядкой плоского конденсатора и может представлять такую же опасность, 39 как искровой разряд. Источник и энергия разряда. Величина и геометрия распределения заряда являются важными факторами. Чем больше объем тела, тем больше энергии оно содержит. Острые углы повышают мощность поля и поддерживают разряды. Если объект, имеющий энергию, не очень хорошо проводит электрический ток, например, человеческое тело, сопротивление объекта будет ослаблять разряд и понижать опасность. Для человеческого тела существует эмпирическое правило: считать, что любые растворители с внутренней минимальной энергией воспламенения менее 100 мДж могут воспламениться несмотря на то, что энергия, содержащаяся в теле, может быть выше в 2 – 3 раза. Минимальная энергия воспламенения растворителей и их концентрация в опасной зоне являются очень важными факторами. Если минимальная энергия воспламенения ниже энергии разряда, возникает риск возгорания. Иногда, в случае повышенного содержания кислорода (например, в медицинской барокамере) от статического электричества могут воспламениться твердые горючие материалы. Следующими шагами при отработке данной версии являются выяснения условий, при которых произошел пожар. При предположении, что причиной пожара был электростатический разряд, необходимо проверить: 3) заземление изолированных проводников; 4) влажность и степень ионизации воздуха (электрические разряды могут взаимно нейтрализоваться вследствие некоторой электропроводности влажного воздуха или его ионизации;при влажности воздуха более 85 % статическое электричество практически не возникает); 5) характер возникновения горения от разрядов статического электричества очень динамичный, сопровождается вспышкой или взрывом. Атмосферное электричество. В результате движения воздушных потоков, насыщенных водяными парами, образуются грозовые облака, являющиеся носителями статического электричества. Электрические разряды образуются между разноименными заряженными облаками или, чаще, между заряженным облаком и землей. При достижении определенной разности потенциалов происходит разряд молнии между облаками или на земле. К разрядам атмосферного электричества относятся: • Прямые удары молнии. Опасность прямого удара молнии состоит в контакте горючей среды с каналом молнии, температура в котором достигает 2000оС при времени действия около 100 мкс. От прямого удара молнии воспламеняются все горючие смеси. • Вторичные проявления молнии - искровые разряды, возникающие в результате индукционного и электромагнитного влияния атмосферного электричества на производственное оборудование, трубопроводы и строительные конструкции. Энергия искрового разряда превышает 250 мДж и достаточна для воспламенения некоторых горючих веществ (с минимальной энергией зажигания 0,25 Дж). Занос высокого потенциала в здание происходит по металлическим коммуникациям не только при их прямом поражении молнией, но и при расположении коммуникаций в непосредственной близости от молниеотвода. При несоблюдении безопасных расстояний между молниеотводом и коммуникациями, энергия возможных искровых разрядов достигает значений 100 Дж и больше. То есть достаточна для загорания практически всех горючих веществ. 40 Тема 3. Отработка версии о возникновении пожара в результате проявления процессов самовозгорания 3.1. Особенности развития пожаров, начинающихся со стадии тлеющего горения. 3.2. Анализ причастности к возникновению пожара тлеющих табачных изделий. 3.3. Версии о возникновении пожара в результате протекания процессов самовозгорания. 3.1. Особенности развития пожаров, начинающихся со стадии тлеющего горения. Иногда, особенно в прежние годы источники зажигания малой мощности принято было называть низкокалорийными. Однако, калория - это единица измерения энергии, а зажигающая способность определяется не столько энергией потенциального источника зажигания, сколько количеством этой энергии, выделяемым в единицу времени, т.е. мощностью. Среди источников зажигания малой мощности лидирующее место по количеству возникающих пожаров занимают тлеющие табачные изделия, или попросту говоря окурки. Вообще, тлеющее горение - это обязательная стадия при возникновении пожара от источников зажигания малой мощности (ИЗММ). Впоследствии эта стадия может перейти или не перейти в стадию пламенного горения. Тление представляет собой низкотемпературное диффузионное горение пористого слоя твердых горючих материалов (или жидких горючих материалов на твердых носителях), не сопровождаемое появлением открытого пламени. Как и при отработке иных версий о причине пожара, в версии о маломощном источнике зажигания необходимо отыскать сам источник зажигания. Однако при отработке данной версии на первый план выходит поиск специфического горючего материала, который мог бы от данного источника загореться. Поэтому, важнейшими задачами расследования пожара при наличии источника зажигания малой мощности являются: 1) установление источника зажигания; 2) выявление материалов, способных к тлеющему горению; 3) установление условий, при которых возможен процесс тления; 4) выяснение динамики развития горения и возможности перехода от тления к пламенному горению. В случае тлеющего табачного изделия первая стадия работ отпадает, поскольку искать на месте пожара тот самый окурок, от которого началось горение занятие бессмысленное (хотя некоторые учебники криминалистики и советуют это делать). Теплота сгорания горючих материалов в режиме тления реализуется не полностью, в связи с этим, опасность тления как такового с точки зрения теплового воздействия существенно ниже, чем при пламенном горении. С другой стороны, неполное сгорание материалов при тлении является причиной образования значительного количества продуктов неполного окисления, являющихся, как правило, более токсичными, по сравнению с высшими окислами, а также способными к дальнейшему горению уже в виде газовоздушных смесей. При этом возникают опаснейшие вторичные процессы на пожаре, такие, как пробежка пламени, общая вспышка, могущие привести и к образованию вторичных очагов горения. Часто такие пожары сопровождаются взрывами. Наличие на месте пожара двух очагов горения не всегда является признаком поджога. Вторичный очаг может, в частности, возникнуть и от воспламенения газовоздушной смеси продуктов неполногосгорания с воздухом. И это обстоятельство 41 необходимо обязательно учитывать при расследовании пожаров, в особенности, если в динамике пожара выявляется стадия тления. Еще одна опасность тлеющего горения заключается в его относительной скрытности. И если до возникновения пожара тление может проявиться в виде дыма или запаха, о чем необходимо узнать при опросе очевидцев, то сразу после пожара такие факторы уже не очень-то обращают на себя внимание. Между тем, часто возможно продолжение тлеющего горения после, казалось бы, полной ликвидации пожара, в особенности в балках междуэтажных перекрытий, во внутренних частях деревянных стен. Это может привести к вторичному пожару, а при расследовании такого случая снова может напроситься вывод о поджоге. Выявление материалов, способных к тлению. Решающим фактором, определяющим возможность возникновения пожара через стадию тления, являются способность к тлению материала, оказавшегося в контакте с маломощным источником зажигания. Только пористые материалы, которые при нагревании образуют твердый углистый остаток могут претерпевать самостоятельно поддерживаемое тлеющее горение. Круг веществ, способных к тлению весьма широк: торф, угольная пыль, древесные опилки, сено, травяная мука, отруби, мучная пыль, многие ткани и другие текстильные изделия (ленты, шнуры и т.д.), бумага, табак и табачные изделия, некоторые теплоизоляционные материалы, прокладочные материалы (например, пенополиуретан основной компонент современной мягкой мебели), вата, бумага, древесноволокнистые плиты. Некоторые виды горючих материалов способны как к тлению, так и к пламенному горению, другие могут тлеть, но не способны устойчиво пламенно гореть или наоборот. Кроме природы материала, способность к тлению очень существенно определяется его структурой (пористостью). Практически невероятной следует считать версию о возникновении пожара через стадию тления от маломощного источника зажигания непокрытой поверхности деревянного стола или пола, крыши, покрытой рубероидом или пола, покрытого поливинилхлоридным линолеумом. А вот окурок, попавший в древесную щепу или опилки, может привести к их тлению. Рассмотрим некоторые материалы, особо склонные к тлению. Слои мелкодисперсных горючих материалов. Такого рода материалы, например, древесные опилки, сухой торф и др., весьма склонны к тлению. Существует минимальная толщина слоя, меньше которой материал не склонен к распространению тления из-за большой поверхности теплоотвода. Эта характеристика существенно уменьшается при продувке материала воздухом. Д. Драйздейл указывает, что сосновые опилки диаметром 1 мм, при скорости воздуха 2 м/сек. имеют критическую толщину слоя - 2 мм; при скорости воздуха 1 м/сек. - 10 мм; при отсутствии движения воздуха - 30 мм. У пробковых опилок диаметром 0,5-3,6 мм критическая толщина слоя составляет 12-96 мм. При толщине слоя опилок меньше указанных значений тление не происходит. Данное обстоятельство, как показывает практика, иногда оказывается существенным при анализе версий о возникновении горения и возможности его распространения по слою пыли, опилок и тому подобных материалов. Верхнего предела высоты слоя непрерывно тлеющего мелкодисперсного материала, по-видимому, не существует. Целлюлозные материалы. Чистая целлюлоза мало склонна к тлению. Гораздо больше склонны к этому хлопок и вискоза. Латексная резина. Легко поддается тлеющему горению. При этом выделяется большое количество горючих летучих компонентов. Д. Драйздел упоминает о взрывах складов с военным имуществом в Лондоне, произошедших в результате накопления газообразных горючих продуктов пиролиза, образовавшихся в результате длительного тления матрацев с латексной резиной. 42 Кожи. Кожи растительного дубления, производимые по старинным технологиям, не тлеют. Кожи хромового дубления, прошедшие обработку соответствующими химреактивами, тлеют. Это обстоятельство приводило к неоднократным загораниям на кожевенных предприятиях. Пенополиуретаны (ППУ). Мягкие ППУ, используемые, в частности, при изготовлении мягкой мебели, способны к тлению. Одни сорта тлеют в изолированных условиях. Другие - только в контакте с тлеющими материалами. Пенофенолпласты. Эти материалы подвергаются процессу, называемому тлеющим гниением. Возникнув от источника зажигания малой мощности (например, окурка), он может продолжаться до тех пор, пока процессом не будет охвачен весь образец. Дым при этом почти не образуется, а летучие газообразные продукты распада обладают приятным антисептическим запахом, что затрудняет раннее обнаружение таких пожаров. Выявление возможности осуществления условий, необходимых для тлеющего горения. Для устойчивости тлеющего горения, помимо пористости материала, должны быть выполнены, по крайней мере, два условия: 1) достаточно высокая скорость подвода окислителя к зоне реакции; 2) малые теплопотери из зоны реакции. Эти два условия вроде бы противодействуют друг другу. В самом деле, активная аэрация способствует увеличению теплоотвода. Значит, условия для тления могут реализовываться в достаточно специфичных случаях. Сочетание указанных условий может осуществляться в краевых зонах соприкосновения различных предметов, один из которых (или оба) склонны к тлеющему горению. Это могут быть щели между спинкой и сидением кресла, обрывки бумаги в мусорной корзине и т.п. Особый случай составляет тление горючих жидкостей. Жидкость в массе своей не способна к гетерогенному горению. Однако если горючая жидкость пропитала жесткий пористый материал, то она становится способной к тлению. Примером может служить теплоизоляция (обшивка) вокруг трубопроводов, по которым движется жидкость при различных высокотемпературных процессах в химических установках и на нефтеперерабатывающих заводах. Обычно материал обшивки является несгораемым, но в случае неисправности трубопровода, при слабой утечке горючей жидкости изоляционный материал пропитывается ею. При определенных условиях такой материал может самовоспламениться или начать тлеть от маломощного источника зажигания. Условия тления, при этом, следующие: 1) жидкость должна быть недостаточно летуча, чтобы не происходило ее быстрого испарения; 2) обшивка должна быть достаточно пористой, позволяющей кислороду свободно соприкасаться с поверхностью впитываемой жидкости; 3) утечка должна проходить не настолько быстро, чтобы заполнить все поры материала обшивки, исключив тем самым возможность проникновения кислорода между порами. Пожары такого рода могут развиваться незаметно в течение длительного времени и обнаруживаются только, когда утечка увеличивается до таких размеров, что вся обшивка вспыхивает. Выяснение динамики процесса тления. Скорость и температура тления. Переход от тления к пламенному горению. Существует несколько эмпирических закономерностей, касающихся скорости распространения тления: • Скорость распространения тления вверх имеет тенденцию превосходить скорость распространения в горизонтальном направлении. 43 • Скорость тления возрастает с увеличением концентрации кислорода. • Скорость тления уменьшается с увеличением влажности материала. Температура тления в 2-2,5 раза ниже обычных температур диффузионного горения твердых горючих на воздухе. Ни в одном из экспериментов не зафиксирована температура тления, превышающая 600 оС. Обычно, она находится в пределах 150-400 оС, редко 500 оС. Пламенное горение может установиться на поверхности твердого вещества лишь в том случае, если скорость выделения летучих продуктов превзойдет определенную критическую скорость. Для достижения температур, необходимых для этого требуется большое количество времени. Обычно это составляет не менее 4-5 часов. Тление указанных выше материалов может возникнуть не только от маломощных, но и от относительно мощных источников зажигания, например искр и раскаленных частиц сварки, контакта с нагретой поверхностью, воздействия открытого огня. Тление может начаться в результате самовозгорания. Наконец, стадией тления может в условиях недостатка кислорода закончиться пламенное горение. Таким образом, тление возможно и без маломощного источника зажигания, а вот обратный ход событий, то есть возникновение пожара от маломощного источника зажигания без тления, как промежуточного процесса перед пламенным горением, произойти не может. 3.2. Анализ причастности к возникновению пожара тлеющих табачных изделий. Одним из распространенных тепловых источников возникновения пожара является тлеющее табачное изделие. Наибольшее количество пожаров по этой причине происходит в жилых домах, квартирах, бытовых, производственных и складских помещениях, в местах применения твердых горючих материалов. Пожары от тлеющих табачных изделий характеризуются длительным временем развития и часто происходят в первую половину ночи, причем гибель людей в этом случае наступает не от термических повреждений, а от отравления продуктами тления. Тлеющие табачные изделия относятся к маломощным источникам зажигания. Их пожарная опасность определяется температурой и временем тления. Температура в зоне тления табачных изделий и их тлеющая способность зависят от теплофизических свойств табака и бумаги, а также от интенсивности подвода окислителя к зоне тления. Способность бумаги к тлению определяется её пористостью, которая определяется содержанием в ней льняного волокна. Чем больше льняного волокна, тем лучше тлеющая способность. Сигареты высшего качества и сорта изготавливаются из высокотлеющей бумаги, содержащей до 100% льняного волокна, и обладают хорошей тлеющей способностью. Такие табачные изделия имеют длительность тления в пределах 18-27 мин. Сигареты второго сорта и папиросы первого сорта менее склонны к этому процессу и тлеют всего 4-5 мин. Тление табачных изделий изготовленных с применением слаботлеющей бумаги, как правило, самопроизвольно прекращается. Температура в месте контакта тлеющих табачных изделий с твердыми горючими материалами достигает 400-540 оС, а тепловой поток от тлеющей сигареты составляет 6,713,3 Вт. С одной стороны, приведенные теплофизические показатели свидетельствуют о возможности возникновения горения. Например, температура воспламение большинства сортов древесины составляет 240-260 оС, а температура самовоспламенения – около 400 оС. Однако,Продолжительность теплового воздействия от максимальной температуры до 300 оС в месте контакта тлеющего табачного изделия с материалом составляет 2-4 минуты. При этом выделяется 800-3200 Дж. Этого тепла достаточно для нагрева до появления первых признаков тления только пористых материалов, обладающих хорошими 44 тлеющими свойствами и явно мало для того, чтобы прогреть монолитную древесину и обеспечить необходимую для воспламенения концентрацию горючих паров. К материалам, не обладающим склонностью к возгоранию от тлеющих табачных изделий, относятся плотные массивные изделия, а также термопластичные полимеры. Причастность тлеющего табачного изделия к возникновению пожара устанавливается: 1) путем исключения других версий; 2) по наличию комплекса условий, необходимых и достаточных для возникновения горения от данного источника; 3) по характерной для источников малой мощности динамике развития горения; 4) по наличию характерных признаков низкотемпературного пиролиза (тления) на окружающих конструкциях и предметах. С достаточной уверенностью можно говорить о данной причине, как наиболее вероятной, только в случае положительного ответа, по крайней мере, по первым трем, а еще лучше - по всем четырем пунктам. Условия, необходимые и достаточные для возникновения горения от тлеющего табачного изделия сводятся к следующему. Зажигающая способность тлеющего табачного изделия зависит от его положения на материале. При нахождении источника зажигания внутри материала, то есть при заглублении, на элементарную площадку поверхности материала воздействует большее количество тепла, чем при нахождении его на поверхности, так как в первом случае все тепло расходуется на нагревание материала и его возгорание. Оказывает влияние на зажигающую способность тлеющих табачных изделий и воздействие воздушного потока. Приток воздуха в зону тления приводит к повышению температуры тления, в том числе и в месте соприкосновения источника с горючим материалом. Характерная для маломощных источников динамика пожара проявляется в, как правило, достаточно длительном периоде скрытого развития. Обычно от момента занесения источника до возникновения пламенного горения проходит 3-4 ÷ 6 часов, а иногда 12 часов и более. В этом существенное отличие от пожаров, вызванных достаточно мощным источником зажигания, например электрической дугой, и уж, тем более, от поджогов с применением инициаторов горения. Таким образом, если достаточно интенсивное горение обнаружено через 10-20 минут после того, как люди покинули помещение, возникновение горения от тлеющего табачного изделия очень маловероятно. Вялотекущий процесс тления может продолжаться сутками. Известен случай, когда на одном из предприятий цех закрыли и опечатали 30 апреля, а горение обнаружили утром 5 мая (т.е. через 5 суток), когда после праздников персонал пришел на работу. Горение происходило в выгородке, где сидели мастера цеха, на площади 2-3 квадратных метра, в зоне, где стоял двухтумбовый письменный стол. От стола остались практически только ножки, при этом, однако, на двух столах, стоящих в метре от него, лишь потемнело лаковое покрытие. Стало ясно, что пламенного горения в данном случае не было, стол просто истлел. Источником зажигания явился, вероятнее всего, непотушенный окурок, оставленный перед праздником внутри стола, в одном из ящиков (на производстве было категорически запрещено курить и окурки прятали в стол). Материалы, склонные к тлению, в столе имелись в избытке. Характерные следы тления на конструкциях и предметах. Промежуточной стадией перед возникновением пламенного горения от источника зажигания малой мощности является стадия тления. Происходит оно в небольшой по размеру, локальной зоне и если продолжается в течение более-менее значительного времени, то возникают достаточно глубокие термические поражения (обугливание, выгорания) в локальной, четко выраженной зоне. Тепловое воздействие при тлении на 45 конструкции и предметы, расположенные вне очаговой зоны, при этом минимальное, поэтому их термические поражения могут быть значительно менее выражены. Такие зоны могут проявляться на сгораемых покрытиях пола и стен, если тлеют насыпанные на них или рядом с ними материалы, на матраце или сидении кресла, на которые уронили сигарету. Если пожар не запущен, то выгоревшая зона имеет при этом четко очерченный контур, с хорошо выраженной границей горевшего и негоревшего материала. На окружающих предметах, даже близко расположенных, признаки термических поражений слабо выражены или их нет вообще. При развившемся пожаре эти признаки частично нивелируются, сглаживаются, но до определенного времени все же выявляются визуальным осмотром. Инструментальные методы для установления причастности источника зажигания малой мощности к возникновению пожара, к сожалению, на сегодня очень ограничены. В арсенале эксперта имеется лишь возможность выявления зон тления (низкотемпературного пиролиза) методами исследования электросопротивлени обугленных остатков древесины и полимерных материалов. 3.3. Версии о возникновении пожара в результате протекания процессов самовозгорания. Самовозгорание - возникновение горения в результате самонагревания горючих твердых материалов, вызванного самоускорением в них экзотермических реакций. Самовозгорание возможно в случаях, когда тепловыделение в ходе реакций больше теплоотвода в окружающую среду. Самовозгорание и самовоспламенение по физической сущности сходны и различаются лишь видом горения. Самовоспламенение возникает только в виде пламенного горения. Развитие самовозгорания следует рассматривать, как проявление двух существенно отличающихся друг от друга этапов. Этап накопления тепла, когда горения еще не происходит, и этап собственно горения, которое часто проходит стадию тления. (Часто, но не всегда, в отличие от возникновения горения от маломощного источника зажигания). Первый этап будем называть инициацией, или, поскольку отсутствует внешний источник зажигания, этапом зарождения источника зажигания. Начало самовозгорания характеризуется температурой самонагревания (T сн ), представляющей собой минимальную в условиях опыта температуру, при которой обнаруживается тепловыделение. При достижении в процессе самонагревания определенной температуры, называемой температурой самовозгорания (T своз ), возникает горение материала, проявляющееся либо тлением, либо пламенным горением. В последнем случае T своз адекватна температуре самовоспламенения (T св ), под которым понимают возникновение горение азов и жидкостей при нагревании до некоторой критической температуры. В принципе самовозгорание и самовоспламенение по физической сущности сходны и различаются лишь видом горения. Самовоспламенение возникает только в виде пламенного горения. Процессы, происходящие при самовозгорании образцов горючего материала, изображены на рисунке 14. При температурах до T сн (напр., T 1 ) материал нагревается без изменений (тепловыделение отсутствует). При достижении T сн в материале происходят экзотермические реакции. Последние в зависимости от условий накопления теплоты (масса материала, плотность упаковки его атомов и молекул, продолжительность процесса и т.д.) могут после периода небольшого самонагревания по исчерпании компонентов материала, способных саморазогреваться, завершиться охлаждением образца до начальной температуры термостата (кривая 1) либо продолжать самонагреваться вплоть до T своз (кривая 2). Область между Т сн и T своз потенциально пожароопасна, ниже T сн безопасна. 46 Рисунок 14 Изменение температуры Т во временя τ в термостатированных образцах горючего материала. В случае самовоспламенения самонагревание развивается в пределах всего нескольких градусов и поэтому не учитывается при оценке пожаровзрывоопасности газов и жидкостей. При самовозгорании область самонагревания может достигать нескольких сотен градусов (например, для торфа от 70 до 225 °С). Вследствие этого явление самонагревания всегда учитывается при определении склонности твердых веществ к самовозгоранию. В зависимости от природы первоначального процесса, вызвавшего самонагревание материала, и значений T сн различают химическое, микробиологическое и тепловое самовозгорание. Тепловое самовозгорание происходит при нагреве веществ на воздухе и выражается в аккумуляции материалом тепла, в процессе которого происходит самонагревание материала. На практике чаще всего проявляются комбинированные (тепловые и химические) процессы самовозгорания. Для различия этих процессов к случаю химического самовозгорания отнесем только самовозгорание веществ, проявляющееся сразу в пламенном горении и обусловленное протеканием химических реакций при взаимодействии различных веществ друг с другом, одно из которых является сильным окислителем. Понятие тепловое самовозгорание не обязательно подразумевает влияние внешнего источника тепла на материал, этот процесс может, в принципе, в определенных условиях начаться и без внешнего нагрева, а только за счет экзотермической реакции внутри массы вещества, инициированной при обычных температурах окружающей среды. Так, наиболее низкая температура, при которой на практике было отмечено начало процесса самовозгорания масел и жиров, составляла 10-15 оС. Отработка версии о тепловом самовозгорании. 1. Устанавливается, что очаг расположен в массе материала, а не на его поверхности, в противном случае версию о тепловом самовозгорании можно сразу отвести. Основная особенность теплового самовозгорания, как, впрочем, и микробиологического заключается в том, что горение начинается в глубине материала, где наиболее ярко проявляются эффекты самонагревания. Это вызывает волну тления вещества, которая медленно распространяется к внешним слоям вещества. Поэтому, 47 расположение очага в массе материала, ближе к центру массива (где теплопотери наименьшие), а не на его поверхности, является важным квалификационным признаком процесса теплового и микробиологического самовозгорания. И в этом состоит принципиальное отличие возникновения горения, вследствие самовозгорания, от схожего с ним по многим параметрам процесса зажигания маломощным источником. 2. Устанавливается, находился ли в очаговой зоне материал, склонный к тепловому самовозгоранию; 3. Устанавливается возможность самовозгорания выявленного материала в условиях, имевших место до пожара, что должно быть подтверждено результатами специальных испытаний. Возможность самовозгорания материала, находящегося в потенциально пожароопасной области, устанавливают с помощью уравнений: [1] [2] где T окр – температура окружающей среды, °С; l - определяющий размер (обычно толщина) материала; τ - время, в течение которого может произойти самовозгорание; A 1 , n 1 и А 2 , n 2 - коэффициенты, определяемые для каждого материала по опытным данным (таблица 2). Таблица 2 Параметры уравнений, характеризующих самовозгорание материал войлок строительный дермантин ДВП (изоляционные) картон (кровельный) торф (фрезерный) хлопок сено (влажность 7,5 %) силос (зеленые части растений) Т сн . 80 40 80 100 70 120 70 70 Т своз 285 165 225 278 225 205 204 265 А1 2,783 2,530 2,646 2,575 2,778 2,547 2,515 2,572 n1 0,279 0,230 0,207 0,159 0,264 0,140 0,109 0,182 А2 2,350 2,160 2,381 2,334 2,396 2,332 2,311 2,200 n2 0,140 0,090 0,075 0,142 0,180 0,057 0,058 0,113 По уравнению (1) при заданном l находят T окр , при которой может возникнуть самовозгорание данного материала, по уравнению (2) при известной Т окр величину τ. При температуре, ниже вычисленной T окр , или при τ, меньшем, чем время, рассчитанное по уравнению (2), самовозгорание не произойдет. Для реализации самовозгорания горючих твердых веществ или жидкостей в дисперсном состоянии необходимо выполнение трех условий. Главное из них: 1) материал по своему химическому составу должен быть способен к вступлению в низкотемпературную экзотермическую реакцию (окисление, термодеструкция). Другие два условия те же, что и в случае возникновения горения от маломощного источника зажигания и определяют склонность материала к тлению: 2) материал должен быть достаточно пористым для обеспечения проникновения в массу вещества воздуха; 3) материал в процессе разложения должен давать твердый углистый остаток. Рассмотрим некоторые из таких материалов. 48 Вещества, которые самовоспламеняются и самовозгораются при контакте с воздухом. Многие вещества при контакте с воздухом способны к самовозгоранию. Самовозгорание начинается при температуре окружающей среды или после некоторого преварительного их подогрева. К таким веществам следует отнести растительные масла и жиры, сернистые соединения железа, некоторые сорта сажи, порошковидные вещества (алюминий, цинк, титан, магний и т.п.), сено, зерно в силосах и т.п. Контакт самовоспламеняющихся химических веществ с воздухом происходит обычно при повреждении тары, разливе жидкости, расфасовке веществ, при сушении, открытом хранении твердых измельченных, а также волокнистых материалов, при откачке жидкостей из резервуаров, когда внутри резервуаров есть самовоспламеняющиеся отложения. Масла и жиры. Среди масел наибольшей склонностью к самовозгоранию обладают растительные масла. Особенно опасны масла, содержащие соединения с ненасыщенными химическими связями и характеризующиеся высоким йодным числом (хлопковое, подсолнечное, джутовое и т.д.). Ннесколько слабее выражено это свойство у животных масел. Натуральные олифы, изготавливаются на основе растительных жиров и имеют наибольшую склонность к самовозгоранию. Минеральные масла, являющиеся продуктами переработки нефти, не содержат непредельных соединений и, следовательно, не склонны к самовозгоранию. Однако, отработанные минеральные масла, если они могли находиться в механизмах при высоких температурах, приобретают некоторую склонность к тепловому самовозгоранию т.е. переходят в пирофорное состояние. Минеральные масла также могут самовозгореться в условиях повышенной концентрации кислорода. Масла или олифы, находящиеся в емкостях не могут самовозгореться. Для самовозгорания этих материалов должна быть обеспечена развитая поверхность их контакта с воздухом, т.е. они должны быть нанесены на пористый материал, имеющий, в то же время, малую поверхность с ограниченной теплоотдачей в окружающую среду. Способность масел и жиров к самовозгоранию тем больше, чем больше уплотнен промасленный материал (до определенного предела, после которого самовозгорание вообще невозможно). Способность к самовозгоранию промасленных материалов увеличивается при повышении температуры воздуха, а также в присутствии катализаторов - солей марганца, свинца, кобальта, так называемых сиккативов, добавляемых в олифы для их ускоренного высыхания. Ископаемые угли. В природных и промышленных условиях самовозгоранию подвержены бурые и каменные угли. Наиболее часто самовзгорание угля возникает в угольныхшахтах. Часто самонагревание и самовзгорание угля наблюдается на складах при длительном хранении угля. Самовозгораются терриконики и породные отвалы, содержащие не менее 10% органических компонентов. Основными причинами самовозгорания углей является их способность окисляться и адсорбировать пары и газы. Несмотря на то, что при низких температурах окисление углей идет медленно и тепла при этом выделяется мало (1,25 Дж на 1 мл присоединенного кислорода) самовозгорание все же происходит в больших скоплениях угля, в которых затруднена теплоотдача в окружающую среду. Процессы окисления катализируются влагой, поэтому влажные угли более склонны к самовозгоранию. С другой стороны, повышение влагосодержания увеличивает теплопроводность и соответственно усиливает теплоотдачу в окружающую среду. Сульфиды железа (пирит, сернистый колчедан) 49 Сульфиды железа способны реагировать с кислородом воздуха при обычной температуре с выделением очень большого количества тепла. Часто отмечались случаи самовозгорания железных руд на складах сернокислотных заводов, на рудниках. Возможно образование сульфидов железа в металлических емкостях, в которых хранятся нефтепродукты, горючие газы с примесями сероводорода. Самовозгоранию пирита способствует влага. Пирофорность — способность твёрдого материала в мелкораздробленном состоянии к самовоспламенению на воздухе при отсутствии нагрева. Пирофорность связана, как правило, с экзотермическими реакциями окисления веществ на воздухе; так как при высокой удельной площади поверхности мелкораздробленного материала тепловыделение при его окислении пропорционально площади поверхности, в то время как теплоемкость — пропорциональна массе, то нагрев окисляющейся частицы обратно пропорционален степени 3/2 её линейных размеров и при достаточно малых размерах может достичь температуры самовоспламенения. Пирофорность свойственна многим веществам в тонко раздробленном виде: металлам (железо, кобальт, никель, марганец и др.), гидридам некоторых металлов, сульфидам (например, пириту FeS 2 ), элементоорганическим соединениям. В случае металлов и сплавов в компактном состоянии пирофорные свойства могут проявляться и при механическом дроблении, когда от массы металла, поверхность которого пассивирована оксидной плёнкой, механически отделяются дисперсные частицы, самовоспламеняющиеся в воздухе. В этом случае пирофорность проявляется как искрение при трении или ударе. Из пирофорных сплавов на основе церия изготавливаются «кремни»зажигалок. Пирофорность представляет собой серьёзную проблему в производствах, использующих порошки металлов, в частности в порошковой металлургии и других процессах, где используются активные металлы в дисперсном состоянии. Древесина в пирофорном состоянии. Древесина, испытавшая длительный низкотемпературный нагрев также может перейти в пирофорное состояние. Сосновая древесина в обычном состоянии имеет температуру воспламенения 255 оС, температуру самовоспламенения 399 оС, температуру тления 295 оС. Исходя из этих данных температура, по крайней мере, до 200 оС безопасна для древесины. Однако во многих справочниках относительно древесины указывается, что ее следует «предохранять от действия источника нагрева выше 80 оС». Дело в том, что древесина способна переходить при длительном нагреве в пирофорное состояние, при котором она способна загореться даже при температуре ниже 100 оС. К самовозгоранию может привести, например, длительный нагрев при температуре 90-100 оС, однако продолжительность нагрева, необходимая для этого, по оценкам экспертов, составляет 1527 лет. Нередко, по условиям технологического процесса, вещества, находящиеся в аппаратах, могут быть нагретые до температуры, превышающей температуру их самовозгорания. Так, продукты пиролиза газа при получении этилена из нефтепродуктов имеют температуру самовоспламенения в границах 530 – 550оС, а выходят из печей пиролиза при температуре 850оС. Мазут с температурой самовоспламенения 380 – 420оС на установках термического крекинга нагревается до 500оС; бутан и бутилен, который имеют температуру самовоспламенения соответственно 420оС и 439оС, при получении бутадиена нагревается до 550 – 650оС и т. д. При выходе наружу этих веществ происходит их самовоспламенение. Иногда вещества в технологических процесах имеют очень низкую температуру самовоспламенения: • триэтилалюминий - Al (C2H5)3 (-68°С); • диэтилалюминийхлорид - Al (C2H5)2Сl (-60°С); • триизобутилалюминий (-40°С); 50 фтористый водород, жидкий и белый фосфор - ниже комнатной. К самовозгоранию на воздухе способны и некоторые органические соединения, например диэтиловый эфир, скипидар. Скипидар самовозгорается, если им смочены волокнистые материалы. Существенные коррективы в температурные границы протекания пожароопасных процессов и, в частности, самовозгорания могут вносить старение материала, действие агрессивных сред. Химическое самовозгорание. Многие вещества и материалы при определенных условиях могут вступать в химическое взаимодействие с положительным тепловым эффектом реакций при контакте с воздухом, водой или друг с другом, а также могут саморазлагаться при нагревании или механических воздействиях. Выделяющегося при этом в зоне реакции тепла может быть достаточно для нагрева веществ и материалов до их самовоспламенения. В условиях производства и хранения химических веществ встречается большое количество таких химических соединений, контакт которых с воздухом или водой, а также взаимный контакт друг с другом может быть причиной возникновения пожара. Химические реакции, которые протекают с выделением значительного количества тепла, имеют потенциальную опасность возникновения пожара или взрыва, так как возможен неконтролируемый процесс разогрева реагирующих, вновь образующихся или рядом находящихся горючих веществ. Версию о химическом самовозгорании следует рассматривать в том случае, если на объекте, где произошел пожар, имелись вещества, склонные к экзотермической реакции друг с другом. Если есть подозрение на наличие в очаге пожара химических веществ, склонных к самовозгоранию при контакте друг с другом, то следует отобрать пробы для инструментальных исследований с целью обнаружения в очаговой зоне остатков реагировавших между собой веществ. Инструментальные исследования таких веществ ведутся методами эмиссионного спектрального, атомно-адсорбционного, рентгенофлуоресцентного анализов, ориентируясь на основной элемент. Необходимо исследовать окружающие конструкции и предметы для выявления зоны длительного низкотемпературного пиролиза, характерного для пожаров такого рода, поскольку при химическом самовозгорании очаг находится не внутри контактирующих материалов, а во всем объеме их смеси. Локальные термические поражения могут иметь элементы деревянной тары, или иной горючей упаковки. К химическому самовозгоранию склонны вещества, самовозгорающиеся при контакте с водой. К этой группе относятся щелочные металлы (причем калий может самовозгореться от контакта с влажным воздухом) - выделяется водород; карбид кальция выделяется ацетилен; гидриды щелочных и щелочноземельных металлов - выделяется водород; фосфид кальция - выделяется фосфористый водород (фосфин). Полный перечень таких веществ можно найти в справочниках. Если возникают сомнения по этому вопросу, то лучше всего обратиться за консультацией к специалистухимику, дав ему список имевшихся на месте пожара химических веществ. Вещества, самовозгорающиеся при действии сильных окислителей. В этом случае необходимо устанавливать наличие на месте пожара веществ, которые могутявляться сильными окислителями, например, соли азотной кислоты, хлор, запасы которого сосредоточены на водопроводных станциях, перманганат калия и другие. При контакте с ними могут загореться многие органические жидкости. Реакции взаимодействия окислителя с горючим веществом способствуетмелкая дисперсностьвеществ, повышенная начальная температура, а также наличие инициаторов химического процесса. В некоторых случаях реакции могут сопровождатьсявзрывом. Вещества, которые воспламеняются при взаимодействии с водой. На промышленных объектах могут иметься вещества, воспламеняющиеся при • 51 взаимодействии с водой. Выделяющееся при этом тепло может вызвать воспламенение образующихся или примыкающих к зоне реакции горючих веществ. К веществам, воспламеняющимся или вызывающим горение при соприкосновении с водой, следует отнести щелочные металлы, карбид кальция, карбиды щелочных металлов, сернистый натрий и др. Многие из этих веществ при взаимодействии с водой образуют горючие газы, воспламеняющиеся от теплоты реакции: 2К +2Н 2 О=КОН+Н 2 +Q. Взаимодействиедаже небольшого количества калия или натрия с водой (до 5 г) сопровождается нагреванием до 600...650оС. Взаимодействие большого количества калия или натрия с водой сопровождаетсявзрывамис разбрызгиванием расплавленного металла. В дисперсном состоянии щелочные металлы загораются во влажном воздухе. Некоторые вещества, например негашеная известь, являются негорючими, но теплота реакции их с водой может нагреть горючие материалы, которые находятся рядом, до температуры самовоспламенения. Так, при контакте воды с негашеной известью температура в зоне реакции может достичь 600оС: Са + Н 2 О = Са(ОН) 2 + Q. Известны случаи пожаров в птичниках, где в качестве подстилки применялось сено. Пожары возникали после обработки птицеводческих помещений негашеной известью. Опасен контакт с водой алюминийорганических соединений, так как их взаимодействие с водой происходит со взрывом. Усиление пожара или взрыва, что начались, может произойти при попытках тушить подобные вещества водой или пеной. Микробиологическое самовозгорание. Микробиологическое самовозгорание характерно для органических дисперсных и волокнистых материалов, внутри которых возможна жизнедеятельность микроорганизмов (сено, солома, овощи, зерно, фрезерный торф и др.). Самовозгорание торфа — воспламенение торфа из-за его окисления на воздухе. При этом не обязателен приток тепла извне. В процессе участвуютмикроорганизмы, продукты жизнедеятельности которых накапливаются в анаэробных условиях и приводят к постепенному прогреванию массы торфа до 60-65 °C. При последующем повышении температуры торф превращается в полукокс, склонный к спонтанному самовозгоранию под действием кислорода воздуха. Самонагревание происходит со скоростью от 0,5 до 4,5 °C/сутки и более и постепенно ускоряется. Наиболее склонен к самовозгоранию фрезерный торф (тонкий поверхностный слой торфа на торфоразработках). Степень эндогенной пожароопасности зависит от ботанического состава торфа и степени его разложения. К возгоранию может быть склонен также и добытый торф в процессе его хранения. При жизнедеятельности некоторых видов микроорганизмов выделяется большое количество тепла — с этим связаны процессы самовозгорания не только торфа, но и навоза, влажного сена и хлопка Термофильные бактерии, которые обеспечивают процессы саморазогревания и самовозгорания органики в компостных кучах и др., выдерживают нагрев до 70 °C. При низкой влажности сена (менее 16 %) процессы, приводящие к микробиологическому самовозгоранию, практически не идут. При влажности в пределах 60-90 % в сене создаются идеальные условия для развития микроорганизмов - так называемых «термофильных» бактерий. Развитие и жизнедеятельность их популяции приводит к разогреву сена, образованию локальных зон частично термически деструктированного («бурого») сена. При температуре более 60-70 оС бактерии гибнут, но запущенный ими механизм автокаталитического разогрева продолжает действовать уже за счет окисления сена кислородом воздуха. При этом температура постепенно повышается. При 200 оС сено чернеет и переходит в пирофорное состояние. При 250 оС начинается его тление, которое 52 затем может перейти в пламенное горение. К квалификационным признакам микробиологического самовозгорания относятся: 1) очаг расположен в центре стога или массива другого, склонного к микробиологическому самовозгоранию материала, а не снаружи. Если копна сена имеет поверхностное обугливание (обгорание), а внутри все цело, то следует искать «внешний источник открытого огня», искру, окурок и т.д.; 2) наличие неразвившихся очагов, в том числе в отдельных кипах. Они представляют собой локальные спекшиеся агломераты сена различной степени термодеструкции; 3) наличие условий, при которых микробиологическое самовозгорание возможно. Эти условия у сена, в частности, следующие: • влажность более 16%, наилучшие условия влажности – 60-90 %; • время, прошедшее после закладки - 10-30 суток (опасность самовозгорания сохраняется в течение 3-4 месяцев); условные размеры стога сена должны быть не менее чем - 2⋅2⋅2 метра. Тема 4. Отработка версии о поджоге. Исследование инициаторов горения Учебные вопросы 4.1. Квалификационные признаки поджога 4.2. Выявление на местах пожаров признаков применения инициаторов горения. 4.3. Поиск на местах пожаров следов инициаторов горения и отбор проб для лабораторных исследований 4.4. Классификация инициаторов горения, используемых для поджогов. 4.5. Полевые методы обнаружения инициаторов горения на местах пожаров. 4.6. Лабораторные инструментальные методы и средства обнаружения и диагностики ЛВЖ и ГЖ. ВВЕДЕНИЕ Поджог является одним из наиболее опасных способов уничтожения или повреждения материальных ценностей. В большинстве случаев поджог стараются устроить так, чтобы истинная причина пожара не была раскрыта, а для этого имитируют возникновение пожара от других причин - короткого замыкания, перегрузки, самовозгорания и т.п. Так поджигатели стараются уходить от ответственности. Знание основных методов совершения поджога помогает дознавателю доказывать факт совершения преступления. Основные методы совершения поджога можно классифицировать следующим образом: • По типу используемого зажигательного вещества: жидкие горючие вещества, твердые горючие вещества, специальные составы и смеси. • По инициирующему горение механизму: химическая реакция, разряд электричества, тепловой разогрев. • По способу (тактике) поджога. Тактика поджога может быть самой различной от зажигания небольшого участка, до поджигания всего объекта в последовательно или одновременно с помощью огнепроводящих устройств. • По цели поджога: корыстные цели (получение страхового вознаграждения), сведение счетов, запугивание конкурентов, сокрытие следов других видов преступлений, пиромания и др. 53 4.1 Квалификационные признаки поджога Среди признаков, указывающих на совершение поджога, различают так называемые косвенные признаки и основные (квалификационные) признаки. Первые не являются, строго говоря, доказательными и могут сложиться в результате совпадения множества неблагоприятных условий. На основании выявления этих признаков дознаватель должен выдвинуть версию о поджоге и незамедлительно приступить к ее отработке, оставив на потом все остальные версии. Вторая группа признаков имеет доказательную силу, по ним окончательно устанавливается факт поджога. Обзор первоначальных действий пожарного специалиста по установлению факта поджога рассмотрим по этапам работ. По пути следования на пожар необходимо обращать внимание на различные препятствия, которые носят подозрительно искусственный характер. Это заблокированные проезды, поваленные поперек проезжей части деревья, провода и кабели, контейнеры с мусором, открытые гидранты и люки, скопления людей, мешающие проезду. Рисунок 4. Классификация поджогов По прибытии на место пожара необходимо обращать внимание на: явно изолированные друг от друга зоны горения; поспешно убегающих или отъезжающих людей (следует заметить номер автомобиля, одежду людей, их наружность); блокированные или забаррикадированные двери, окна, коридоры и т.п. (искусственно затрудненный вход); пути проникновения или эвакуации, устроенные злоумышленником (открытые окна и двери, обычно бывающие закрытыми, необычные отверстия в окнах или дверях, приставленные к заборам лестницы или подручные средства для преодоления препятствий); препятствия тушению (блокированные или испорченные гидранты, выведенные из строя спринклеры, закрытые краны на водопроводе, помехи со стороны присутствующих посторонних лиц, передвинутая мебель и т.д.); следы взлома; маскирование визуальных факторов горения с помощью закрытых ставен, жалюзей, окон, заставленных щитами и занавешенных одеялами, для как можно позднейшего 54 обнаружения пожара. Важнейшие косвенные свидетельства о поджоге выявляются при осмотре места пожара. При этом следует внимательно изучать следующие обстоятельства: 1. местонахождение и состояние жертв, тип травм и т.п. (признаки сокрытия убийств); 2. разбросанное имущество, необычно малые для данного объекта запасы имущества (признаки сокрытия хищения); 3. в жилых помещениях отсутствие дорогой одежды, аппаратуры, картин, драгоценностей, семейных реликвий; 4. неисправность охранной и пожарной сигнализации; 5. подозрительные скопления, сгораемых материалов в отдельных зонах (искусственное сосредоточение пожарной нагрузки); 6. необычные предметы, остатки орудий или средств поджога на всей территории горевшего объекта; 7. отсутствующие или сломанные средства контроля за технологическими процессами, отсутствие документации, сломанные компьютеры. Обязательно следует обращать внимание на поведение людей, проживающих в здании. Соответствует ли одежда людей времени суток, не замечено ли людей, присутствующих на нескольких пожарах (серийных поджигателей). Специалисты справедливо отмечают, что некоторые поджигатели - эмоционально неуравновешенные люди. Они получают удовольствие от наблюдения за пожарами. Люди, которые присутствуют на нескольких пожарах, особенно в различных местах – подозрительны. Большинство людей на пожаре внимательно следят за тушением. Те люди, которые много говорят, смеются или иным образом выражают свое легкомысленное отношение к ситуации, должны считаться подозрительными. Кроме того, к подозрительным можно отнести и тех, кто с чрезмерным энтузиазмом предлагает свою помощь пожарным, особенно информацией. Перечисленные выше признаки и обстоятельства, косвенно свидетельствующие в пользу версии о поджоге, как причине пожара, безусловно, важны. Из них, как из отдельных крупинок, складывается общая картина, подтверждающая данную версию. Существуют, однако, основные квалификационные признаки поджога, обнаружение которых прямо свидетельствует о поджоге как причине пожара. Это: 1. Наличие на месте пожара нескольких изолированных друг от друга очагов пожара. 2. Наличие в очаговой зоне (зонах) устройств и приспособлений для поджога. 3. Характерная динамика развития горения. 4. Наличие остатков инициаторов горения. 5. Искусственные условия, способствующие распространению пожара. Рассмотрим каждую из этих групп признаков. Среди деталей устройств, которые, обнаруживаются на месте пожара, и присутствие которых в очаговой зоне подтверждает факт поджога, встречаются чаще всего следующие: 1. огнепроводные приспособления (шнуры, веревки, факела, пропитанные горючими жидкостями, дорожки из пороха, вата, рулоны бумаги и т.д.); 2. свечи, остатки воска или парафина; 3. спички, связанные в жгуты, обернутые волокнистыми материалами или прикрепленные к механическим устройствам; 4. таймерные устройства; 5. электрические нагревательные приборы; 6. емкости из-под ЛВЖ и ГЖ. Несколько (два и более) очагов пожара являются следствием стремления поджигателей совершить поджог качественно и надежно. Естественно, что от нескольких 55 очагов горение разовьется быстрее и не прекратится, если даже по тем или иным обстоятельствам оно ликвидируется в одном из очагов. Среди косвенных признаков поджога, выявляемых сразу по прибытии на место пожара, нами упомянуты отдельные изолированные зоны горения. Но зона горения и очаг пожара, как известно, не одно и то же. При обнаружении такой картины дознаватель должен установить являются ли эти зоны горения отдельными независимыми первичными очагами пожара, или они представляют собой множественные вторичные очаги горения. Быстрое, необъяснимое другими причинами, развитие горения является, обычно, как и множественность очагов, следствием применения инициаторов горения, в первую очередь, легковоспламеняющихся жидкостей. Если горение возникло внезапно (иногда - с хлопком) и с первых секунд развивалось достаточно интенсивно - это явный признак применения ЛВЖ как средства поджога. Конечно, при условии, что появление ЛВЖ в помещении не было обусловлено какими-либо технологическими причинами, если не было утечки бытового газа и т.д. Добавим, что быстрая динамика развития пожара – это необходимое, но не достаточное условие для доказательства поджога. Поэтому в качестве квалификационного признака поджога она должна использоваться только в том случае, если хорошо проработаны и отведены все иные версии, связанные с быстрым развитием пожара (например, воздействие дуги короткого замыкания, газовый взрыв и т.д). К искусственным условиям, способствующим распространению пожара, следует относить в первую очередь организацию хорошей вентиляции на месте пожара, а также обеспечение скорейшего доступа пламени к сгораемым материалам. Поджигатели часто открывают противопожарные двери, сбивают штукатурку, чтобы обнажить деревянные конструкции, сверлят отверстия в междуэтажных перекрытиях или в стенах между помещениями, чтобы увеличить скорость распространения горения, улучшают тягу с помощью включенных вентиляторов. 4.2 Выявление на местах пожаров признаков применения инициаторов горения. Установить факт применения инициаторов горения на месте пожара можно не только путем обнаружения их остатков, но и по характерным следам горения. Легковоспламеняющиеся и горючие жидкости могут оставлять при горении достаточно специфические следы на окружающих конструкциях. К таковым относятся: 1) характерные пятна от сгоревшей жидкости на древесине, мягкой мебели; 2) характерные прогары в конструкциях, образующиеся при горении растекшейся жидкости; 3) аномальные температурные зоны на окружающих конструкциях. Характерные пятна, по форме соответствующие лужице разлившейся жидкости образуются на сгораемых поверхностях (древесине, покрытии из пластика и линолеума, мягкой мебели) при выгорании этой жидкости. Для пятен характерна, как правило, «кляксоообразная» форма и четкая граница между обугленной зоной и необгоревшей частью материала. Сохраняются такие пятна чаще всего на полу и в других местах, где во время пожара были относительно более низкотемпературные зоны. При обнаружении таких пятен их необходимо сфотографировать или заснять на видеопленку, а также отобразить в протоколе осмотра. Эти данные можно будет использовать при обосновании версии о поджоге с применением горючей жидкости. 56 Рисунок 2. Характерные пятна от сгоревшей жидкости Необходимо иметь в виду, что на неокрашенных поверхностях древесины относительно легкокипящие жидкости – легкие бензины, эфир, ацетон и т.п. таких пятен могут и не оставить, так как они очень легко испаряются и горят практически бесцветным пламенем, не давая лучистой энергии, достаточной для обугливания древесины. Более тяжелые жидкости, например, среднедистиллятные нефтепродукты (керосин, дизельные топлива) такие пятна оставляют обязательно. Подобные пятна могут оставлять и стекающие горящие масла, битум, расплавленные полимеры, что следует учитывать при поиске следов горения ЛВЖ. Характерные прогары в конструкциях образуются как следствие горения лужиц и других скоплений легковоспламеняющихся и горючих жидкостей. Происходит это при проливе жидкости во внутренние конструкции пола, под шкаф, плинтус, в другие полости. Горение жидкости обеспечивает в этом случае появление на конструкции локальных термических поражений. В конечном счете, может образоваться и сплошной прогар конструкции, например, дыра в полу. Не нужно, однако, путать такие прогары с обычными для многих развившихся пожаров щелевыми прогарами в полах и других пустотных конструкциях. Они образуются, когда горение развивается внутри пустотной конструкции и по щелям или другим неплотностям в конструкции, двигаясь по направлению конвективного воздушного потока, выходит наружу. Отличие щелевых прогаров от прогаров, вследствие горения ЛВЖ и ГЖ состоит в следующем. Щелевые прогары, как правило, не единичны, имеют узкую вытянутую форму и ориентированы вдоль щели (например, вдоль стыка досок пола). Рисунок 3. Характерные щелевые прогары от сгоревшей жидкости Щелевые прогары могут образоваться и при отсутствии чернового пола просто за счет более интенсивного горения в зоне щели за счет притока через щель свежего воздуха. 57 Аномальные температурные зоны на конструкциях являются следствием локального теплового воздействия на конструкцию пламени горящей жидкости. Например, вертикальная деревянная конструкция (дверь) при горении в обычном режиме имеет обугливание по своей поверхности, увеличивающееся к верху из-за зонирования температуры газовой фазы на пожаре. Если на этом фоне имеются зоны более интенсивного обугливания, не укладывающиеся в указанную картину, то это является следствием более интенсивного горения, могущего быть связанным, в том числе и с горением ЛВЖ. Часто такая аномальная горячая зона обнаруживается в нижней части двери. Это может являться следствием поджога с применением горючей жидкости, впрыснутой под дверь со стороны лестничной клетки. Саму жидкость при осмотре места пожара можно и не найти, поскольку следы ЛВЖ на обугленных деревянных поверхностях, как правило, не сохраняются. Однако, наличие указанной высокотемпературной зоны, обнаруженной исследованием проб угля, позволяет с достаточной уверенностью говорить о поджоге как причине пожара (рисунок 4). Рисунок 4.Температурные зоны на двери, установленные исследованием древесных углей (заштрихованы зоны аномально высоких температур) 4.3 Поиск на местах пожаров следов инициаторов горения и отбор проб для лабораторных исследований Обнаружение и диагностику остатков ЛВЖ и ГЖ можно проводить либо непосредственно на месте пожара, либо в лаборатории, отобрав предварительно на месте пожара пробы. Применение полевых методов (более простых и экспрессных) без лабораторных исследований (естественно, более трудоемких) может привести к принципиальным ошибкам и потому недопустимо. Простейшими способами обнаружения нефтепродуктов являются органолептические (запах, вкус, цвет). Обонянием можно обнаружить бензин в холодной воде при концентрации 0,005 мг/дм3 и ощутить резкий запах при концентрации 0,01 мг/дм3. Более тяжелое топливо и сырые нефти обнаруживаются по запаху при концентрации 0,2-1,0 мг/дм3, смазочные масла - при концентрации около 25 мг/дм3. Неприятный вкус вода приобретает при концентрациях нефтепродуктов 0,1-1,0 мг/дм3. Также неприятный вкус имеет рыба, выловленная в таком водоеме. Только при самом благоприятном освещении можно обнаружить нефтяную пленку толщиной 4∙10-5 мм, что примерно соответствует концентрации 0,04 мг/дм3. Разумеется, для точного определения наличия, типа и количества органических 58 компонентов в исследуемых объектах органолептические методы, неприемлемы. Существует несколько экспрессных химико-аналитических методов и приборов для обнаружения паров нефтепродуктов и иных ЛВЖ и ГЖ на месте пожара. Во многих отраслях промышленности, где необходим контроль окружающего воздуха, используются газоизмерительные системы с индикаторными трубками, основанные на линейноколориметрическом(химическом)методе определения паров ЛВЖ. В газоанализаторах этого типа фиксируемый объем воздуха прокачивается через стеклянную индикаторную трубку. Трубки рассчитаны на выявление индивидуальных веществ или их смесей, например, бензина, толуола, ацетона, спиртов и т.д. При наличии паров определенной жидкости содержимое трубки (твердый носитель, пропитанный реактивом) окрашивается в соответствующий цвет. При этом длина окрашенной зоны пропорциональна концентрации паров компонента в воздухе. Рисунок 5. Газоизмерительная система с индикаторными трубками Наиболее известные в мире газоанализаторы с индикаторными трубками выпускает фирма Drager (Германия). Минимально определяемые концентрации отдельных компонентов индикаторными трубками ЗАО «Крисмас+» составляют: для ацетона – 100 мг/м3; для бензина – 50 мг/м3; для бензола – 10 мг/м3; для гексана – 10 мг/м3; для дизельного топлива – 250 мг/м3. У индикаторных трубок фирмы Drager минимально определяемые концентрации составляют: для ацетона – 250 мг/м3; для бензола – 2 мг/м3; для гексана – 350 мг/м3; для суммы бензола, толуола, ксилолов (БТК) – 400 мг/м3. К недостаткам метода можно отнести возможность срабатывания индикаторных трубок на продукты термического разложения конструкционных и отделочных материалов, присутствующих на месте пожара. Не следует воспринимать маркировку индикаторной трубки по конкретному веществу или смеси в качестве идентификационной способности. Это лишь означает, что данная трубка количественно отградуирована на пары определенного продукта. Она может в принципе давать цветную реакцию с парами родственного вещества, но в иных количественных соотношениях. В настоящее время выпускаются более совершенные газоанализаторы, в которых вместо индикаторных трубок используются интеллектуальные сенсоры с цифровой индикацией. Исследования фирмы Drager показали, что наибольшим удобством и надежностью отличаются три типа сенсоров: электрохимические, каталитические, оптические (инфракрасные). В практике работ пожарной охраны Российской Федерации наибольшее распространение получили полевые газоанализаторы с фотоионизационными детекторами. Фотоионизационные детекторы (ФИД) довольно просты и недороги. Они способны фиксировать любые вещества с потенциалом ионизации менее 10,8 Эв. Испытания прибора АНТ-2 с целью оценки пригодности его для поисков остатков ЛВЖ и ГЖ на месте пожара показали эффективность применения анализатора, как в 59 помещении, так и на открытом воздухе в зимних условиях, при температуре от 0 доминус 10 оС, а также при имитации тушения водой после поджигания инициатора горения. В число газов и паров, имеющих потенциал ионизации ниже 10,8 Эв, входят органические вещества различных классов - предельные углеводороды (от бутана и выше), алифатические альдегиды и кетоны, спирты, простые эфиры, сложные эфиры, кислоты; олефины; амины; ароматические углеводороды и другие. Имеют потенциал ионизации более 10,8 Эв и не фиксируются датчиком лишь самые легкие представители указанных классов соединений: метан, этан, пропан, формальдегид, метанол, муравьиная кислота. Не определяются данным детектором также оксид и диоксид углерода, кислород, водород, азот, фтор, хлор, фтористый, хлористый, бромистый водороды и некоторые другие газы. Практически все наиболее распространенные из применяемых поджигателями горючих жидкостей (бензин, керосин, растворители для лаков и красок и др.) могут быть обнаружены прибором с фотоионизационным детектором. Из приведенного перечня также следует, что ФИД не регистрирует утечки бытового магистрального газа, содержащего в основном метан, но способен фиксировать наличие баллонного газа, содержащего пропан-бутановую смесь. При горении на месте пожара древесины, тканей и других распространенных материалов часто образуются газообразные продукты неполного сгорания, в состав которых могут входить алифатические и ароматические альдегиды, кетоны, эфиры. Особенно активно они образуются при тлении или пламенном горении в условиях ограниченного воздухообмена. Эти продукты также могут фиксироваться фотоионизационными детекторами, что подтверждено экспериментально. Пока происходило пламенное горение или тление чистой (без нефтепродуктов) древесины, хлопчатобумажной и шерстяной ткани испытуемый прибор давал сигнал на газообразные продукты пиролиза. Таким образом, любые поиски остатков ЛВЖ и ГЖ на пожаре с помощью газоанализаторов с ФИД можно проводить только после гарантированно полной ликвидации горения (в том числе тления во внутренних конструкциях полов, в завалах пожарного мусора и т.д.). Современные лабораторные методы позволяют обнаруживать остатки от сгорания буквально капель светлого нефтепродукта. Первая задача при их исследовании состоит в том, чтобы найти место нахождения твердых объектов носителей с остатками ЛВЖ (ГЖ), правильно их отобрать, упаковать и доставить в лабораторию на исследование. Прежде, чем отобрать пробу с остатками ЛВЖ (ГЖ) необходимо ее найти. Жидкости и их остатки могут деградировать, испаряться и, таким образом, окончательно теряться в ходе пожара. Лучше всего они сохраняются в местах, защищенных от прямого лучистого нагрева пламени пожара - под шкафом, под плинтусом, в щелях, пазах разного рода. Велика вероятность обнаружить ЛВЖ во внутренних конструкциях полов (черновые полы, пол под паркетом, шпунт половых досок и паркета). Жидкость, пролитая в достаточном количестве на пол и попавшая в шпунт половых досок или паркета, проникает на всю глубину шпунта и по тыльной стороне доски растекается в стороны от щели, смачивая внутреннюю поверхность доски или паркетной планки. И там она хорошо сохраняется в ходе пожара. Экспериментально установлено, что на обратной стороне паркета даже бензин сохраняется до тех пор, пока паркет не переуглится на всю глубину, т.е. фронт обугливания древесины не дойдет до обратной стороны паркета и чернового пола. Если в результате поджога выгорели один-два квадратных метра пола, то проблемы, где отбирать пробу на ЛВЖ, в общем-то, не существует. Однако если площадь пожара составляет десятки и сотни квадратных метров, найти место, где наиболее целесообразно отобрать пробу, достаточно сложно. Особенно, если нет ориентиров в виде указанных выше характерных пятен- подпалин. В США активно используют для подобных целей специально дрессированных собак. Не следует игнорировать и возможности человеческого обоняния, хотя и уступающего собачьему, но тоже 60 являющегося довольно чувствительным инструментом, особенно в момент вскрытия закрытых объемов, например, полов, плинтусов, порогов. Наиболее рационально применять для этих целей газовые детекторы, которые не случайно часто называют «электронным носом». Техника отбора проб зависит от характера материала объекта носителя. Отбор проб древесины. Необходимо помнить, что пробы обугленной древесины (древесные угли) отбирать не следует. В угле остатки ЛВЖ не сохраняются поэтому отбирать надо необгоревшую древесину. Если имеются характерные пятна подпалины от выгоревшей горючей жидкости, то проба древесины отбирается по периметру этого пятна. По волокну, за счет капиллярных эффектов, жидкость за час-два может впитаться на 80-90 мм по длине доски. Поперек волокна, если в древесине нет дефектов, жидкость за это время проникает всего на 0,2-0,4 мм. Учитывая это обстоятельство, отбор проб осуществляют с поверхности доски поперек ее волокон путем состругивания, соскоба ножом, стаместкой или другим инструментом на глубину до 1 мм. Если имеется подозрение на проникновение жидкости с торца доски или бревна, то следует отпилить торец деревянной конструкции на длину до 100 мм. Всевозможные пазы, отверстия от гвоздей, сучков и т.д. необходимо выскоблить на всю глубину. Выскоблить необходимо также обратную сторону доски в зоне сквозного прогара. Отбирать на всякий случай лишнюю древесину не следует. Ее экстрактивные вещества только мешают обнаружению искомой жидкости и разбавляют и без того низко концентрированную пробу ЛВЖ. В труднодоступных местах (углубления, пазы и др.) остатки ЛВЖ с древесины можно извлечь смыванием их органическим растворителем. Для этого пользуются ватными тампонами, обильно смоченными растворителем. Тампоны направляются на исследование в качестве объекта носителя ЛВЖ. Отбор проб грунтов и иных сыпучих материалов. Грунт, песок, крупы, другие дисперсные материалы хорошо впитывают ЛВЖ и ГЖ, сохраняют их в ходе пожара. Их обязательно следует отбирать в качестве объектов носителей, если есть подозрение, что на них попала горючая жидкость. Особое внимание надо уделять грунту под полом, если в доме или сарае, где злоумышленник устроил поджог, нет чернового пола. Глубина проникновения горючей жидкости в такие материалы зависит от природы материала, его влажности, дисперсности, природы жидкости, ее количества и других факторов. Можно считать достаточным на местах реальных пожаров отбор проб на глубину до 5 см. Отбор проб тканей. Ткани прекрасно сохраняют нефтепродукты и другие жидкости даже при обугливании. Пример тому - факелы, с помощью которых часто совершают поджоги. Несмотря на то, что тряпка на них сильно обгорает, горючая жидкость в них обычно легко обнаруживается даже по запаху. Обгоревшие (естественно, до определенной степени) ткани сохраняют остатки горючих жидкостей благодаря своей пористости. Поэтому ткани, в отличие от древесины, на пожаре отбирают даже в случае их частичного выгорания. Отбор проб копоти (сажи). В поисках остатков инициаторов горения можно отбирать на месте пожара, а затем исследовать копоть (сажу) с окружающих очаг конструкций. Копоть является прекрасным сорбентом, и в ней могут сохраняться тяжелые невыгоревшие остатки бензинов, частности полициклические углеводороды. Копоть отбирают на окружающих конструкциях в зоне осаждения дыма из очага. Отбирать после пожара пробы ЛВЖ с поверхности бетона, металлов и других подобного рода непористых материалов имеет смысл только в том случае, если имеются 61 видимые лужицы жидкости. Лужицы предположительно горючей жидкости следует собирать медицинским шприцем или промокнуть фильтровальной бумагой или ватой. При этом необходимо обязательно соблюдать меры безопасности, и пользоваться перчатками или пинцетом, не допуская попадания жидкости на кожу. Отбор проб сравнения. При отборе проб любого из материалов - потенциальных носителей остатков инициаторов горения нельзя забывать о еще одном важном моменте - отборе так называемой «нулевой пробы» или «пробы сравнения». Особенно актуально это для полимеров и материалов на их основе (например, линолеума), полов, покрытых мастикой и лаком. Во всех этих (а, возможно, и других) случаях в самом материале могут оказаться компоненты, близкие по своей природе и составу к компонентам горючей жидкости или другого инициатора горения. Для предупреждения возможной ошибки отбирается проба сравнения. Берут ее там, куда при поджоге гарантированно не мог попасть инициатор горения - в наиболее удаленном от очага углу комнаты, в закрытой каким-либо предметом зоне и т.д. Масса отбираемой пробы зависит от метода анализа, который будет использован, но в любом случае не должна превышать нескольких десятков граммов. Бревно или половую доску тащить целиком в лабораторию не целесообразно. Во первых, потому, что не надо перекладывать на эксперта заботу о выборе на этой доске места отбора пробы. На пожаре, в конкретной обстановке это сделать проще. А во-вторых, крупногабаритный объект невозможно правильно упаковать, что чревато потерей остатков искомой жидкости. Требования, предъявляемые к упаковке проб на содержание ЛВЖ, достаточно жесткие: упаковка должна быть герметична и химически инертна. Требование герметичности вызвано тем, что остатки ЛВЖ и ГЖ, особенно легких растворителей для лаков и красок, бензинов и т.п. могут испаряться и теряться при хранении в негерметичной упаковке. Так, например, экспериментально установлено, что с открытой поверхности древесины остатки бензина, обнаруживаемые методом газожидкостной хроматографии, могут полностью испариться за несколько часов. Лучше сохраняются более тяжелые жидкости, например, остатки среднедистиллятных топлив (керосина, дизельного топлива), а также остатки ЛВЖ на пористых носителях. Однако отсутствие знаний о типе жидкости, примененной поджигателем, однозначно предусматривают требования к герметичности упаковки. Химическая инертность тары - второе обязательное требование к упаковке, также необходимое для исключения потерь искомых компонентов. Лучше всего указанным требованиям отвечает стеклянная посуда - банки с притертыми стеклянными пробками. Менее подходящие для упаковки вещественных доказательств с остатками инициаторов горения, но более удобны и доступны пластиковые пакеты, в частности наиболее распространенные - полиэтиленовые мешки и пакеты. Полиэтилен не идеальная тара, многие органические жидкости медленно диффундируют через него и, в конечном счете, теряются, даже при хранении пакета в холодильнике. Однако в современных условиях работы дознавателей полиэтиленовые пакеты, видимо, наиболее реальная тара. При выезде на пожар их обязательно нужно иметь с собой. Пакеты должны быть новые, чистые, не рваные (прежде, чем загружать в пакет изъятую пробу, надуйте пакет, проверив его на герметичность). После заполнения пакет с пробой необходимо запаять или, по крайней мере, завязать двойным узлом. Если на месте пожара найдены остатки ГЖ в бутылке, ее следует закупорить чистой полиэтиленовой или корковой пробкой. Если остатки ГЖ найдены в таре, которую трудно закупорить (банка, бидон, разбитая бутылка), содержимое переливают в целую бутылку или пробирку и закрывают 62 притертой стеклянной, корковой, полиэтиленовой пробкой. Закупорка емкостей бумажной, картонной, резиновой пробками не допустима! Если остатки ГЖ найдены на поверхности предмета, который нельзя изъять с места пожара - жидкость следует впитать в чистую фильтровальную бумагу или вату, которые складываются в герметичную стеклянную банку или полиэтиленовый пакет. Пакеты с изъятыми пробами, банки, бутылки и другие емкости являются вещественными доказательствами и их следует опечатать, повесить бирку из картона, на которой отмечают данные о месте и дате изъятия, ставят подписи сотрудника, изъявшего пробу и понятых. Вещественные доказательства с возможными остатками инициаторов горения следует как можно быстрее передать в лабораторию на исследование. А до передачи их следует хранить в холодильнике. 4.4. Классификация инициаторов горения, используемых для поджогов. Вещества, которые могут быть использованы как средства поджога, в литературе принято называть ускорителями (акселерантами) или инициаторами горения. Эти вещества используются как сами по себе, так и в составе смесей, а также в технических средствах (устройствах) для поджога. Инициаторы горения, то есть вещества и материалы, свойства которых благоприятствуют возникновению горения, можно подразделить на две большие группы: традиционные, куда входят легковоспламеняющиеся и горючие жидкости и нетрадиционные или спецсоставы. Из большого числа горючих жидкостей наиболее часто применяются при поджогах моторные топлива (бензин, авиационный керосин, дизельное топливо); растворители и технические жидкости, являющиеся товарными нефтепродуктами (уайт-спирит, бензин «калоша», осветительный керосин); растворители не нефтяного ряда (различные номерные растворители, ацетон, спирт и пр.). Реже применяются некоторые товары пищевой и парфюмерно-косметической промышленности (духи, лосьоны, пищевые спиртосодержащие жидкости). Как мы уже отметили, множественность очагов пожара, а также быстрая динамика развития пожара часто являются следствием применения инициаторов (или ускорителей) горения. Да и среди устройств, применяемых для поджогов, мы выделяли средства доставки на место пожара ЛВЖ и ГЖ или устройства, с помощью которых они применяются. Таким образом, этот признак – наличие на месте пожара остатков или следов инициаторов горения – становится, пожалуй, наиболее важным, ключевым среди всех квалификационных признаков поджога. Этот вывод следует и из повседневной практики работы дознавателей и технических специалистов, которые при подозрении на поджог стремятся в первую очередь отобрать соответствующие пробы и исследовать их на наличие инициаторов горения. Один из древнейших обнаруженных нами в литературе случаев поджога, совершенного с применением инициаторов горения зафиксирован в 1547 г. В тот год в связи с на редкость засушливым летом в Москве участились пожары. Самый крупный из них уничтожил большую часть деревянного города. В огне погибло несколько тысяч жителей. Десятки тысяч остались без крова и пропитания. Боярская комиссия, созданная для отыскания и наказания виновников бедствия, выявила «многих сердечников, вынимавших из людей сердца и настоем кропивших столицу». Важно отметить, что волхвы, обвиненные в поджоге, по существу не запаливали город, а кропили дома «сердечным» настоем, вызывавшим пожар. Таким образом, был применен в полном смысле этого слова инициатор горения. «Зажигальщиков» пытали «и на пытке они сами на себя говорили», после чего их казнили «смертною казнью, глав им секли и на колье их сажали и в огонь их в те же пожары метали». В пожарно-технической литературе чаще всего применяют подразделение всех 63 горючих жидкостей на легковоспламеняющиеся (ЛВЖ), среди которых выделяют категорию особо опасных и собственно горючие жидкости (ГЖ). Единственным параметром этой классификации является экспериментально определяемый показатель температуры вспышки. Целям диагностики инициаторов горения, применяемых для поджогов, такая классификация не отвечает. Ясно, что в одну и ту же группу могут попадать различные по составу и свойствам горючие жидкости. Так, автомобильные бензины, независимо от марки, керосины, большая часть дизельных топлив, а также неуглеводородные составные растворители относятся к категории ЛВЖ. Существует множество классификаций отдельных категорий ЛВЖ, ГЖ по их составу, физическим, химическим, технологическим, эксплуатационным свойствам. Наиболее детально разработана классификация нефтепродуктов (НП). Вырабатываемые на нефтеперерабатывающих заводах, так называемые товарные нефтепродукты подразделяют на топлива, нефтяные масла, парафины и церезины, ароматические углеводороды (УВ), нефтяные битумы, нефтяной кокс, пластичные смазки, присадки к топливам и маслам, прочие НП различного назначения. Из этих продуктов реально использоваться в качестве инициаторов горения могут некоторые топлива (карбюраторные и инжекторные, реактивные, дизельные), ароматические УВ (бензол, толуол, ксилол); иные НП различного назначения (осветительные керосины, бензины-растворители, сольвенты, применяемые в резиновой и лакокрасочной промышленности). Основными классификационными параметрами моторных топлив являются их эксплуатационные характеристики и фракционный состав. Эти показатели могут быть определены только при наличии индивидуально изолированных объемов анализируемых продуктов. Для экспертиз, связанных с изучением горючих жидкостей, распределенных в объеме или по поверхности материальных объектов, тем более находящихся там в малых и следовых количествах, данные параметры практически непригодны. Среди прочих НП различного назначения наилучшим образом разработана классификация нефтяных растворителей, или нефрасов. Этим общим наименованием в настоящее время заменены все прежние названия растворителей нефтяного ряда, такие как уайт-спирит, сольвент нефтяной, фракция петролейного эфира, калоша и пр. Свойства нефтяных растворителей, по которым строится их классификация, также определяются из объемных количеств анализируемых жидкостей. Сопоставляя классификации моторных топлив и нефрасов можно убедиться в том, что некоторые их классификационные показатели имеют одинаковые или близкие значения. Так, фракционный состав моторных бензинов и бензинов-растворителей находится, практически, в одних и тех же пределах, следовательно, при использовании данного параметра может возникнуть неопределенность в диагностике. Что касается растворителей не нефтяного ряда, то имеется лишь номенклатура их марок (номеров или товарных наименований), каждой из которых соответствует индивидуальный состав, приводимый в справочной литературе. То есть, для этой категории ЛВЖ, ГЖ вообще отсутствуют общие классификационные показатели. К тому же имеющиеся в настоящее время на товарном рынке растворители зачастую выпускаются различными фирмами на основании временных ТУ, имеют специфические индивидуальные названия (типа: «растворитель термореактивный») и нерегламентированные составы. Не включены в данную схему мазуты, котельные топлива, смазочные материалы, олифы, поскольку их физико-химические свойства (высокая температура вспышки, отсутствие легких фракций, низкое давление насыщенных паров) делают их практически не пригодными для совершения поджога. Частота применения отдельных видов ЛВЖ и ГЖ при поджогах обусловлена, 64 видимо, прежде всего, доступностью тех или иных жидкостей для злоумышленника. Анализ материалов дознания по пожарам показывает, что для поджогов применяются: - бензин, керосин осветительный, дизельное топливо (светлые нефтепродукты) 70%, - растворители - 25%, - прочие ЛВЖ и ГЖ - 5%. Если мы обнаруживаем остатки ЛВЖ, ГЖ и других инициаторов горения там, где их нахождение не обусловлено производственной необходимостью или условиями хранения, это может свидетельствовать о поджоге с применением этой жидкости. Практически не используются поджигателями мазуты, котельные топлива, смазочные материалы, олифы, поскольку их физико-химические свойства (высокая температура вспышки, отсутствие легких фракций, низкая степень испарения) делают их практически не пригодными для совершения поджога. К группе нетрадиционных инициаторов горения (НИГ) принадлежат вещества и смеси веществ, возгорающиеся при контакте друг с другом. К ним относятся специальные поджигающие составы на основе сильных окислителей, промышленные пиротехнические составы, термиты. Их основные компоненты – окислитель, являющийся источником кислорода, и горючее вещество. Вещества этой группы используются поджигателями не так часто, как горючие и легковоспламеняющиеся жидкости, но многие заказные поджоги выполняются с их применением. Вещества, используемые для приготовления спецсоставов весьма разнообразны. Чаще всего они имеют неорганическую природу: щелочные металлы в чистом и связанном состоянии, щелочноземельные металлы и их производные, хлораты и перхлораты, кислородсодержащие вещества - пероксиды, хроматы, броматы и йодиты, перманганаты, фосфоросодержащие и некоторые иные вещества. Все вышеперечисленные группы веществ могут быть использованы поджигателями из-за своих специфических свойств - выделять кислород или водород при незначительном нагреве, выделять большое количество тепла, способного воспламенить окружающие предметы вследствие экзотермической химической реакции взаимодействия или разложения. Инициирование таких реакций может быть осуществлено различными способами: ударом (азид свинца (Pb(N 3 ) 2 , хлорат калия КClO 3 и т.д.), от соприкосновения с воздухом или влагой (щелочные и щелочноземельные металлы), от незначительного подогрева (нитраты свинца (Pb(NO 3 ) 2 ), натрия (NaNO 3 ), серебра (AgNO 3 ) и т.д.). Возможно инициирование экзотермической реакции при взаимодействии двух химических реагентов, например: нитрат натрия + масло (масляная ветошь). Механизм такой реакции прост: при небольшом нагреве нитрат натрия начинает расщепляться с выделением кислорода, кислород взаимодействует с маслом, результат - мгновенное воспламенение. Таких комбинаций существует довольно много и некоторые из них уже «успешно» применены на практике. Как уже отмечалось, для возникновения горения и устойчивого его развития на первой стадии нужен, как правило, сильный окислитель в сочетании с легко окисляемым веществом или материалом (известны случаи, когда на объекте уже есть горючие вещества, тогда достаточно использовать только сильный окислитель). Простейшими кислородосодержащими окислителями являются оксиды, например, оксиды железа Fe 2 O 3 и Fe 3 O 4 , свинца PbO 2 и Pb 3 O 4 , а также меди CuO, Cu 2 O, цинка ZnO, кремния SiO 2 , висмута Bi 2 O 3 , вольфама WO 3 , а также оксиды хрома и ванадия, перекиси бария и стронция. Также в роли окислителей могут выступать соединения, содержащие элементы, реакция которых с горючими веществами происходит в форме горения – галогены, серу, фосфор, азот, углерод, бор, селен, теллур. К простейшим соединениям этого типа относятся галогениды, сульфиды и нитриды малоактивных металлов. Окислителями в НИГ могут быть и чистые элементы. Например, смеси свинца, 65 олова, кадмия, висмута с серой, теллуром, селеном применяются в качестве воспламенительных и замедлительных пиротехнических составов. Однако наиболее многочисленную группу окислителей входящих в состав НИГ образуют неорганические кислородсодержащие соли (нитраты, перманганаты, хлораты, перхлораты, сульфаты, хроматы и бихроматы и т.п.). Некоторые из них, а именно соли аммония, калия, натрия, бария, стронция, применяются довольно широко; соли лития, рубидия, цезия применяются значительно реже. Большое значение на практике имеют следующие окислители: перманганат калия (KMnO 4 ), соли хромовой и двухромовой кислот (K 2 Cr 2 O 7 и K 2 CrO 4 ), азотная кислота и ее соли - нитраты (HNO 3 , КNO 3 , NH 4 NO 3 ), азотистая кислота (HNO 2 , может быть и восстановителем), концентрированная серная кислота (H 2 SO 4 ), перекись водорода и пероксиды металлов (H 2 O 2 , К 2 О 2 ), хлорноватая кислота и ее соли - хлораты (HClO 3 , КClO 3 – бертолетова соль), диоксид марганца (MnO 2 ), диоксид свинца (PbO 2 ), хлорная известь (Ca(ClO) 2 ), периодат аммония (NH 4 IO 4 ), висмутат натрия (NaBiO 3 ), гексацианоферрат калия - красная кровяная соль (K 3 [Fe(CN) 6 ]). Для инициирования горения органических веществ могут быть использованы и различного рода катализаторы. Так, возможно воспламенение паров бензина в бензобаке автомашины от закрепленного металлического катализатора, оказавшегося над слоем топлива. Разнообразие физико-химических свойств рассматриваемых веществ инициаторов горения, их доступность, провоцирует разработку и производство, даже в домашних условиях, различного вида огнезажигающих и огнепроводных устройств, что значительно затрудняет работу пожарных экспертов по расследованию пожаров. В качестве горючих веществ в состав НИГ могут входить как органические углеродсодержащие материалы, такие как древесный уголь (используемый в частности в дымном порохе), сахар, глицерин, спирт, ацетон, уксусная кислота; так и неорганические вещества: химически активные металлы (алюминий, магний, титан и т.п.) или соединения, в состав которых входят сера, кремний, бор. 4.5. Полевые методы обнаружения инициаторов горения на местах пожаров. Обнаружение и диагностику остатков ЛВЖ и ГЖ можно проводить либо непосредственно на месте пожара, либо в лаборатории, отобрав предварительно на месте пожара пробы. Применение полевых методов (более простых и экспрессных) без лабораторных исследований (естественно, более трудоемких) может привести к принципиальным ошибкам и потому недопустимо. Простейшими способами обнаружения нефтепродуктов являются органолептические (запах, вкус, цвет). Обонянием можно обнаружить бензин в холодной воде при концентрации 0,005 мг/дм3 и ощутить резкий запах при концентрации 0,01 мг/дм3. Более тяжелое топливо и сырые нефти обнаруживаются по запаху при концентрации 0,2-1,0 мг/дм3, смазочные масла - при концентрации около 25 мг/дм3. Неприятный вкус вода приобретает при концентрациях нефтепродуктов 0,1-1,0 мг/дм3. Также неприятный вкус имеет рыба, выловленная в таком водоеме. Только при самом благоприятном освещении можно обнаружить нефтяную пленку толщиной 4∙10-5 мм, что примерно соответствует концентрации 0,04 мг/дм3. Разумеется, для точного определения наличия, типа и количества органических компонентов в исследуемых объектах органолептические методы, неприемлемы. Существует несколько экспрессных химико-аналитических методов и приборов для обнаружения паров нефтепродуктов и иных ЛВЖ и ГЖ на месте пожара. Во многих отраслях промышленности, где необходим контроль окружающего воздуха, используются газоизмерительные системы с индикаторными трубками, основанные на линейноколориметрическом (химическом) методе определения паров ЛВЖ. 66 В газоанализаторах этого типа фиксируемый объем воздуха прокачивается через стеклянную индикаторную трубку. Трубки рассчитаны на выявление индивидуальных веществ или их смесей, например, бензина, толуола, ацетона, спиртов и т.д. При наличии паров определенной жидкости содержимое трубки (твердый носитель, пропитанный реактивом) окрашивается в соответствующий цвет. При этом длина окрашенной зоны пропорциональна концентрации паров компонента в воздухе. Наиболее известные в мире газоанализаторы с индикаторными трубками выпускает фирма Drager (Германия). Минимально определяемые концентрации отдельных компонентов индикаторными трубками ЗАО «Крисмас+» составляют: для ацетона – 100 мг/м3; для бензина – 50 мг/м3; для бензола – 10 мг/м3; для гексана – 10 мг/м3; для дизельного топлива – 250 мг/м3. У индикаторных трубок фирмы Drager минимально определяемые концентрации составляют: для ацетона – 250 мг/м3; для бензола – 2 мг/м3; для гексана – 350 мг/м3; для суммы бензола, толуола, ксилолов (БТК) – 400 мг/м3. К недостаткам метода можно отнести возможность срабатывания индикаторных трубок на продукты термического разложения конструкционных и отделочных материалов, присутствующих на месте пожара. Не следует воспринимать маркировку индикаторной трубки по конкретному веществу или смеси в качестве идентификационной способности. Это лишь означает, что данная трубка количественно отградуирована на пары определенного продукта. Она может в принципе давать цветную реакцию с парами родственного вещества, но в иных количественных соотношениях. В настоящее время выпускаются более совершенные газоанализаторы, в которых вместо индикаторных трубок используются интеллектуальные сенсоры с цифровой индикацией. Исследования фирмы Drager показали, что наибольшим удобством и надежностью отличаются три типа сенсоров: электрохимические, каталитические, оптические (инфракрасные). В практике работ пожарной охраны Российской Федерации наибольшее распространение получили полевые газоанализаторы с фотоионизационными детекторами. Фотоионизационные детекторы (ФИД) довольно просты и недороги. Они способны фиксировать любые вещества с потенциалом ионизации менее 10,8 Эв. Испытания прибора АНТ-2 с целью оценки пригодности его для поисков остатков ЛВЖ и ГЖ на месте пожара показали эффективность применения анализатора, как в помещении, так и на открытом воздухе в зимних условиях, при температуре от 0 до минус 10 оС, а также при имитации тушения водой после поджигания инициатора горения. В число газов и паров, имеющих потенциал ионизации ниже 10,8 Эв, входят органические вещества различных классов - предельные углеводороды (от бутана и выше), алифатические альдегиды и кетоны, спирты, простые эфиры, сложные эфиры, кислоты; олефины; амины; ароматические углеводороды и другие. Имеют потенциал ионизации более 10,8 Эв и не фиксируются датчиком лишь самые легкие представители указанных классов соединений: метан, этан, пропан, формальдегид, метанол, муравьиная кислота. Не определяются данным детектором также оксид и диоксид углерода, кислород, водород, азот, фтор, хлор, фтористый, хлористый, бромистый водороды и некоторые другие газы. Практически все наиболее распространенные из применяемых поджигателями горючих жидкостей (бензин, керосин, растворители для лаков и красок и др.) могут быть обнаружены прибором с фотоионизационным детектором. Из приведенного перечня также следует, что ФИД не регистрирует утечки бытового магистрального газа, содержащего в основном метан, но способен фиксировать наличие баллонного газа, содержащего пропан-бутановую смесь. При горении на месте пожара древесины, тканей и других распространенных материалов часто образуются газообразные продукты неполного сгорания, в состав которых могут входить алифатические и ароматические альдегиды, кетоны, эфиры. Особенно активно они образуются при тлении или пламенном горении в условиях 67 ограниченного воздухообмена. Эти продукты также могут фиксироваться фотоионизационными детекторами, что подтверждено экспериментально. Пока происходило пламенное горение или тление чистой (без нефтепродуктов) древесины, хлопчатобумажной и шерстяной ткани испытуемый прибор давал сигнал на газообразные продукты пиролиза. Таким образом, любые поиски остатков ЛВЖ и ГЖ на пожаре с помощью газоанализаторов с ФИД можно проводить только после гарантированно полной ликвидации горения (в том числе тления во внутренних конструкциях полов, в завалах пожарного мусора и т.д.). В состав нетрадиционных инициаторов горения входят вещества, значительно различающиеся по своей химической природе, поэтому обнаружение их остатков на месте пожара, при расследовании поджогов является весьма сложным делом. Вещества, используемые для ускорения горения при возможном поджоге, в большинстве случаев изменяют свое первоначальное состояние, образуя новые соединения в результате химических взаимодействия и термической деструкции под воздействием высокой температуры на пожаре. При этом образуются продукты, находящиеся в газовой, жидкой и твёрдой фазах. Все эти формы могут присутствовать на месте пожара. Однако трудно ожидать составления поджигателем поджигающих смесей, в которых инициатор горения и горючее вещество находились бы в стехиометрическом соотношении. Психология поджигателя чаще всего заставляет его использовать инициатор горения в избыточном количестве. Поэтому на месте пожара, возможно обнаружение не только продуктов разложения инициаторов горения, но и их непрореагировавших остатков. В случае применения поджигателем смеси компонентов - горючее вещество + окислитель, в очаговой зоне на обугленных материалах, будут присутствовать вещества, содержащие окислитель в исходной окисленной, а также в различных более или менее восстановленных формах. Поиску на месте пожара, в первую очередь подлежат окисленные формы ионовокислителей: [NO3]-, [ClO4]-, [ClO3]-, [JO3]-, [JO4]-, [BrO3]–, [MnO4]-, [Mn2O7,]-, [Cr2O7,]-, [СгO4]-. Восстановленная форма окислителей представляет собой спёкшуюся твёрдую массу, содержащую, как правило, окислы металлов: MnO4, MnO2, Mn2O3, МnO, СгO4, СгO, PbO, PbO2, FeО, ВаО, LiО, Rb2O, Cs2O, SrО, Cu2O, BrO, JO, РbF2, CuF2, Na2O, а также металлы в элементном виде или в форме катионов Мn2+, Pb2+(4+), Mg2+, Al3+, Сг2+, J+. 4.6. Лабораторные инструментальные методы и средства обнаружения и диагностики ЛВЖ и ГЖ. Важнейшими методами лабораторного анализа экстрактов ЛВЖ (ГЖ), позволяющими решать диагностические и идентификационные задачи являются: 1. Газожидкостная хроматография (ГЖХ). Один из основных методов анализа, позволяет и обнаруживать ЛВЖ (ГЖ), и устанавливать их тип и марку Газовая хроматография - основной аналитический метод анализа бензинов и других светлых нефтепродуктов, а также различных составных растворителей, которые, являясь легковоспламеняющимися и горючими жидкостями, часто используются как инициаторы и ускорители горения при поджогах. Характерные особенности состава различных легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, выявляемые данным методом, настолько индивидуальны, что позволяют четко диагностировать исследуемый инициатор горения, даже без применения проб сравнения. Методом газовой хроматографии часто можно идентифицировать остатки ЛВЖ, видоизмененные под воздействием горения. По чувствительности газовая хроматография несколько уступает методу 68 флуоресцентной спектроскопии. Некоторые исследователи приводят минимальные предельные значения обнаружения нефтепродуктов в водах методом газовой хроматографии на уровне 0,2÷0,3 мг/л, в то время как минимально определяемыми концентрациями нефтепродуктов в водах методом ИК-спектроскопии являются концентрации на уровне ПДК, то есть 0,05 мг/л. Флуоресцентным методом можно обнаружить нефтяные загрязнения при их концентрации в водах около 0,005 мг/л. Газохроматографический анализ основан на распределении вещества между двумя фазами, одна из которых является неподвижной, а другая – газ (пар) продвигается сквозь неподвижную фазу током газа-носителя. Если неподвижная фаза представляет собой твердое вещество, то такой вариант анализа называют газоадсорбционной хроматографией. В случае жидкой неподвижной фазы реализуется вариант газожидкостной хроматографии (ГЖХ). Разделение компонентов сложных смесей происходит на хроматографических колонках, являющихся важнейшим узлом газового хроматографа. Идентификация разделенных компонентов, позволяющая диагностировать исследуемую жидкость, производится на основании специальных газохроматографических параметров, так называемых параметров удерживания (индексов удерживания), которые устанавливаются путем анализа искусственно созданных смесей известных веществ. Чаще всего в качестве параметра удерживания используют время от пуска пробы до выхода из колонки анализируемого компонента (время элюирования). Эффективность газохроматографического анализа определяется, в первую очередь, качеством хроматографической колонки, а также правильно выбранными условиями разделения. Разделение производится на насадочных или капиллярных колонках. В насадочной колонке жидкая фаза распределяется как можно более равномерно по поверхности твердого носителя. После этого носитель с нанесенной фазой помещается в стеклянную, стальную или медную трубку, диаметром обычно около 2 – 4 мм и длиной от 1 до 5 м. Качество насадочной колонки определяется верным выбором твердого носителя и стационарной жидкой фазы. Главное назначение твердого носителя состоит в том, чтобы обеспечить достаточно большую и в то же время однородную поверхность. Для выполнения этих требований твердый носитель должен обладать развитой пористой структурой, оптимальный диаметр пор которой составляет величину порядка одного микрона. Если твердый носитель используется без нанесения жидкой фазы, то разделение компонентов происходит непосредственно на его поверхности (вариант газоадсорбционной хроматографии). Общие принципы и практические рекомендации по выбору твердых носителей и стационарных жидких фаз, их свойствам и области применения, а также приготовлению хроматографических колонок изложены в специальной литературе по газовой хроматографии. В капиллярных колонках твердые носители не используются, а жидкая фаза наносится непосредственно на внутреннюю поверхность капилляра внутренним диаметром обычно 0,2 – 0,5 мм и длиной 15 – 50 м и более. Наилучшие результаты при анализе сложных смесей достигаются при использовании капиллярных колонок. С другой стороны, преимуществом насадочных колонок является сравнительная простота их приготовления, большая экспрессность при проведении анализа, что часто делает их более предпочтительными, особенно при проведении массовых исследований. Аппаратура для проведения анализа. Хроматографическое исследование концентрированных экстрактов образцов вещественных доказательств, изъятых с места пожара для обнаружения в них легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, осуществляется на лабораторном газовом хроматографе. Газ носитель, как правило, поступает в колонку из баллона со сжатым газом. В качестве газа носителя используют азот, гелий, аргон, водород и др. Для 69 сохранения постоянной скорости газа носителя обязательно использование регулятора давления. Хроматографическая колонка помещается в термостат, в котором устанавливается либо изотермический температурный режим, либо, как это делают в настоящее время в большинстве случаев, осуществляется подъем температуры по заданной программе. Параметром удерживания в последнем случае может выступать температура элюирования анализируемого компонента. На выходе колонки устанавливается детектор, то есть устройство, регистрирующее присутствие каждого компонента и его количество в потоке, выходящем из хроматографической колонки. Существует большое количество различных конструкций детекторов. Их описание дается в специальной литературе по газовой хроматографии. Для анализа углеводородных смесей наиболее употребительным является пламенноионизационный детектор (ПИД). В этом детекторе выходящий из колонки газ смешивается с водородом и сжигается в атмосфере воздуха. При этом образуется ионный ток, регистрируемый специальными измерителями. Сигнал от измерителя поступает либо на самописец, либо, через аналого-цифровой преобразователь, на ПЭВМ. Хроматограф с пламенно-ионизационным детектором снабжается системой подачи водорода и воздуха. Наиболее распространенными газовыми хроматографами российского производства являются в настоящее время хроматографы серии «Кристалл», удовлетворяющие всем современным требованиям анализа сложных органических смесей, в том числе традиционных инициаторов горения. Расшифровка хроматограмм. На хроматограммах нефтепродуктов всегда выявляется гомологический ряд нормальных алканов в виде характерной «гребенки» (рис. 1,2). Расшифровка состава среднедистиллятных нефтепродуктов дополнительно облегчается тем, что рядом с пиками н-гептадекана и н-октадекана всегда элюируются углеводороды-биомаркеры изопреноидного строения: тетраметилпентадекан (пристан) и тетраметилгексадекан (фитан). После отыскания на хроматограмме этих пар компонентов можно легко расшифровать состав всей смеси (рис. 3). Рис. 1 Хроматограмма прямогонного бензина АВТ-52 новокуйбышевского НПЗ 70 Рис. 2 Хроматограмма дизельного топлива На хроматограммах автомобильных бензинов в наибольшем количестве проявляются пики ароматических углеводородов – толуола, ксилолов, этилбензолов. Наличие данных компонентов увеличивает детонационную стойкость автомобильных бензинов, то есть повышает октановое число. При этом содержание указанных компонентов, обычно, тем выше, чем выше октановое число бензина (рис. 3,4). Последнее обстоятельство связано с тем, что доминирующее количество бензинов современного российского топливного рынка составляют бензины каталитического риформинга. В низкооктановых бензинах соотношение ароматических и алифатических УВ составляет 0,2 – 0,3; в высокооктановых – этот показатель близок к единице. Основную долю среди ароматических УВ, как правило, составляют углеводороды толуольно-ксилольной фракции. Рис. 3 Хроматограмма автомобильного бензина А-76 топливной 71 компании «Фаэтон» Рис. 4 Хроматограмма автомобильного бензина АИ-92 топливной компании «Shell» Для расшифровки хроматограмм составных растворителей (например, номерных растворителей 646, 647, 648 и т.д.) необходимо готовить эталонную смесь из компонентов, входящих в эти растворители. Чаще всего - это смесь спиртов (этанол, бутанол, изобутанол), кетонов (ацетон), сложных эфиров (бутилацетат, этилцеллозольв), ароматических углеводородов (толуол, пиробензол, ксилол), иногда, с добавлением небольшого количества бензиновой фракции (уайт-спирит). Конкретные составы можно найти в справочной литературе. Однако, во всяком случае, хроматограммы растворителей однозначно отличаются от хроматограмм светлых нефтепродуктов отсутствием гомологического ряда нормальных алканов с максимумом в начале диапазона (у бензинов) или в середине диапазона (у всех остальных нефтепродуктов). В случае невозможности полностью расшифровать состав растворителя приходится констатировать лишь «наличие горючей жидкости - составного растворителя типа номерных растворителей». Для анализа этой категории органических смесей необходимо пользоваться данными инфракрасной спектроскопии, позволяющей установить наличие тех или иных классов органических соединений. При анализе методом ГЖХ светлых нефтепродуктов, представляющих собой смеси углеводородов, можно установить фракционный состав смеси по температурам кипения начального и конечного компонента. По фракционному составу можно успешно диагностировать бензины, керосины, дизельные топлива. Анализ бензинов на насадочных колонках, ввиду их не очень большой эффективности дает возможность уверенно расшифровать только около 20-25 индивидуальных компонентов (сравним с капиллярными колонками, которые позволяют установить в составе бензинов наличие свыше 200 компонентов). Тем не менее, по количественному содержанию этих компонентов можно достаточно достоверно рассчитывать некоторые товарные показатели бензинов, поскольку количественное содержание прочих компонентов в моторных бензинах значительно ниже, и они не могут вносить сколько-нибудь значимой коррективы в товарные показатели. 72 Молекулярная люминесценция (ЛЮМ). В результате поглощения веществом энергии электромагнитного излучения, его частицы переходят из нормального в возбужденное электронное состояние. Возвратный электронный переход в частицах вещества (атомах, молекулах, ионах и др. более сложных комплексах) из возбужденного состояния в нормальное сопровождается свечением этих частиц, называемым люминесценцией. Люминесцентный спектрометр представляет собой комбинацию абсорбционного и эмиссионного спектрометров, для которых исследуемый образец является общим элементом. Эмиссионная и абсорбционная части спектрометра располагаются обычно под прямым углом друг к другу относительно кюветы с исследуемым образцом. Перпендикулярная конфигурация выбирается для того, чтобы свести к минимуму любое поступление излучения источника на фотоприемник за счет рассеяния пробой или оптическими деталями. Обычные электронные спектры поглощения и люминесценции многоатомных органических молекул размыты и содержат одну или несколько широких полос. Едва ли не самым большим достоинством люминенсцентной спектроскопии является ее очень высокая чувствительность. Для большинства определяемых этим методом соединений пределы обнаружения не превышают 10-3 мкг/мл. В абсорбционной спектроскопии эта величина на один - два порядка больше. Спектр флуоресценции в целом, и его максимум всегда сдвинуты в стону бо́льших длин волн (меньших частот) по сравнению со спектром поглощения и его максимумом. Этот закон, названный в честь его первооткрывателей Законом Стокса и Ломмеля, является по существу законом сохранения энергии применительно к процессам фотолюминесценции. Чаще всего в спектральных исследованиях используют съемку спектров люминесценции, являющихся функцией распределения излучаемой веществом энергии по длинам волн. При этом используют важнейшую закономерность молекулярной люминесценции - независимость спектра люминесценции от длины волны возбуждающего света. Это касается, однако, лишь вида самого спектра, а не интенсивности люминесценции. С.И. Вавилов показал, что энергетический выход люминесценции, т.е. отношение энергии, испускаемой в виде люминесценции, к энергии поглощенного возбуждающего света первоначально растет пропорционально длине волны возбуждающего света, затем в некотором интервале длин волн остается постоянным, после чего резко падает. Для каждого вещества характерна некоторая предельная длина волны, за которой наблюдается падение выхода люминесценции. Это положение известно в качестве закона Вавилова. Флуоресценция описывается более сложной зависимостью, чем поглощение, для которого существует закон Ламберта-Бера. При введении веществ в различные растворители обычно наблюдается заметное изменение их электронных спектров поглощения и люминесценции по сравнению со спектрами этих же веществ в газовой фазе. Происходит как изменение абсолютной величины поглощательной и излучательной способности молекул, так и смещение спектров вдоль шкалы длин волн. Изменение спектральных характеристик растворенных молекул существенно зависит от величины межмолекулярных взаимодействий и определяется характеристиками среды (диэлектрическая проницаемость, дипольный момент, показатель преломления), а также образованием водородных связей и комплексов с переносом заряда. Внутри и межмолекулярные взаимодействия обычно приводят к уменьшению выхода люминесценции исследуемых веществ, т.е. сопровождаются тушением свечения. Тушение может происходить в результате нагревания растворов, при добавлении различных примесей, при увеличении концентрации растворенного вещества. Увеличение концентрации обычно сопровождается развитием молекулярных взаимодействий, 73 приводящих к ассоциации молекул за счет Ван-дер-Ваальсовского взаимодействия или образования водородных связей. Наибольшее значение в пожарно-технической экспертизе получило использование люминесцентной спектроскопии для изучения горючих жидкостей, применяемых в качестве инициаторов горения при поджогах. Возможно также применение этого метода для установления степени термических преобразований некоторых материалов в относительно низкотемпературной зоне. Жидкие нефтепродукты можно рассматривать, как растворы флуоресцирующих компонентов (в наибольшей степени это относится к ПАУ) в нефлуоресцирующем растворителе, каким является смесь насыщенных УВ. Сложность и многообразие состава нефтепродуктов предопределяет сложный вид их электронных спектров и изменение спектральных характеристик при смене рабочих режимов съемки спектров или при изменении товарных показателей нефтепродуктов. Наилучшую информацию дает использование комбинированного режима съемки спектров люминесценции, при котором одновременно меняются длины волн возбуждающего и регистрирующего света с переменным шагом, уменьшающимся с увеличением длины волны люминесценции. Возможности большинства современных спектрофлуориметров позволяют проводить комбинированное сканирование лишь при съемке спектров возбуждения флуоресценции. В связи с этим, все спектры, приводимые в настоящем учебнике, относятся к спектрам возбуждения, являющимся функцией распределения излучаемой веществом энергии в зависимости от длины волны возбуждения. Измерения проводятся непосредственно в растворе без отгонки растворителя. Для качественной диагностики не требуется эталонных веществ. Количественные измерения необходимо проводить по калибровочной смеси или индивидуальным компонентам. При этом следует учитывать, что лишь разбавленные растворы характеризуются линейной зависимостью интенсивности флуоресценции от концентрации. При изучении спектров флуоресценции основной характеристикой образца является длина волны максимума флуоресценции, и лишь дополнительное значение имеет интенсивность флуоресценции. Это позволяет строго объективизировать получаемую информацию, и проводить исследование без приготовления эталонных коллекций. Флуоресценция свойственна сравнительно небольшому числу соединений. Из составных компонентов нефтепродуктов способностью флуоресцировать под действием ультрафиолетовых лучей обладает лишь часть углеводородов (ароматические УВ и в первую очередь - ПАУ - полициклические ароматические углеводороды), а также окисленные продукты и асфальтово-смолистые компоненты. Последние могут образовываться, в частности, в результате вторичного преобразования на пожаре исходных нефтепродуктов, иных горючих жидкостей или органического вещества объектов носителей. Критерии диагностики горючих жидкостей, обнаруживаемых на местах пожаров, по спектрам флуоресценции. Исследование различных товарных нефтепродуктов и горючих жидкостей показывает, что основной максимум в спектрах возбуждения флуоресценции автомобильных бензинов фиксируется в диапазоне длин волн 370÷380 нм. Бензин А-76 часто имеет дополнительный максимум возбуждения флуоресценции при длине волны 340÷350 нм. Этот максимум связан с флуоресценцией алкилзамещенных гомологов бензола и проявляется в низкооктановых бензинах, имеющих существенно более слабую флуоресценцию, чем бензины с октановым числом более 90, в которых максимум при длинах волн 340-350 нм, как правило, гасится. У высокооктановых бензинов основной максимум флуоресценции несколько растянут в длинноволновую область и имеются дополнительные максимумы флуоресценции при длинах волн 400-410 нм и 430-440 нм (рис. 59). Этот вывод сделан на основании изучения флуоресценции более сотни образцов автомобильных бензинов различных отечественных и импортных фирм производителей. 74 В целом, наиболее высокую интенсивность флуоресценции имеют высокооктановые бензины. Наибольший выход флуоресценции выявлен для бензинов А95Е, А-95, А-92+ и других бензинов импортного производства. Анализ бензинов, различающихся октановыми числами и фирмой-производителем, показал, что бензины, получаемые путем прямой перегонки, не флуоресцируют. У авиационных бензинов и различных бензинов-растворителей флуоресценция также отсутствует. Спектры флуоресценции некоторых автомобильных бензинов Способность флуоресценции – аддитивное свойство. С одной стороны, флуоресценция автомобильных бензинов может быть связана с содержанием в их составе конденсированных ароматических соединений, попадающих в бензины вместе с добавляемыми на нефтебазах толуольно-ксилольной фракцией углеводородов. Напомним, что метод флуоресценции является крайне чувствительным, и даже следовые количества сильно флуоресцирующих компонентов могут серьезно сказаться на суммарной флуоресценции. С другой стороны, дополнительная флуоресценция высокооктановых бензинов может быть связана с наличием в их составе различных присадок, в ряду которых используются металлоорганические соединения. Такие компоненты могут давать флуоресценцию в видимой области спектра. По-видимому, с этим и связано наличие максимума флуоресценции у высокооктановых бензинов в диапазоне длин волн 400 ÷ 440 нм.Во всяком случае, способность автомобильных бензинов флуоресцировать и выявленные особенности спектров флуоресценции позволяет вовлечь эти нефтепродукты в круг веществ, исследуемых методом флуоресцентной спектроскопии, а именно автомобильные бензины считаются наиболее употребительными инициаторами горения, использующимися при поджогах (на их долю приходится около 70 % всех случаев обнаружения посторонних ЛВЖ на местах пожаров). В кругу товарных нефтепродуктов, проявляющих способность к флуоресценции, основная роль помимо автомобильных бензинов принадлежит дизельным топливам. Керосины, используемые для воздушно–реактивных двигателей, не флуоресцируют. Применяемые в быту осветительные керосины имеют незначительный максимум флуоресценции в диапазоне 370÷380 нм. Это объясняется, вероятно, более низким качеством очистки керосинов для осветительных и иных бытовых нужд. При этом в их составе могут оказаться некоторые компоненты более тяжелых нефтяных фракций, с которыми связана флуоресценция дизельных топлив. В спектрах возбуждения флуоресценции дизельных топлив фиксируется один максимум вблизи длины волны 380 нм, интенсивность флуоресценции высока и находится на уровне высокооктановых бензинов. Растворители не нефтяной природы не флуоресцируют в тех диапазонах длин волн, в которых наблюдается основная флуоресценция моторных топлив. Автомобильные масла относятся к горючим жидкостям, имеющим довольно 75 высокие значения температуры вспышки, от 190 до 220 оС, в связи с чем, их пожарная опасность невелика. Поэтому данные горючие жидкости не следует относить к возможным инициаторам горения, применяемым поджигателями. Однако, следы, оставляемые маслами, по своему внешнему виду могут быть спутаны со следами ЛВЖ. Их изучение важно для пожарно-технической экспертизы. По той же причине представляет интерес и изучение флуоресценции гидравлических жидкостей. Спектры флуоресценции автомобильных топлив и масел В спектре возбуждения флуоресценции моторного масла «спектрол» основной максимум флуоресценции фиксируется при 460 нм (рис. 60). Максимум флуоресценции моторных масел фиксируется в разных диапазонах длин волн, но в подавляющем большинстве случаев этот диапазон находится в более длинноволновой области по отношению к основному максимуму флуоресценции моторных топлив. По этому показателю можно достаточно уверенно диагностировать моторные масла. У трансмиссионного масла максимум возбуждения флуоресценции смещен в длинноволновую область за пределами выбранного нами диапазона измерения. Тормозная жидкость «Роса» имеет низкую интенсивность флуоресценции, по характеру похожую на флуоресценцию бензина А-76. У амортизационной жидкости основной максимум возбуждения флуоресценции находится в диапазоне 390-410 нм, имеется также дополнительный максимум при 430-440 нм. Интенсивность флуоресценции также не высока. Спектры флуоресценции гидравлических жидкостей в сравнении с флуоресценцией 76 автомобильного бензина А-76 Спектры флуоресценции сырой нефти и тяжелых нефтепродуктов При исследовании тяжелых нефтепродуктов и сырой нефти, диапазон длин волн максимума возбуждения флуоресценции составлял 440÷480 нм, мазута - 410÷470 нм, тяжелого газойля - 415÷470 нм с явно выраженным максимумом при 440 нм, легкого газойля - 420÷440 нм. Кроме того, интенсивность флуоресценции тяжелых нефтепродуктов и сырой нефти в несколько раз превышает таковую у прочих изученных нефтепродуктов. Электронная спектроскопия в ультрафиолетовой и видимой области Более высокие количества энергии, чем те, которые вызывают колебания молекул, способны привести к электронным переходам. Сигналы, соответствующие электронным переходам, проявляются в области видимого (750 – 400 нм) и ультрафиолетового (400 – 200 нм) излучений. Электронные переходы в молекулах происходят намного быстрее (≈ 10-15 сек), чем колебательные движения ядер (≈ 10-12 сек). За время этих переходов ни относительное положение ядер, ни их скорость практически не меняется. Метод молекулярной абсорбционной спектроскопии в УФ- и видимой областях спектра обычно называют спектрофотометрией. Объектом спектрофотометрических измерений, как правило, являются растворы. Фотометрический раствор помещают в кювету – сосуд с плоскими параллельными прозрачными гранями. Спектрофотометрический метод, будучи абсорбционным, основан на измерении поглощения света. Его чаще всего измеряют путем сравнения интенсивностей света внешнего источника, падающего на образец и прошедшего сквозь него. Чтобы исключить влияние светорассеяния, фотометрируемый раствор должен быть прозрачным. Прочие эффекты можно скомпенсировать, используя раствор сравнения. В простейшем случае им является чистый растворитель или раствор контрольного опыта. Спектрофотометрический метод относится к средне чувствительным. Несмотря на недостатки метода, связанные с малой чувствительностью и селективностью спектрофотометрический метод широко применяют в неорганическом и органическом анализе. Причина – простота и доступность оборудования, а также большой объем накопленного экспериментального и теоретического материала. Почти всегда в анализе необходимо перевести определяемое соединение в новую химическую форму. Требования к фотометрическим реагентам – это получить продукт реакции с возможно большей величиной молярного коэффициента поглощения. Если же реагент окрашен, то к фотометрической реакции предъявляется еще одно требование – высокая контрастность, то есть как можно меньшего перекрывания спектров поглощения реагента. В качестве фотометрических реагентов используют вещества различных классов. 77 Из неорганических соединений – это например, тиоцианаты (определение Fe, Mo, W, Nb, Co и др.), пероксид водорода (определение Ti, V, Nb, Ta и др.), аммиак – для определения меди. Ассортимент органических фотометрических реагентов, применяющихся для определения практически всех элементов, существенно больше. Следует также отметить применение интенсивно окрашенных катионных и анионных красителей для определения pH. Иногда для анализа необходимость в фотометрических реагентах отсутствует, поскольку сами аквакомплексы определяемых элементов обладают собственной, хотя и малоинтенсивной окраской, например Cu(II), Co(II), Fe(III) и других переходных металлов. В ряде случаев более интенсивно окрашенные соединения можно получить за счет окислительно-восстановительных реакций: Mn(II)→Mn(VII), Cr(III)→Cr(VI) и другие. Спектрофотометрию используют и для определения органических соединений – в основном и функциональном анализе. Основная сложность при реализации методик – многие реакции в этом случае протекают достаточно медленно. Раньше в пожарно-технической экспертизе метод УФ-спектроскопии использовался для изучения горючих жидкостей, применяемых в качестве инициаторов горения при поджогах. Ввиду своей малой информативности для указанных целей, УФС в настоящее время в пожарно-технической экспертизе в качестве самостоятельного метода почти не используется. Из-за простоты аппаратурного оформления спектрофотометрические детекторы используют в хроматографических и проточноинжекционном методах анализа. 3. Инфракрасная спектроскопия (ИКС). Позволяет диагностировать остатки нефтепродуктов и других горючих жидкостей, таких как растворители для ЛКП. Использование ИК-спектроскопии для исследования искусственных каменных материалов при выявлении очаговых признаков пожара. ИК-спектроскопия при исследовании неорганических строительных материалов используется, чаще всего, для изучения степени термического поражения гипсовых матреиалов. По ИК-спектрам различия между отдельными гидратными формами гипса являются более строго выраженными и не требуют расчета специальных спектральных критериев: 1) дигидрат (исходный гипсовый камень или нагретый до температуры не выше 100 оС) обнаруживается по наличию полос поглощения 600, 660, 3560 см-1; 2) полугидрат (алебастр) имеет характерные полосы 670, 3560 - 3610 см-1; 3) ангидрит имеет дуплет 590 - 615 см-1 вместо 600 см-1. Использование ИК-спектроскопии для исследования легковоспламеняющихся жидкостей при расследовании поджогов. Съемку спектров ЛВЖ проводят непосредственно в растворах, что исключает необходимость отгонки растворителя. Возможно также снятие ИК-спектров в паровой фазе легкокипящих компонентов горючих жидкостей. В этом случае облегчается расшифровка ИК-спектров, поскольку на спектр исследуемой жидкости не накладываются характеристические частоты поглощения растворителей. В тех случаях, когда объектом исследования являются углеводородные смеси (нефтепродукты) в ИК-спектрах фиксируются только полосы поглощения С-Н связей: 2970 см-1 (СН 3 -группы), 2880 см-1 (СН-связи алифатического характера), 1480 см-1 (деформационные колебания СН-связей алифатического характера), 1370 см-1 (деформационные колебания СН 3 -групп) (рис. 8). 78 Рис. 8 ИК-спектр автомобильного бензина В спектре дизельного топлива имеются также малоинтенсивные полосы поглощения 3050 см-1 (С-Н связи ароматического характера), 1250, 1760 см-1 (карбонильная группа). Последние две полосы связаны, вероятно, с присадками, содержащимися в дизельном топливе (рис. 9*). Рис. 9 ИК-спектр дизельного топлива В ИК-спектрах составных растворителей, в зависимости от содержащихся в них тех или иных неуглеводородных компонентов, фиксируются максимумы поглощения различных функциональных групп, что делает эти спектры очень характеристичными. Так, в спектре растворителя № 646, содержащего ароматические углеводороды, изобутанол и ацетон при существенном содержании С-Н связей ((полосы 2870, 2980, 1380, 1460 см-1) отчетливо проявляется широкий максимум 3100-3700 см-1 (ОН-группы спиртового характера) и полосы 1240, 1770 см-1 (карбонильная группа) (рис. 10). В спектре жидкости для снятия лака полосы поглощения углеводородов имеют существенно меньшую интенсивность. Наиболее интенсивными здесь являются полосы поглощения 79 карбонильной группы (1240, 1760 см-1) (рис. 11). Рис. 10 ИК-спектр растворителя № 646 Рис. 11 ИК-спектр жидкости для снятия лака 80 Тема 6. Особенности расследования пожаров, возникающих при чрезвычайных ситуациях на транспорте. Учебные вопросы 6. 1.Характеристика пожарной нагрузки автомобилей. 6.2.Установление очага пожара в автомобиле. 6.3.Установление причины пожара автомобилей ВВЕДЕНИЕ Автомобили, с самого начала, представляли собой объекты повышенной пожарной опасности. Совокупность двигателя с принудительным зажиганием, запас топлива (как правило, легковоспламеняющейся жидкости), системы смазки, охлаждения и т.п. составляли полный набор обстоятельств, ведущих к пожару. Однако, по разным обстоятельствам, методичная оценка пожарной опасности автомобиля возникла существенно позже. Автомобильный рынок России, представляет собой исключительное явление. Это связано с жестким ограничением до конца 80-х годов численности автопарка, находящегося в частной собственности. Поэтому с начала 90-х годов по настоящее время автомобильный рынок России претерпел влияние всех факторов его развития в самый короткий промежуток времени. Для нас представляет интерес социально-общественное проявление такого потенциального свойства автомобиля, как пожарная опасность, в динамике свободного формирования парка автотранспорта. Автомобильный парк России за последние 10 лет увеличился в 2,5 раза и насчитывает в настоящее время более 25 миллионов автомобилей. Рост происходит, главным образом, за счет увеличения количества легковых автомашин, которых зарегистрировано в РФ более 20 миллионов. Среди общего количества пожаров в России на долю транспортных средств в 2011 году приходится 14,2%, что несколько ниже, чем в 2010 году – 12,1%, это существенное количество, что требует разработки способов снижения пожарной опасности автомобилей, а также постоянного развития методов и методик их исследования в рамках пожарно-технической экспертизы. Особенно ярко тенденция к быстрому росту числа автомобилей проявляется в мегаполисах, таких как Москва и Санкт-Петербург, где с момента разрешения ввоза импортных автомобилей автопарк увеличился в несколько раз. В настоящее время Санкт-Петербург, по количеству автомашин на душу населения практически догнал Москву. Естественно, что количество дорожно-транспортных происшествий и пожаров автотранспорта растет составляет значительное количество. Динамика количества пожаров транспортных средств за период 2005-2011 годов по городу СанктПетербурга представлена на рисунке 1. 81 Рисунок 1 − Диаграмма количества пожаров на автотранспорте по годам в Санкт-Петербурге Согласно статистическим данным число пожаров растет более высокими темпами, чем рост автопарка и отстает от динамики роста дорожно-транспортных происшествий. Отставание от динамики роста числа дорожно-транспортных происшествий свидетельствует о значительном влиянии на вероятность пожара автомобиля не только технического состояния, но и других факторов, например поджогов. Официальные данные о распределении числа пожаров по причинам возникновения за последние пять лет на рисунке 2. 82 569 600 500 541 414 408 366 400 325 287 269 300 200 544 512 502 491 471 560 540 229 146 112 138 221 164 100 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 нарушение эксплуатации электрооборудования поджог неосторожное обращение с огнём Рисунок 2 − Основные причины пожаров на автотранспорте Из представленных данных видно, что из всех случаев пожаров наибольшее число составляют поджоги (примерно 30,5%). Совокупные причины возникновения пожара по техническим обстоятельствам — аварийная работа электрических систем, системы снабжения двигателя топливом и выпускной системы, а также неадекватная работа сигнализации, составляют около 52% всех случаев. Такое соотношение причин пожаров по техническим причинам и пожаров, возникших по злому умыслу в принципе характерна и для других промышленно развитых стран. В специальной литературе, посвященной пожарной опасности автомобилей, общепринятым принципом является рассмотрение вероятности возникновения пожаров в моторном отсеке, кабине или салоне, кузове и багажном отсеке. Анализ распределения пожаров по месту расположения очага пожара показывает, что наибольшее число пожаров на автотранспортном средстве (АТС) произошло при возникновении пожара в салоне автомобиля (28 %). В основном данные пожары были вызваны поджогами с предварительным вскрытием дверей или разрушением остекления. С аналогичной причиной возникновения пожара связано начало горения на внешней поверхности автомобиля (23 %). Возникновение пожара в моторном отсеке (23 %) происходило в основном от внутреннего источника зажигания связанного с тепловым проявлением электрической энергии или 83 при разгерметизации топливной системы. Значительная доля пожаров на АТС, при которых очаг пожара располагался вне автомобиля, происходил в условиях гаражей или автостоянок (22 %). Горение возникало от внешнего высокотемпературного воздействия горящих материалов или других машин. Наиболее распространенным источником зажигания при пожарах на автомобилях был открытый огонь (66 %). Данные пожары связаны с поджогами, неосторожным обращением с огнем и внешним горением. Второе место по числу пожаров занимает внутренний источник, связанный с тепловым проявлением электрической энергии (26 %). Данный источник был обусловлен аварийным режимом работы бортовой электросети или электроприбора в 22 %. Остальная доля (4 %) приходится на электрические цепи и элементы автомобильной сигнализации. Нагретые поверхности (в основном выхлопного коллектора) послужили источником зажигания (8 %) при нарушении герметичности топливной системы или системы смазки. Согласно статистике последних лет наиболее распространенной причиной пожаров на автотранспортных средствах стал поджог (около 50 %). Из примерно 30 % пожаров начинающихся в салоне автомобиля и 20 % пожаров связанных с первоначальным возникновением горения на внешней поверхности автомобиля подавляющее большинство вызвано именно поджогами. Именно поджоги представляют наибольшую опасность для общества, их выявление в общей массе причин пожаров и доказательство данного факта является непременным условием раскрытия преступления и наказания виновного лица. Во многих случаях поджоги осуществлялись с применением в качестве инициатора горения светлых нефтепродуктов (бензина, дизельного топлива). В развитых странах Запада лидирующим является корыстный мотив - получение страховки. УЧЕБНЫЙ ВОПРОС №1. Характеристика пожарной нагрузки автомобилей Пожарная опасность автомобилей обуславливается наличием в них большого количества горючих материалов и источников зажигания, а также условий для образования горючей среды. Для оценки пожарной опасности автомобилей, прежде всего, следует изучить их горючую нагрузку. Горючая нагрузка представляет собой совокупность горючих материалов, из которых изготовлены отдельные детали автомобиля и которые применяются в нем как эксплуатационные. Пожарная опасность этих материалов характеризуется их способностью воспламеняться, образовывать взрывоопасные концентрации, взрываться и гореть от источника зажигания, при взаимодействии с другими веществами и окислителями, особенностями взаимодействии со средствами пожаротушении. Она подразделяется на постоянную и временную. Постоянная пожарная нагрузка обуславливается массами горючих и трудно горючих веществ, материалов конструкций, агрегатов и оборудования 84 автотранспортного средства, а временная - массами топлива и перевозимых грузов. Следует отметить, что в автомобиле горючая нагрузка распределена не равномерно. В моторном отсеке легкового автомобиля горючую нагрузку составляют различные детали систем топливного питания, смазки, электрооборудования, изоляция участков электропроводов, двигателя. В салоне автомобиля основную долю горючей нагрузки составляют материалы его отделки и изоляция участков электропроводов, то есть полимерные материалы. Большинство этих материалов являются горючими. В багажном отсеке автомобиля горючую нагрузку могут составлять: материалы отделки, резина запасного колеса, изоляция участков электропроводов, емкости с запасом расходных жидкостей, багаж, бак с топливом и т.п. В электросистеме двигателя деталями, составляющими пожарную нагрузку, являются, изоляция токопроводящих жил участков электропроводов (оболочка), платы и радиодетали электронных узлов, а также горючие материалы, применяемые в электрооборудовании. Как следует из практики исследования пожаров, в автомобилях различных марок для этих целей используются одни и те же материалы, в качестве изоляционных материалов (оболочек) используется полиэтилен, поливинилхлоридный пластикат или резина. В топливной системе горючую среду составляют гибкие резиновые топливопроводы, топливо и материал воздушного фильтра. Кузов является основной частью автомобиля. При этом в зависимости от типа кузова и марки автомобиля для изготовления его деталей и их отделки используются различные вещества и материалы. У значительной части автомобилей кузов металлический, сварной, несущий. Основой силовой схемы кузова является каркас, состоящий из: основания с рамой и моторным отсеком; передка; задней панели; крыши и боковин; приварных брызговиков и задних крыльев. Внешняя и внутренняя поверхности кузова фосфатированы с образованием слоя нерастворимых в воде фосфорнокислых соединений. Этот слой закреплен грунтом. Нижняя наружная часть кузова, брызговики колес, внутренние полости крыльев покрыты битумным составом. Также битумным составом покрываются пол, багажник, полости дверей и другие полости кузова, наиболее подверженные коррозии. У большинства отечественных автомобилей для защиты подкрыльного пространства от коррозии дополнительно устанавливаются пластмассовые или стеклопластиковые подкрылки. Термошумоизоляционная защита осуществляется оклейкой (изнутри) наружных панелей дверей и щитка передка вафельным картоном; крыши поролоном; капота - искусственной кожей, дублированной войлоком; панелей багажника - искусственной кожей. В салоне на полу устанавливаются термошумоизоляционные прокладки. Обивка внутреннего объема кузова выполняется из текстиля, искусственной кожи и декоративной 85 поливинилхлоридной пленки. Для обивки потолка применяется повинол с перфорацией. В моторном отсеке легкового автомобиля расположены силовой агрегат и детали систем, обеспечивающих работу двигателя и автомобиля в целом. При этом для изготовления соединительных патрубков используются металл, резина, пластик. Для изготовления расширительных бачков систем двигателя используется полиэтилен и другие пластмассы. Значительная часть корпусных деталей оборудования моторного отсека выполнена из пластмассы. В салоне автомобиля сосредоточено большое количество разнообразных материалов. Так, сиденья легкового автомобиля имеют металлический каркас, на котором смонтированы поролоновые подушки. В зависимости от марки автомобиля и потребностей владельца для обивки подушек сиденья и оголовника могут применяться различного рода тканевые материалы, искусственная кожа, натуральная кожа и другие синтетические материалы. В процессе эксплуатации владелец автомобиля дополнительно покрывает сиденья декоративными чехлами из тканевых материалов, в которые могут входить поролоновые подкладки. В передней части салона перед сиденьями смонтирована панель приборов. Основу панели приборов составляет металлический каркас и пластмассовый корпус, в ниши которого вставлены и укреплены приборы и оборудование. У большинства легковых автомобилей в панели приборов и ее консоли имеется комбинация контрольно-измерительных приборов, детали системы вентиляции и отопления салона, радиоприемник (автомагнитола), отдельные детали электросистемы и вещевой ящик. Как правило, корпусные детали этого оборудования сделаны из пластмассы. Таким образом, в конструкциях автомобилей используется широкий набор пожароопасных веществ и материалов. Это резинотехнические изделия, ткани, изоляция электрооборудования, лакокрасочные и антикоррозийные покрытия, пластмасса и другие материалы. Общая масса пластмасс и резинотехнических изделий, включая шины, составляет до 10% от общей массы автомобиля. Однако при оценке пожарной опасности автомобиля следует учесть наличие в отсеках автомобиля топлива, смазки и других рабочих жидкостей, используемых в системах автомобиля, а также дополнительно привнесенных в автомобиль посторонних горючих материалов. Ситуации возникновения и развития пожаров в автомобилях многообразны. Пожар может возникнуть: • вне автомобиля - рядом (от горящего автомобиля или другого объекта при контакте с ним или с некоторого расстояния), снизу, с опорной площадки (от горящей разлитой жидкости), в гараже или другом помещении, где располагается автомобиль; • внутри автомобиля - в каком-либо его отсеке: в моторном, багажном или пассажирском салоне. 86 Соответственно будут различаться и динамика его развития, и система следов, образующихся в результате пожара, по которым будет возможно диагностировать характер процессов, происходивших при пожаре. Кроме того, по внешним признакам горения пожары в автомобилях можно условно разделить на наружные и внутренние, открытые и скрытые. К наружным относятся пожары, при которых признаки горения (пламя, дым) видны снаружи, даже с некоторого расстояния от места пожара: это пожары при обливании автомобиля горючей жидкостью, при возгорании грузов и т.п. Внутренние пожары (внутри моторного или багажного отсеков, в салоне или кузове автомобиля) могут быть открытыми и скрытыми. Скрытые пожары выявляются по их вторичным признакам: выходу дыма, выделению теплоты, повышению температуры, запаху. На определенном этапе развития пожара даже скрытый внутренний пожар может стать наружным. Электросистема современного автомобиля представляет собой сложную разветвленную сеть электропроводки с источниками электропитания и большим количеством разнообразных электропотребителей. Электрооборудование автомобиля можно разделить на основное и дополнительное. К основным элементам электросистемы относятся: • аккумуляторная батарея; • генератор; • стартер; • система зажигания; • система освещения и световой сигнализации; • электропроводка и предохранители; • контрольно-измерительные приборы. Дополнительное штатное и нештатное оборудование автомобиля может быть весьма разнообразным: это аудиосистемы, средства связи, дополнительные приборы освещения и светосигнальная аппаратура, специальное электрооборудование предпускового прогрева двигателя, установки охранной сигнализации, антирадары, бортовые компьютеры, в т. ч. с навигационной аппаратурой GSM, телерадиоаппаратура и др. Помимо штатной сигнализации часто устанавливаются дополнительные охранные комплексы. К таким системам относятся: центральный замок (блокировка дверей), блокировка замка зажигания, блокировка рулевого управления, блокировка двигателя, система иммобилайзеров, блокировка системы подачи топлива, блокировка катушки зажигания и т.д. Кроме этого владельцы улучшают аудио подготовку автомобиля посредством установки или замены штатных магнитол, дополнительных колонок, чейнджеров, санбуферов, дополнительных противотуманных фар и так далее. Данные дополнительное электрооборудование может быть установлено как самим владельцем автомобиля, так как при продаже любой системы прикладывается паспорт на данное оборудование и схема установки, или сертифицированными 87 специалистами работающими на станциях технического ремонта автомобилей. Все перечисленные охранные системы монтируются при помощи электропроводов и электрооборудования. Охранная сигнализация, как правило, вживляется в выше перечисленные системы через косы электропроводов, которые необходимы для работы данных узлов, а именно: в косу электропроводов идущую от блока предохранителей, в косу электропроводов идущую на приборную панель автомобиля, в косу электропроводов идущую на топливные форсунки и катушку зажигания, в косы электропроводов идущих на центральный блок предохранителей, в косу электропроводов идущую на замок зажигания. Зачастую в процессе монтажа охранной системы или другого электрооборудования, лицо, занимающееся данным видом работ не всегда соблюдает все требования, предъявляемые к монтажу электропроводов и электрооборудования. В результате чего при эксплуатации автомобиля могут возникнуть аварийные режимы работы электрооборудования, которые могут в итоге спровоцировать пожар. Аварийные режимы могут возникнуть в местах перехода электропроводов из моторного отсека в салон автомобиля (в дверь, в багажник или в любом другом где возможен переход из одного объёма в другой) в случае если в кузове было просверлено дополнительное отверстие и края данного отверстия не были обработаны или заделаны, чтобы в процессе эксплуатации не было повреждений изоляции электропроводов. Также при монтаже электрооборудования зачастую неправильно выбирается сечение электропроводов (особенно часто данное нарушение наблюдается при монтаже аудиооборудования). В ряде случаев, например при монтаже системы подогрева топлива «Вибаста», электропровода проходят в непосредственной близости от узлов и агрегатов, которые в процессе эксплуатации могут разогреваться (например выпускной коллектор) в результате чего могут повредить изоляцию электропровода. Кроме этого при прокладке дополнительных электропрповодов могут возникнуть перегибы (например, в багажнике или дверях) и в дальнейшем перелом проводов, если при прокладке не были использованы дополнительные каналы. Также при монтаже возможно повреждение электрооборудования и электропроводов, например креплении к кузову автомобиля дополнительного блока при помощи саморезов. Кроме этого в процессе эксплуатации транспортного средства ослабевает провод массы идущий от аккумуляторной батареи и крепящийся к кузову автомобиля. В результате чего происходит нагрев данного провода и как следствие возможно возгорание его изоляции. Особого внимания заслуживает бортовая электросеть автомобиля. По назначению линии электросети автомобиля можно условно разделить на питающие, которые предназначены для передачи электрической энергии от источников электроснабжения до распределительных устройств, и распределительные, которые предназначены для передачи электроэнергии от распределительных устройств к электропотребителям. При работе основного 88 и дополнительного электрооборудования нагрузка бортовой электросети может оказаться весьма большой, вплоть до превышения расчетного уровня для данной модели автомобиля. Следует подчеркнуть, что подключение каждого дополнительного потребителя сопровождается прокладкой и вмешательством в штатную электропроводку в целях присоединения к ответвлениям в ней новых проводов, с каждым из которых может быть связана дополнительная пожарная опасность. На рисунке 3 представлена разводка основного и дополнительного оборудования применяемого в автомобилях. Сплошной линией обозначена штатная электропроводка, пунктирной - электропроводка, используемая для дополнительного оборудования. Рисунок 3 − Схема разводки электропроводки автомобиля. Электрическая энергия широко используется в двигателях и автомобилях. Бесперебойное и штатное функционирование электросистем имеет большое значение для работы двигателя. Помимо зажигания рабочей смеси (автомобили с карбюраторными двигателями), электрическая энергия необходима для пуска двигателя, а также для приведения в действие контрольно-измерительных приборов. Все устройства, являющиеся потребителями и источниками электрического тока, составляют систему электрооборудования автомобиля, включающую в себя также электроарматуру (провода, предохранители, выключатели, осветительные приборы и т.д.). В качестве источников электрического тока на автомобиле используются электрические аккумуляторы и генератор. В зависимости от конструктивных особенностей автомобилей аккумуляторные батареи могут размещаться в моторном отсеке, под кабиной, за кабиной, под кузовом (грузовые автомобили и автобусы). В некоторых легковых автомобилях 89 аккумуляторные батареи могут размещаться под задними сиденьями или в багажном отсеке (например, в автомобилях «Мерседес», «БМВ»), что вынуждает прокладывать достаточно протяженные линии электропроводов к моторному отсеку и приборной панели автомобиля. На автомобилях устанавливают стартерные аккумуляторные батареи, способные кратковременно отдавать ток большой силы (до 300-800 А при пуске двигателя стартером) при малом внутреннем падении напряжения. Основной энергетической характеристикой аккумуляторной батареи является емкость, т. е. количество электрической энергии, которое батарея способна отдать при разряде до минимального допустимого остаточного значения. Емкость аккумуляторных батарей, а также их количество зависят от потребляемой мощности основных потребителей (например, стартера) и составляет в большинстве случаев от 45 до 190 А.ч., но может быть и большей. Емкость является конструктивной характеристикой, но она также зависит и от режима разряда: чем больше сила тока при разряде, тем меньшее количество электричества батарея способна отдать. Исходя из конструкции аккумуляторной батареи, можно предположить, что непосредственно аккумуляторная батарея источником зажигания, ведущим к пожарам, быть не может. Тем не менее, энергетический запас заряженной аккумуляторной батареи при моментальном разряде, который сопровождается различными тепловыми эффектами, может служить причиной воспламенения большинства горючих материалов, как близлежащих, так и входящих в конструкцию аккумулятора. Такие ситуации возникают при неправильной эксплуатации аккумуляторных батарей или при возникновении в них неисправностей. Наиболее опасным в этом отношении является режим прямого металлического короткого замыкания полюсных выводов или других контактных деталей батареи. Стартер и генератор автомобиля являются схожими по устройству электрическими машинами. Различаются они функциональным назначением и в связи с этим наличием некоторых специфических деталей. Стартер предназначен для пуска двигателя, после чего должен отключаться. В некоторых автомобилях (в основном - у дизельных малотоннажных грузовиков и легковых автомобилей-вездеходов) при напряжении в бортовой сети 12 В напряжение в пусковой цепи составляет 24 В, что позволяет при той же мощности уменьшить силу тока, потребляемого стартером. Это достигается с помощью полисетевого генератора электрического тока. При этом напряжение, которое дает такая комбинированная электрогенераторная установка, составляет 24 В для зарядки аккумулятора и одновременно 12 В - для питания бортовой сети автомобиля. Потребляемая сила тока стартера может составлять 200-800 А в зависимости от условий пуска двигателя, его мощности и технического состояния. При этом от аккумуляторной батареи отбирается максимальная мощность для прокрутки двигателя и обеспечения работы системы зажигания. Основная нагрузка в этом случае приходится на питающий 90 провод стартера и контактные детали цепи питания стартера. Учитывая то, что в начальный момент пуска двигателя, когда его коленчатый вал неподвижен, происходит кратковременный значительный диаметр (около 1 см). Важным обстоятельством является то, что в этой цепи не устанавливается аппарат защиты (предохранитель), и в случае повреждения его изоляции короткое замыкание на корпус не будет отключено до перегорания провода. Это наиболее пожароопасная ситуация в электросистеме автомобиля. Стартер представляет собой четырехполюсный электродвигатель постоянного тока со смешанным возбуждением, с электромагнитным включением шестерни привода и дистанционным управлением. Корпусные детали стартера металлические. Как было отмечено выше, стартер работает небольшой промежуток времени до момента пуска двигателя и потом отключается. Казалось бы, за небольшой промежуток времени вряд ли какаялибо деталь стартера способна разогреться до пожароопасных температур. Тем не менее через контактные детали цепи питания стартера в момент пуска двигателя протекают значительные токи, и, если в этой цепи появится хотя бы один недостаток или неисправность, здесь обязательно возникнет пожароопасный аварийный режим работы, который можно рассматривать как потенциальный источник зажигания. Генератор предназначен для обеспечения электрической энергией систем двигателя и других электропотребителей после его пуска. Максимальная сила тока отдачи генератора составляет 55 А. В отличие от стартера у генератора отсутствует втягивающее реле, и он после пуска двигателя работает постоянно и вырабатывает постоянный электрический ток. Наличие у генератора искродающих деталей - коллектора и щеток, также дают основание рассматривать его как потенциальный источник зажигания. Система зажигания обеспечивает на всех режимах работы бензинового двигателя своевременное воспламенение топливовоздушной смеси в цилиндрах двигателя электрической искрой высокого напряжения 20-25 кВ. Дизельные двигатели в системе зажигания не нуждаются. Система зажигания может быть бесконтактной и с контактным прерывателем. Бесконтактная система зажигания, наиболее распространенная в современных автомобилях, состоит из датчикараспределителя зажигания, коммутатора, свечей зажигания, катушки зажигания, выключателя зажигания (замка зажигания) и проводов высокого напряжения. Система с контактным прерывателем состоит из набора аналогичных деталей, за исключением датчика-распределителя, вместо которого в этой системе включен прерыватель-распределитель зажигания. Детали системы зажигания могут служить источником зажигания при возникновении в них аварийных режимов работы в результате поломки или выхода из строя ее элементов. Поскольку в моторном отсеке при работающем двигателе, в условиях повышенной температуры, происходит быстрое испарение топлива с образованием топливовоздушной смеси, возникают благоприятные условия для ее воспламенения, на неподвижном 91 автомобиле или движущемся с небольшой скоростью, поскольку отсутствуют набегающие конвективные потоки встречного воздуха в моторном отсеке, способные охладить и провентилировать моторный отсек. При этом источниками воспламенения топливовоздушной смеси могут быть: искрение между контактами прерывателя-распределителя; искрение между зажимами и выводным контактом вторичной обмотки катушки зажигания; искрение на проводах высокого напряжения карбюраторных двигателей; короткое замыкание на массу в бортовой сети автомобиля. Источником зажигания могут служить детали системы освещения и световой сигнализации, электропроводка и блоки предохранителей, а также контрольно-измерительные приборы. При этом в большинстве случаев источник зажигания возникает при аварийных режимах работы. Приборы наружного освещения являются самыми мощными после электростартера потребителями электроэнергии в автомобиле. Мощность электролампы головного освещения и противотуманной фары может достигать 110 Вт и более, другие электролампы могут иметь мощность до 45 Вт. Автомобильные источники света характеризуются теми же пожароопасными факторами, как и любые подобные устройства общего применения. Однако для них характерен и ряд специфических свойств, из которых следует отметить большую силу потребляемого тока. Этим обусловливается высокая токовая нагрузка питающих электропроводов и опасность сильного перегрева переходных электросопротивлений на контактах, что чревато дальнейшим развитием аварийного состояния и возможностью возгорания. Многие контактные группы (разъемы, реле, выключатели) автомобиля работают в сложных условиях воздействия коррозионной среды (например, из-за применяемых для борьбы с гололедом на дорогах солевых смесей и других ингредиентов), в результате чего контактные соединения довольно быстро могут сильно окисляться и даже выходить из строя, в особенности, при отсутствии их герметизации. Поэтому на состояние контактов в линиях питания источников света и других мощных электропотребителей необходимо обращать особое внимание в процессе эксплуатации и техобслуживания. По способу компоновки приборы наружного освещения расположены по периметру автомобиля. Так, в передней части автомобиля расположены фары головного освещения, фары-лампы, противотуманные фары, подфарники, указатели поворота, указатель маршрута. В задней части автомобиля расположены задние фонари, световые указатели поворота, фонари освещения номерного знака, лампы освещения указателя маршрута, габаритные фонари; в боковой части автомобиля -габаритные фонари, световые указатели поворота. К приборам внутреннего освещения относятся: лампа освещения приборов, подкапотная лампа, фонарь освещения багажника, плафоны салона, кабины водителя, моторного отсека, подножек, инструментального 92 ящика и т.п. Расположение приборов внутреннего освещения различно и во многом зависит от типа, марки и модели автотранспортного средства. К приборам звуковой сигнализации относятся шумовые и тональные сигналы, а также звуковые сигналы для водителя. Наиболее часто встречаемое место компоновки звукового сигнала - впереди автомобиля (под приборной панелью расположен тональный звуковой сигнал для водителя). Контрольно-измерительные приборы служат для дистанционного контроля (измерения) состояния работоспособности при правильной эксплуатации систем, агрегатов и узлов автомобиля, положения частей кузова или кабины, а также для измерения уровня топлива, температуры, охлаждающей жидкости двигателя, давления масла в системе смазки двигателя и их датчики, уровня тормозной жидкости или давления воздуха в тормозной системе, измерения частоты вращения коленчатого вала двигателя автомобиля, контроля зарядного режима аккумуляторной батареи и т.д. Эти приборы разделяются на две группы: указывающие и сигнализирующие. Указывающие приборы имеют датчики, а также информационный указатель со шкалой и стрелкой (электронным дисплеем) и постоянно сообщают информацию о контролируемом параметре (спидометр, тахометр, температура охлаждающей жидкости, указатель уровня топлива и т.п.). Сигнализирующие приборы в основном предназначены для предупреждения о неисправности того или иного механизма, агрегата, а также используются для контроля состояния, положения частей кузова, акцентируют внимание на неблагоприятном или ответственном режиме работы и т.п. Но в отличие от указывающих контрольно-измерительных приборов, датчики которых показывают постоянно контролируемые параметры, датчики сигнализирующих контрольно-измерительных приборов срабатывают только при наступлении граничной величины, возникновении критического режима работы. Контрольно-измерительные приборы почти всегда располагаются в приборной панели автомобиля. Несмотря на компактность и сравнительно небольшой по силе потребляемый ток, такого рода устройства могут быть причастны если не к пожарам, то, по крайней мере, к возгораниям с существенными повреждениями. Нельзя также не отметить одну из важнейших систем автомобиля систему коммутации и электрозащиты. К коммутационной и защитной электрической аппаратуре относятся центральный комбинированный переключатель света, замок зажигания, выключатели стоп-сигнала, электромагнитные реле, электропереключатели, выключатели различных потребителей, соединительные разъемы и колодки, предохранители всех типов, соединительные проводники всех типов Замок зажигания служит для соединения-разъединения основных цепей работы автомобиля. Центральный комбинированный переключатель света необходим для управления работой осветительного оборудования различного типа. По количеству коммутируемых электрических цепей замок зажигания и центральный переключатель являются самыми сложными, при 93 этом максимальные величины силы тока, проходящего через них (в зависимости от марки и модели автомобиля), могут составлять до 60 А. Месторасположение замка зажигания, центрального переключателя, комбинированного выключателя и почти всех ручных выключателей -в непосредственной близости к водителю автомобиля, чаще всего на приборной панели или около нее. Большинство электрических цепей, соединяющих систему электропитания с распределительными устройствами, имеет аппараты защиты, которые служат для ограничения максимального тока в электрической цепи. В основном это -плавкие предохранители с номинальным током срабатывания от 5 до 60-80 А, термобиметаллические предохранители с номинальным током срабатывания 80 А и более. На современных автомобилях применяются в основном плавкие предохранители цилиндрического и штекерного типов. Устанавливаются предохранители в предохранительные блоки (коробки), которые располагаются преимущественно в салоне (кабине) автомобиля в районе приборной панели и в моторном отсеке. Предохранительные блоки могут располагаться и в других местах, например, под задним сиденьем легкового автомобиля, в багажном отсеке, боковых нишах кабины грузовика и др. В последнее время все чаще пожары в автомобилях происходят от аварийных режимов работы в нештатном дополнительном электрооборудовании, которое устанавливается как непосредственно автовладельцем, так и в специализированных организациях в целях создания более высокого уровня комфорта. К такому оборудованию относятся: предпусковые подогреватели (предназначенные для предварительного прогрева холодного двигателя автомобиля при низкой температуре), аудиосистемы, средства связи, дополнительные приборы освещения, охранная сигнализация и т.п. Источником зажигания чаще всего служит тепловой эффект, обусловленный аварийными режимами работы. Такие аварийные режимы работы, как короткое замыкание, токовые перегрузки и разогрев в местах возникновения больших переходных сопротивлений, возникают по причине неправильного монтажа и подключения нештатного дополнительного оборудования. При осмотре дополнительного электрооборудования автомобилей после пожаров весьма часто выявляются грубейшие нарушения правил монтажа электропроводки, а именно: подсоединения жил проводов к штатной проводке с помощью скрутки, прокладка проводов через просверленные отверстия без резиновых защитных муфт, прокладка разнополярных дополнительных проводов в одном жгуте без их дополнительной защиты от механических повреждений и т.п. В автомобилях применяется однопроводная схема подачи электроэнергии. В качестве второго проводника используется металлический корпус автомобиля. Такая система подачи электроэнергии имеет ряд преимуществ: простота монтажа, удобство в эксплуатации, экономия материала проводников, малая протяженность линий токопроводов и др. 94 Однако, помимо преимуществ, имеется и недостаток в пожароопасном отношении - высокая вероятность возникновения аварийного режима работы практически в любом месте, где при разрушении изоляции жилы проводников могут соприкасаться с корпусом автомобиля. Причем корпус автомобиля, выполненный, как правило, из листовой стали, может повредить изоляцию контактирующих с ним электропроводов в процессе эксплуатации автомобиля вследствие вибрационного воздействия, а также при монтажных и ремонтных работах. Другой особенностью электросистемы автомобиля является то, что в ней есть цепи, которые вообще не имеют аппаратов электрозащиты. К ним относятся система зажигания автомобилей с карбюраторными двигателями и цепи некоторых приборов и аппаратов кратковременного действия стартера, выключателя аккумуляторов. Незащищенные сети потенциально наиболее пожароопасны. Учитывая неблагоприятные условия эксплуатации, применять обычные электрические провода в автомобилях недопустимо. Изоляция автомобильных проводников должна иметь повышенную теплостойкость (провода должны выдерживать воздействие температур в пределах от -60 до +250°С), влагостойкость, сопротивляемость воздействию масла, бензина и керосина, не распространять горение. В системах электрооборудования автомобиля применяются одножильные многопроволочные провода марки ПВА (провод в полихлорвиниловой изоляции автомобильный) или ПГВА (провод гибкий в полихлорвиниловой изоляции автомобильный) общим сечением токопроводящей жилы от 0,35 до 4 мм2 (в основном) и более. Для удобства монтажа и ремонта системы электрооборудования используют проводники с различной расцветкой изоляции. Для удобства монтажа и защиты от повреждений различного характера, проводники объединяют в жгуты (пучки) с защитной оплеткой. Концы проводников имеют наконечники под винтовые зажимы или плоские штекерные наконечники шириной от 2,8 до 9,5 мм, которые достаточно часто для облегчения соединения и монтажа цепи объединяются в соединительные колодки. Совокупность проводников в электросистеме автомобиля является наиболее важным и уязвимым элементом этой системы. Провода электрической сети прокладываются в непосредственной близости от элементов конструкции автомобиля, выполненных из горючих материалов облицовочных и обивочных панелей, тепло- и звукоизоляционных плит и т. д. Значительное количество электрифицированных механизмов и аппаратов сосредоточено в моторном отсеке, где условия их эксплуатации и работы самой электрической сети наиболее неблагоприятны: повышенные температуры, высокое тепловое излучение, наличие топливопроводов. Электрическая сеть играет особую роль в пожароопасности любого автомобиля. С физической точки зрения можно выделить три пожароопасных процесса, характерных для аварийных режимов: 95 • токовая перегрузка; • короткое замыкание; • образование больших переходных сопротивлений. Перегрузка - это прохождение по элементу электросети суммарного тока, превышающего его номинальное значение, на которое рассчитан данный элемент (провод, кабель, устройство электрозащиты), в результате чего происходят различного рода изменения или повреждения этого элемента. Следует иметь в виду, что термин «перегрузка» можно отнести к конкретному элементу электросети или к их группе, так как при каком-то установившемся значении тока перегрузки не все элементы электросети могут «оказаться» в режиме перегрузки. Например, если в правильно рассчитанный участок электросети (когда номинальные токи электропотребителей участка сети и провода соответствуют величине протекающего по ним тока) подключить элемент с меньшим номинальным током, то только этот элемент будет работать в режиме перегрузки. Такие ситуации возникают в результате ошибочных решений при проектировании электросети, при замене предусмотренных технической документацией элементов на аналоги с другими токовыми характеристиками, а также включением не предусмотренных конструкцией потребителей электроэнергии большой мощности или их большего числа. Нередко можно увидеть автомобили, в которых в приборах освещения используются лампы повышенной мощности, устанавливаются дополнительные фары, фонари и элементы различных подсветок (декоративная подсветка номерных знаков, спрысков смывателей лобового стекла, днища автомобиля и т.п.). В последнее время автомобили оборудуются бортовыми сигнализациями, мощными аудиосистемами, средствами связи и т.п. Иногда встречаются автомобили, у которых имеется практически все перечисленное оборудование. При этом подключение дополнительного электрооборудования производится без каких-либо изменений элементов штатной электросети. Таким образом, токи, протекающие по элементам штатной электросети, будут превышать расчетные и могут достигать величин тока перегрузки. Здесь важно отметить, что бывают ситуации, когда суммарные токи незначительно превышают допустимую величину и внешне ничего кардинального в электросети автомобиля не происходит. Все электрооборудование работает исправно, и нет никаких признаков горения. Но это лишь на первый взгляд. Дело в том, что действие таких токов не вызывает быстрых термических повреждений элементов электросети (например, обгорание изоляции, ее обугливание, размягчение и т.п.), но при длительной работе в таких условиях происходит перегрев проводов и токопроводящих элементов, постепенное разрушение изоляции со значительным снижением ее изоляционных свойств. Так, при температуре нагрева проводников выше 65°С изоляция проводов начинает высыхать и с течением времени теряет свою эластичность, в ней появляются трещины 96 (особенно в местах изгибов), приводящие к резкому снижению сопротивления изолирующего покрова. При эксплуатации проводов и элементов электросети автомобиля такая «незначительная» перегрузка может проявляться только по внешним признакам: повышенному нагреву изолирующих покровов, появлению вздутий, трещин, продольных складок на поверхности изоляции, изменению цвета изоляции с приобретением желто-коричневого оттенка. На токоведущих элементах и жилах проводников могут появляться цвета побежалости. Возникновение этих изменений на элементах электросети, как правило, сопровождается запахом горелой резины или пластмассы. Более значительные величины токов перегрузки проявляются значительно быстрее. При этом разложение изоляционных покровов проводников сопровождается не только характерным запахом, но и выделением дыма, плавлением изоляции по всей длине проводника, возгоранием. В некоторых случаях, когда токи перегрузки достигают значительных величин, происходит высокотемпературный нагрев жил вплоть до их накального свечения. При этом изоляция интенсивно плавится и «сползает» с жилы. В дальнейшем велика вероятность возникновения короткого замыкания. Короткое замыкание - аварийный режим в электросети или электроустановке, при котором через очень малое сопротивление происходит соединение разнополярных проводников, находящихся под напряжением. Проще говоря, короткое замыкание возникает, если напрямую соединить разнополярные проводники между собой. При прохождении больших токов по элементам электросети значительно возрастает плотность тока в контактных соединениях. В этом случае возможен процесс локального нагрева токопроводящих элементов на коммутирующих элементах, характеризующихся определенной величиной переходного сопротивления. Величина переходного сопротивления контактов зависит от силы их нажатия, материала контактов, их геометрической формы и чистоты поверхности. В условиях нормального режима эксплуатации электросети возрастание сопротивления в месте контактного соединения чаще всего происходит в результате образования на контактных поверхностях оксидных полупроводниковых пленок. Особенно интенсивно окисление идет при температуре контактов выше 70°С, а также в агрессивной среде. Большие переходные сопротивления, возникающие в зоне контактного соединения, приводят к нагреву токоведущих элементов до температур тления или самовоспламенения окружающих горючих материалов; образованию оплавлений контактных поверхностей в результате электродуговой эрозии металла, термодиффузионных процессов; термическим повреждениям изолирующих покровов на участках электропроводов, прилегающих к контактному соединению. Особую опасность представляют собой соединения многопроволочных жил, выполненные без опрессовки или пайки. При таком способе соединения в 97 непосредственном электрическом контакте может находиться лишь часть проволок жилы, что неминуемо приводит к увеличению плотности тока в этих проводниках с возникновением перегрузочного режима их работы в зоне контактного соединения. При продолжительной эксплуатации автомобиля постепенно разрушается изоляция (или теряет свои свойства от воздействия агрессивной среды) правильно выполненной проводки. Естественно, это происходит не в одинаковой степени для всех проводов, а в зависимости от того, как, в каком месте, рядом с какими деталями, узлами и агрегатами автомобиля, в каких условиях работает электропроводка, каков возможный механизм повреждения ее изоляции. Изоляция проводов электросистемы автомобиля может также разрушаться в результате аварийного режима работы. Самой распространенной пожароопасной неисправностью является ослабление соединений по причине вибраций, некачественного изготовления деталей разъемов. Это в свою очередь может привести к образованию переходных сопротивлений, рассоединению проводников, замыканию на «массу» автомобиля. С установкой дополнительного оборудования (противоугонные, сигнальные системы и др.) возникает необходимость прокладки дополнительных жгутов и отдельных проводов их питания и управления, нарушения исходного положения и состояния штатных жгутов, извлечение из них отдельных проводов с подсоединением к их жилам дополнительных проводов и последующая стяжка нарушенных жгутов и т. п. Несоблюдение при этом правил безопасной прокладки проводов, отсутствие резиновых муфт в местах пересечения с металлическими кузовными деталями, предотвращающих механические разрушения изоляции, в условиях достаточно тесного, плотного монтажа увеличивает вероятность возникновения аварийных режимов работы в бортовой электросети при последующем механическом или тепловом повреждении изоляции. Следует иметь в виду, что компоновка и трассировка жгутов оптимизируются заводом-изготовителем, и любое последующее вмешательство, не подкрепленное тщательным анализом конструктивно-технологических особенностей ремонтируемого или совершенствуемого узла, может привести к тяжелым последствиям. Весьма распространенная причина возникновения пожаров - нагрев деталей в местах ослабления электросоединений от вибрации при наличии некачественных разъемов, когда увеличивается переходное сопротивление, рассоединение проводников и их замыкание на массу, что ведет к искрению, нагреванию и перегоранию проводов. Наиболее опасными при этом являются места присоединения контактных клемм к аккумуляторной батарее, затяжка которых должна обеспечивать плотный контакт. Загорание в салоне автомобиля чаще всего происходит от неисправности электросети в зоне рабочего места водителя. В районе передней панели сосредоточены основные приборы контроля и управления автомобилем, электрические провода, распределительные устройства, 98 аппараты защиты электрооборудования от короткого замыкания и перегрузок, коммутационная аппаратура (выключатели, переключатели, реле и др.), монтажное и электроустановочное оборудование. Кроме всего прочего опасными являются места врезок электропроводки от дополнительного (нештатного) оборудования в заводские косы электропроводки. При наличии большого числа горючего материала в салоне такие пожары являются очень опасными. Особенно это касается тех случаев, когда горючие материалы отделки и опасные места соединения электропроводки накладываются друг на друга. Таким образом, автомобили представляют собой сочетание большого количества горючей нагрузки и потенциальных источников горения, при этом значительная часть горючих материалов представляет собой различные полимерные материалы. Можно сказать, что пожарная опасность автомобиля будет во многом определяться свойствами именно этих материалов, рассмотрим их подробнее. УЧЕБНЫЙ ВОПРОС №2. Установление очага пожара в автомобиле. Слайд 9 В специальной литературе, посвященной пожарной опасности автомобилей, общепринятым принципом является рассмотрение вероятности возникновения пожаров: - в моторном отсеке, - кабине или салоне, - кузове и багажном отсеке - на внешней поверхности. Анализ распределения пожаров по месту расположения очага пожара показывает, что наибольшее число пожаров на АТС произошло при возникновении пожара в салоне автомобиля (28 %). В основном данные пожары были вызваны поджогами с предварительным вскрытием дверей или разрушением остекления. Если очаг пожара находится в салоне, то последний выгорает обычно очень сильно, крыша деформируется; моторный отсек и багажник могут частично или полностью обгореть, закоптиться, но при этом сохраняются относительно лучше, нежели салон. С аналогичной причиной возникновения пожара связано начало горения на внешней поверхности АТС (23 %). Значительная доля пожаров на АТС, при которых очаг пожара располагался вне автомобиля, происходил в условиях гаражей или автостоянок (22 %). Горение возникало от внешнего высокотемпературного воздействия горящих материалов или других машин. Возникновение пожара в моторном отсеке (23 %) происходило в основном от внутреннего источника зажигания связанного с электротехническими причинами или при разгерметизации топливной системы. 99 При нахождении очага в моторном отсеке, в нем обычно наблюдаются сильные сосредоточенные поражения, выгорание резиновых изделий, прокладок, расплавление силуминовых деталей. У автомобилей с передним расположением двигателя чаще всего выгорают передние колеса, но лучше сохраняются задние. Горение может перейти в салон, салон выгорит, но багажник, особенно на периферийных участках, пострадает меньше. Возможные места случайного пожара в двигателе или возле него – это топливный насос, карбюратор, реже воздухоочиститель, система контроля вспрыска топлива, электропроводка. Очаг пожара вдали от этих узлов – признак поджога. Возгорание в карбюраторе, как правило, выжигает краску на капоте, оставляя круглый след над сгоревшей деталью. При нахождении очага пожара в багажнике обычно выгорают багажник, салон, а моторный отсек только закоптится, но более сильные поражения (в том числе расплавления) в нем возникают редко. Дополнительную информацию по очагу может дать осмотр ее электропроводки. Как и на всех прочих объектах, на обгоревших автомобилях очаг пожара следует искать в зоне нахождения оплавлений наиболее удаленных от источника питания. Причем в автомобилях этот принцип приобретает особенно важное значение, ввиду очень разветвленной и обширной электросети такого сравнительно небольшого объекта. Если при осмотре после пожара автомобиля с генератором и аккумуляторной батареей в моторном отделении повреждения электрической дугой обнаруживаются возле фар или рулевого колеса, то можно констатировать, что пожар начался не в моторном отделении и не в приборной панели. В противном случае - при возникновении пожара в моторном отсеке - обгорание проводов в моторном отсеке должно было привести к обесточиванию автомобиля раньше, чем горение выйдет за пределы моторного отсека. УЧЕБНЫЙ автомобилей ВОПРОС №3. Установление причины пожара Согласно статистике последних лет наиболее распространенной причиной пожаров на автотранспортных средствах стал поджог (около 50 %). Из примерно 30 % пожаров начинающихся в салоне автомобиля и 20 % пожаров связанных с первоначальным возникновением горения на внешней поверхности автомобиля подавляющее большинство вызвано именно поджогами. Во многих случаях поджоги осуществлялись с применением в качестве инициатора горения светлых нефтепродуктов (бензина, дизельного топлива). В Великобритании статистика по поджогам автомобилей выглядит следующим образом. Число подожженных автомобилей возросло с 36 тыс. в 1986 г. до 60 тыс. в 1996 г. Британские специалисты полагают, что поджоги автомобилей чаще всего мотивированы: 100 - желанием владельцев получить страховое вознаграждение, - нежеланием платить за ремонт, буксировку и т.д. Основными причинами поджогов автомобилей французские специалисты называют: - конкуренцию, - рэкет, - пироманию, - неудобства, создаваемые автомобилям (!). При этом поджоги сопровождаются значительными материальными убытками, определяемыми выбором для таких действий ночного времени, использованием нескольких точек возникновения пожара. Установление факта поджога автомобиля представляет достаточно сложную проблему. Здесь, учитывая ограниченные размеры объекта и быстрое развитие горения, трудно выявить несколько очагов; свою специфику имеет и поиск в автомобиле остатков ЛВЖ (ГЖ). Большое значение при отработке этой версии приобретают косвенные признаки поджога. Отсутствие в машине магнитофона, радиоприемника, иной дорогой оснастки свидетельствует о пожаре подозрительного происхождения. Обычно автомобили поджигают самым простым способом, с помощью подручного средства - бензина. В этом случае его могут налить в салон или облить машину снаружи, хотя возможно сочетание и того и другого. В первом случае формируются признаки очага в салоне, и если машина была закрыта, должны быть признаки механического разрушения стекол. При осмотре салона важно определить были ли открыты двери во время пожара. При закрытых дверях и неразрушеных стеклах пожар в салоне часто быстро гаснет из-за отсутствия необходимого количества окислителя. ЛВЖ следует искать в нижних частях салона автомобиля. Коврики или обивка пола могут значительное время удерживать на себе горючие жидкости или предохранять их, если они находятся под ними. Поджигатель почти всегда прольет часть ЛВЖ на землю. Хорошим местом для обнаружения ЛВЖ являются пепельницы, куда может затечь разливаемый бензин. Поджигатели часто оставляют в салоне автомобиля емкости из-под ЛВЖ, будучи совершенно уверенными в том, что они сгорят во время пожара. Если бензин налили на борта автомобиля и под автомобиль, сильно выгорают колеса; выраженные термические поражения имеет днище автомобиля. Правда, надо иметь в виду, что выгорание передних колес возможно и при расположении очага в моторном отсеке, когда из разгерметизированной линии подачи топлива бензин стекает вниз, горит там, в результате чего образуются внешние признаки, похожие на поджог автомобиля снизу. В настоящее время методическое обеспечение исследований пожаров на автомобилях является недостаточно развитым и в значительной мере 101 затрудняет работу специалистов и дознавателей даже при решении сравнительно несложных задач. Особенно актуальной является проблема разработки методик применяемых при выявлении факта поджога. Одной из главных задач эксперта при решении данной проблемы является обнаружение остатков инициаторов горения в зоне очага пожара и определения их причастности к возникновению горения. Для совершения поджогов наиболее часто применяют в качестве инициаторов горения различные легковоспламеняющиеся и горючие жидкости (ЛВЖ, ГЖ). При диагностике горючих жидкостей, обнаруживаемых в автомобилях или в окружающей автомобиль обстановке внешней среды, существенным является ответ на вопрос: является ли горючая жидкость, найденная в автомобиле, на теле и одежде потерпевшего или подозреваемого, на дороге частью самого транспортного средства или она занесена извне. Большой прогресс аналитического приборостроения и внедрение в эту область современных компьютерных технологий дают возможность решать задачи по установлению причин пожаров на качественно новом уровне. Несмотря на относительно большое число отдельных методических разработок, посвященных изучению остатков веществ, которые могут быть использованы в качестве инициаторов горения, до сих пор далеко не все диагностические и идентификационные задачи разрешимы при проведении пожарно-технических экспертиз. Особую сложность в решении этих задач, составляет то обстоятельство, что поиски занесенных извне посторонних горючих жидкостей приходится вести на фоне мешающего влияния органических компонентов, присущих объектам, содержащим эти жидкости. Такими объектами как при дорожно-транспортных авариях, так и при поджогах автомобилей могут быть резиновые изделия, элементы внутренней отделки автомобиля, красочное покрытие кузова автомобиля. Помимо этого ими часто выступают почвенные отложения, водоемы и другие природные обстановки. Совокупность объекта носителя и занесенной извне горючей жидкости представляет собой систему, то есть множество элементов, находящихся в отношениях и связях друг с другом и образующих определенную целостность. Понятие целостности подразумевает принципиальную несводимость свойств системы к сумме свойств составляющих элементов и зависимость свойств каждого элемента от его места и функции внутри целого. Целостность малых количеств горючих жидкостей с системой объекта носителя делает неприемлемым применение частных методик изучения объемных количеств нефтепродуктов к исследованию их следов на материальных телах. Экспертная задача установления факта поджога автомобиля и, в частности, дифференциация поджога с применением ЛВЖ (ГЖ) и обычной утечки топлива активно разрабатывается многими экспертными организациями. В частности для ее решения в Санкт-Петербургском филиале ФГУ ВНИИПО был проведен цикл экспериментальных исследований. 102 Для этого были исследованы особенности разлива топлива при поджоге и разгерметизации топливной системы. Были проведены специальные экспериментальные исследования, в процессе которых проводилось моделирование разлива ГЖ при поджоге, анализировались возможные места утечки топлива при разгерметизации топливной системы и определялись объемы вытекающего при этом бензина на автомобилях марок: ВАЗ-2106, ВАЗ-2109, ВАЗ-2111, AUDI-80, FIАТ CROMA и TOYOTA SUPRA. В результате анализа конструкций данных автомобилей было установлено, что наиболее вероятными местами утечек топлива из системы питания двигателя являются места соединения топливопроводов с помощью гибких шлангов, расположенные на всех автомобилях либо в моторном отсеке, либо около бензобака. Стратификацию (распределение в пространстве) разлива топлива при разгерметизации топливной системы изучали на примере автомобиля TOYOTA SUPRA (рисунок 4) а - спустя 2 ч после разгерметизации; б - спустя 30 ч после разгерметизации. Рисунок 4 - Стратификация разлива горючей жидкости разгерметизации топливной системы автомобиля TOYOTA SUPRA 103 при Моделирование разлива ЛВЖ (ГЖ) при совершении поджога проводилось в ходе серии экспериментов путем выплескивания на автомобиль определенного количества жидкости с разных положений. На первом этапе исследований определяли возможные места скопления выливаемой жидкости, а на втором - устанавливали в выявленных местах ее преимущественного скопления емкости для сбора. Выливание горючей жидкости осуществляли в разные места на кузове автомобиля - выплескивали ее на лобовое стекло, капот, сбоку на лобовое стекло, на заднее стекло транспортного средства, при этом количество выплескиваемой жидкости варьировали от 1 до 10 л. По результатам проведенных исследований были сделаны следующие выводы: 1. При поджоге автомобиля смоделированным способом основная часть жидкости стекает и скапливается на грунте или дорожном покрытии: - основное количество жидкости отводится сливными каналами, при поджоге большинства марок легковых автомобилей горючая жидкость стекает на грунт позади передних колес автомобиля; - часть жидкости стекает с автомобиля по капоту и крыльям; - при большом количестве выплескиваемой жидкости (более 4 л) наблюдается попадание части ее на крышу транспортного средства. 2. При пожаре выгорание горючей жидкости в местах ее скопления должно приводить к экстремально высоким термическим поражениям корпуса легкового автомобиля. В частности, должны наблюдаться: - несколько очагов горения и соответственно зон локальных термических поражений корпуса, расположенных в местах отвода жидкости сливным каналом, в месте стекания жидкости с капота и крыльев автомобиля; - выгорание горючих материалов на грунте около моторного отсека автомобиля и локальное выгорание его передних колес и бампера; - термические поражения лакокрасочного покрытия автотранспортного средства (чаще всего капот и крылья). Можно предполагать, что особо характерным (квалификационным) признаком поджога с применением горючей жидкости будут локальные термические поражения корпуса и других деталей автомобиля над местом стекания жидкости по водоотливным каналам. Конечно, особенности конструкции автомобилей различных типов и марок будут вносить коррективы в указанные выше признаки, но общие тенденции, по нашему мнению, должны сохраняться. Стратификация разлива горючей жидкости при совершении поджога была изучена на автомобиле TOYOTA SUPRA (рисунок 5). Выявленные закономерности распределения горючей жидкости при поджоге позволили определить пути решения проблемы дифференциации остатков горючей жидкости, используемой для совершения поджога, и собственного бензина, а также более ранних техногенных загрязнений. Для этого при осмотре места пожара и выработке версии о поджоге или 104 технической неисправности, которая привела к разливу топлива, можно рекомендовать проводить измерения или отбирать пробы грунта в следующих местах (рисунок6). а) зоны 1 и 2. Места скопления (характерно для большинства марок современных легковых автомобилей) жидкости, отведенной сливными каналами и стекающей с крыльев автотранспортного средства; а - спустя 2 ч после пожара; б - спустя 24 ч после пожара. Рисунок 5 - Стратификация разлива горючей жидкости автомобиля TOYOTA SUPRA при поджоге б) зона 3. Место скопления жидкости, стекающей с капота (и отведенной сливными каналами, на некоторых автомобилях, например на «классических» моделях ВАЗа); в) зона 4. Место скопления горючей жидкости в случае разгерметизации топливной системы; г) зона 5. Контрольная точка (для определения техногенных загрязнений). 105 Рисунок 6 - Рекомендуемые места отбора проб грунта (измерения концентрации паров ЛВЖ) при осмотре сгоревшего автомобиля Отбор проб в контрольной точке необходимо проводить на расстоянии не менее 1,5 м от автотранспортного средства, желательно, со стороны капота или багажного отсека автомобиля. Это необходимо для того, чтобы устранить возможное влияние разлитого при совершении поджога топлива, так как при проведении экспериментов наблюдалось расплескивание жидкости в стороны от автомобиля. Сравнение концентраций остатков горючей жидкости в указанных точках (или паров над ними, если для анализа применялся газоанализатор) может дать важную с точки зрения криминалистики информацию. При совершении поджога количество ЛВЖ (ГЖ) в первых трех зонах (причем в зоне 1 и 2 эти количества должны быть примерно соизмеримы) будет значительно больше, чем в зонах 4 и 5, а при разгерметизации топливной системы максимальное количество будет находиться в четвертой зоне. Изложенные соображения действительны в случае, если автомобиль при поджоге стоит на легко-впитывающем (грунтовом) покрытии. При твердом покрытии и негоризонтальной площадке следует учитывать возможность стекания горючей жидкости и ее горения по «трассе ручейков» и в местах образования луж. Исследования по изучению возможности сохранения остатков светлых нефтепродуктов (СНП) проводились на дорожных покрытиях двух типов грунте и асфальте. Количество разлитых СНП варьировали в пределах от 100 до 500 мл. В одной серии экспериментов разлитую жидкость поджигали, горение продолжалось до самопроизвольного прекращения; во второй серии нефтепродукт не поджигали. Затем периодически (2 раза в день) измеряли концентрацию паров горючей жидкости под местом разлива на высоте 3-5 и 8-10 мм с помощью прибора АНТ-3 (калибровка по шкале алифатических углеводородов). Во время проведения экспериментов в летних условиях температура окружающего воздуха находилась в пределах от 17 до 24 °С, скорость ветра от 0 до 5 м/с, наблюдались осадки в виде дождя; а в осеннее зимний период температура составляла от +1 до -10 °С, скорость ветра 0-16 м/с, осадки в виде дождя и снега. 106 Во всех проведенных экспериментах концентрация паров бензина и керосина резко падала в течение первых 2 суток, а затем медленно снижалась, достигая фонового уровня в течение 8-19 суток. Установлено, что объем разлитой жидкости не оказывает существенного влияния на результаты исследований ввиду различной площади разлива и испарения. Остатки СНП лучше сохраняются на легковпитывающем дорожном (грунтовом) покрытии. Сроки, в течение которых в условиях эксперимента удавалось обнаруживать остатки бензина и керосина с помощью фотоионизационного детектора АНТ-3, приведены в таблице 1. Таблица 1 - Сроки обнаружения остатков светлых нефтепродуктов (сутки) Время Тип БензинАИ-80 Дизельное топливо года дорожного ДТ-1 покрытия Выгор Испар Выгор Испар ОсеньГрунт 11 14 16 19 зима Асфа 8 9 10 10 Грунт 3 3 >5 >5 Лето Асфа 3 3 5 5 Определение групповой принадлежности ГЖ и ее типа возможно (по крайней мере, для светлых нефтепродуктов) путем отбора проб твердых носителей и их исследования в лабораторных условиях, в частности, методом газожидкостной хроматографии. В данной работе это было подтверждено экспериментально. Другой причиной пожаров (21 %) явилось нарушение правил установки и эксплуатации электрооборудования автомобилей. Данная причина имела место при неквалифицированном ремонте, монтаже автомобильной сигнализации, а также старении элементов бортовой электросети. Неисправность в электропроводке является наиболее общей причиной пожара в автомобиле. Одновременно с этим, ее наиболее часто выдвигают владельцы автомобиля при самоподжоге, пытаясь инсценировать самопроизвольный пожар. Отработка версии о причастности к возникновению пожара аварийного режима в электросети проводится по следующим этапам: 1) Осматриваются предохранители автомобиля (выясняется, какие из них перегорели, какие целы). Если автомобиль загорелся на стоянке, то надо выяснить, есть ли в нем выключатель массы, а если есть, то в каком положении он находится (включено, выключено). Следует также проверить, не разряжена ли 107 аккумуляторная батарея. В случае короткого замыкания, вызывающего воспламенение проводки, в большинстве случаев батарея будет полностью разряжена. 2) Устанавливается, есть ли дуговые оплавления на проводах. Если есть, то желательно выяснить, к какой электрической цепи относится данный провод. Если оплавлений несколько, то сопоставив их местонахождение со схемой электропитания автомобиля, надо определить оплавление, которое наиболее удалено от генератора (аккумулятора); 3) Дуговые оплавления и, в первую очередь, наиболее удаленное от источника питания, следует изъять и отправить на исследование с целью определения первичности (вторичности) КЗ. Возникновение пожаров по причине нарушения правил технической эксплуатации АТС имело место в 15 % случаев. Прежде всего, эти пожары были связаны с эксплуатацией автомобилей имеющих неисправности в системах смазки двигателя или в топливной системе. Наряду с вышеуказанными причинами в 5 % случаев пожары возникали при нарушении ППБ при проведении огневых работ. Данные работы практически во всех случаях выполнялись в кустарных условиях (в частных гаражах, арендуемых помещениях и т. д.). Как правило, эти помещения средствами пожаротушения оборудованы не были. Аналогичный процент (5 %) составили и пожары, вызванные неосторожным обращением с огнем. В большинстве случаев, лица, виновные в этих пожарах, находились в состоянии алкогольного опьянения. Слайд 11 Наиболее распространенным источником зажигания при пожарах на АТС является открытый огонь (66 %). Данные пожары связаны с: - поджогами, - неосторожным обращением с огнем, - внешним горением. Экспериментально установлено, что при пожаре, например, в салоне легкового автомобиля высота пламени и столба дыма достигает 6-8 метров; плотность теплового потока на расстоянии 4-5 м и высоте 1,5 м составляет 35 кВт/м2. При ветре загорание других автомобилей возможно на расстоянии до 4 метров. При больших расстояниях загорание автомобиля от автомобиля маловероятно. В такой ситуации необходимо рассмотреть версию поджога. Решать задачу о возможности загорания автомобиля от лучистого теплового воздействия соседнего автомобиля или иного горящего объекта можно путем проведения теплофизического расчета мощности теплового потока на известном расстоянии от горящего объекта и сравнением его с критическим тепловым потоком, необходимым для загорания автомобиля; Необходимо также изучить термические поражения автомобиля, сравнив их со стороны, обращенной к горящему объекту и с противоположной стороны. 108 Второе место по числу пожаров занимает внутренний источник, связанный с аварийным режимом работы бортовой электросети или электроприборов в 22 %, а также электрических цепей и элементов автомобильной сигнализации (4 %). Несмотря на то, что в бортовой сети автомобиля напряжение 12 Вольт, в ней возможно возникновение тех же пожароопасных режимов, что и в обычной электросети - коротких замыканий (КЗ), больших переходных сопротивлений (БПС), искрений, перегрузки. Другой важнейший внутренний источник пожара автомобиля нагретые поверхности при нарушении герметичности топливной системы или системы смазки. В работающем автомобиле имеются две зоны максимальных температур: - моторный отсек, - зона выпускного тракта от коллектора до выхлопной трубы глушителя (8 % пожаров). В двигателе внутреннего сгорания температура отработанных газов по длине выпускного тракта составляет 800-830 оС, а температура поверхностей 710-770 оС. Понятно, что это очень высокая температура, она выше температуры самовоспламенения большинства горюче-смазочных материалов, используемых в автомобиле. Возможно появление в автомобиле и источников зажигания малой мощности - тлеющих табачных изделий. Условия воспламенения топлива в автомобилях Топливная система автомобиля изолирована по отношению к окружающей среде. Поэтому топливо может образовать взрывоопасную и горючую среду в моторном отсеке только при разгерметизации топливной системы. Места нарушении герметичности, а также механизм этого процесса и его причины могут быть самыми разнообразными. В автомобиле топливо может скапливаться только в нишах двигателя и в некоторых местах мотоотсека. Поскольку мотоотсеки не герметизированы, в них существует интенсивный воздухообмен с окружающей средой. Верхний предел возможной концентрации паров в зоне испаряющегося топлива ограничивается скоростью воздуха в этой зоне. При скорости воздуха 0,15 - 0,18 м/с концентрация паров не может превысить 0,01 мг/л, при скорости 0,25 - 0,3 м/с—0,001 мг/л. Учитывая, что скорости воздуха в мотоотсеках автомобилей превышают приведенные значения на порядок и больше (1,5 - 5 м/с), концентрация паров пролитого (скопившегося) топлива не может достигнуть опасных значений и воспламенение исключается. Пожар автотранспортного средства может возникнуть из-за воспламенения жидкой фазы топлива, вытекающего из поврежденной топливной системы двигателя. Бензин воспламеняется при истечении на нагретую поверхность только при струйном истечении, при скорости более 50-60 г/сек. При попадании на 109 нагретую поверхность отдельных капель при частоте падения до 60 капель/мин. они просто интенсивно испаряются и топливо не воспламеняется. Каждая следующая капля падает практически на сухую поверхность. Дизельное топливо испаряется не так интенсивно, и его попадание на горячие поверхности может привести к загоранию. Бензин или дизельное топливо, попадая на нагретую в режиме КЗ жилу, также не воспламеняется, а интенсивно испаряется (кипит). Сам по себе бензобак взрывается крайне редко, поскольку внутри закрытого бензобака почти невозможно образование взрывоопасной концентрации топлива. Все же, следует осмотреть фланец горловины бензобака, чтобы убедиться, что крышка (в случае ее отсутствия) не отброшена взрывом. Отрабатывая версию бензобака, необходимо также проверить на месте ли сливной кран бензобака. Его мог повредить или удалить поджигатель. Если пожар произошел в результате аварии или умышленного повреждения бензобака, часть топлива может пролиться на грунт во время движения автомобиля и оставить след между точкой возникновения неисправности и точкой возгорания. Это след может быть выявлен путем анализа проб на наличие ЛВЖ в материале покрытия дороги. Разгерметизация системы охлаждения холодного двигателя (температура которого не превышает температуру окружающей среды) не приводит к образованию горючей смеси не зависимо от скорости вытекания жидкости и количества вылившейся жидкости. При разгерметизации системы охлаждения прогретого или работающего двигателя горючая среда образоваться может. В этом случае возможность воспламенения горючих паров жидкости зависит от наличия источника зажигания, его параметров, количества и скорости поступления горючей жидкости, а также от наличия условий для образования паров соответствующей концентрации. Возможно также загорание жидкостей, вытекших из гидросистем автомобилей при их попадании на высоко нагретые поверхности двигателя и турбокомпрессора при нарушении герметичности арматуры гидросистем. Версии о загорании протекшего топлива от других источников зажигания, как правило, не рассматриваются. В моторном отсеке автомобиля нет достаточных условий для существования источника статического электричества достаточной мощности. Поэтому воспламенение топлива, вытекающего из поврежденной топливной системы разрядами статического электричества на обычных автотранспортных средствах очень маловероятно. Однако, это вполне возможно на автозаправщиках, при сливе и заливе автомобильного топлива в автоцистерны и другие емкости. 110 Литература по дисциплине «Пожарно-техническая экспертиза» а) Основная литература: 1. Артамонов В.С. Расследование пожаров. Учебник. /Под ред. Г.Н. Кирилова, М.А. Галишева, С.А. Кондратьева.– СПб: СПб УГПС МЧС России, 2007. – 544 с. 2. Галишев М.А., Кондратьев С.А., Моторыгин Ю.Д., Шарапов С.В., Бельшина Ю.Н., Воронова В.Б., Букин Д.В., Паринова Ю.Г., Пак О.А. Расследование пожаров. Лабораторный практикум: Учебное пособие / СПб.: СПб УГПС МЧС России, 2009. – 136 с. б) Дополнительная литература: 3. М.А. Галишев, С.В. Шарапов, Ю.Д. Моторыгин, В.Б. Воронова, С.И. Кононов, Г.А. Сикорова. Расследование пожаров. Учебное пособие / СПб.: СПб УГПС МЧС России, 2011. – 229 с. 4. Чешко И.Д. Технические основы расследования пожаров: методическое пособие. –М.: ВНИИПО 2002. -330 с. 5. Осмотр места пожара: Методическое пособие /И.Д. Чешко, Н.В. Юн, В.Г. Плотников и др. –М.: ВНИИПО, 2004. -503 с. в) Нормативные правовые акты: 1. Федеральный закон от 22.06.2008. № 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» 2. Федеральный закон от 31.05.2001 г. № 73-ФЗ «О государственной судебно-экспертной деятельности в Российской Федерации» 3. Федеральный закон от 27.04.1993 г. № 4871-1 «Об обеспечении единства измерений» г) Кодексы Российской Федерации: 4. 5. Уголовный кодекс РФ. (с изм. и доп.). Уголовно-процессуальный кодекс РФ. (с изм. и доп.). 111