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摘 要 本文分别对新电热棒、正常使用一段时间的电热棒、通电过热电热棒在经自然冷却和水冷的情况下进行了比较和分析，同时系统地分析电热棒金属管表面形貌特征和电热丝表面形貌特征形成的机理和主要影响因素，从而能直观识别电热棒在火灾前、火灾后所处的状态，为电热棒火灾的鉴定提供更为有效的鉴定依据和方法。
关键词 电热棒 残留物 鉴定技术
作者简介：张正红，文山州公安消防支队防火处火查科助理工程师。
中图分类号：D920.4文献标识码：A文章编号：1009-0592（2013）08-186-02
日常生活中使用的电热棒是由电源线、钢管、绝缘材料、电热丝、插头组成，其加热过程是将电能转换成热能，原理是电流通过电热丝发热的原理制成。电热棒具有价格实惠、简单适用等特点，因而被人们广泛使用，电热棒在给人们的生活带来便利的同时，也潜伏着一些隐患，在使用过程中稍有不慎，有可能就会引起火灾。例如：某校学生公寓发生的一次火灾，共有10余间宿舍被大火烧毁，五间宿舍部分被烧，过火面积达到150余平米。经消防现场勘查得知：该宿舍学生李某，其使用“电热棒”在暖壶里烧开水，随后他去教室看书，致使“电热棒”长时间通电干烧，导致发生火灾，直接经济损失20万余元。
近年来，由电热棒引起的数不胜数，火灾现场，当发现起火部位有电热棒时，如何准确地判断火灾前电热棒是否处于通电状态有重大的意义。目前国内对电热棒在外观及金相两方面进行了广泛的试验研究，用金相方法做鉴定时一定得有熔化痕迹存在，如果找不到熔化痕迹，则这种方法不适用，可仅从外观上判断又难以对电热棒在火灾前是否处于通电状态进行定性。本文应用了微观形貌法，其主要特点是对微小的痕迹的表面形态进行分析，据其微观形貌特征，能确定其熔化性质和形成原因。通过对处于未通电、正常使用和通电过热状态下电热棒电热丝微观形貌特征进行比较分析，再对其在不同的冷却条件下找出电热棒电热丝的微观形貌差异，从而找出能快速有效判断电热棒在火灾前是否处于通电状态的方法和依据。
试验方法
一、样品的制备
用1个崭新的电热棒为空白试样。
用1个已经使用一段时间的电热棒做为比对试样。
用1个通电过热的电热棒做为比对试样。
用2个新的电热棒分别放入800℃电阻炉中加热30min，模拟火灾前未通电电热棒经历火场高温作用。其中一个在加热后使之自然冷却。另外一个电热棒加热后用水使之冷却。
用2个正常使用一段时间的电热棒，放入800℃电阻炉中加热30min，模拟火灾前未通电电热棒经历火场高温作用。其中一个在加热后使之自然冷却，另外一个电热棒加热后用水使之冷却。
用2个电热棒加热水直至将水烧干，然后让其继续通电干烧30min，模拟火灾前电热棒处于通电状态，并引发火灾。然后放入800℃电阻炉中加热30min，模拟通电电热棒经历了火灾火场高温作用，其中一个在电热棒加热后使之自然冷却，另外一个电热棒加热后用水冷却。
（实验中的具体形貌特征在本文中予以省略）
通过实验后
分析及比较电热棒金属管的表面形貌特征结果比较及分析
通过对比，可以得出以下结论：
1.与原始试样相比，使用后的电热棒因长时间加热水，其表面附有水垢、存在少量氧化物，表面粗糙，长时间的使用的，其金属管发生微小向内靠拢变形的形态。
2.通电加热后的金属管、其表面的颜色痕迹有明显变化。电热丝部位的金属管表面被深度氧化呈深黑色，没有电热丝的部分且保持原有的金属光泽。受热后的金属管因热膨胀，在高温作用下出现变形痕迹。受热温度越高，其热膨胀程度越大，变形越严重。而火灾现场的温度一般在900-1200℃左右，钢的熔点在1430℃，因此在火灾中，电热棒金属管一般不会熔化，只会变软变形。
3.火烧未通电状态下的金属管表面由于与空气发生氧化反应全部变黑，金属管含电热丝部位与没含电热丝部位没有界限的区别。表面由于高温作用有氧化层脱落，金属管向内侧弯曲变形。
4.正常使用过的电热棒在火烧后经自然冷却的金属管表面呈现一定的界限，这是因为原来使用过导致含电热丝的部位表面存有水垢而形成的，经过高温作用而产生氧化层。且含电热丝的部位要比不含电热丝的部位看上去氧化更为严重些。
5.通电过热后的电热棒经火烧自然冷却的金属管表面的界限更加明显，整根电热棒的表面都被氧化，全为深黑色，在含有电热丝金属管的部位氧化最为严重，没有金属管的部位氧化较轻且氧化层脱落。电热丝发生了较大向内弯曲变形。
6.未使用的电热棒经火烧水冷之后表面呈现较大的变化，整根金属管表面由金属的颜色变为红褐色，由于水热胀冷缩的作用使黑色的氧化层脱落，发生了反应生成氢氧化铁的缘故。此外，金属管发生明显的向外弯曲变形。
7.使用过一段时间的电热棒经火烧水冷之后表面也变为红褐色，这是由于火场的高温作用使之表面生成氢氧化铁的缘故。同时两侧金属管向外拉伸变形，金属管变软。
8.通电过热的电热棒经水冷却后表面也生成了红褐色的氢氧化铁，但含电热丝的部位脱落更为严重，基本脱光，全为红褐色，这是因为水的骤冷作用。但还是存有一定的界限在电热丝的相交处，在含电热丝的部位由于受过的温度更高，氧化程度更为严重，导致脱落层比较厚，同时，两侧金属管拉伸，由下到上的部位的变形程度也随之增大。
但是，仅从金属管的宏观形貌特征去判断电热棒在火灾前所处的状态却比较困难，火灾现场比较复杂的情形，会使其表面形貌特征受到影响，从而难以对电热棒在火灾发生之前是否处于通电状态进行定性，有一定的局限性。
二、电热丝微观形貌特征比较及分析
通过对电热棒电热丝表面观察与分析，可以得出以下结论： 1.由于加工制作的原因，原始电热丝表面存在特殊的纵向加工划痕，石英砂颗粒填充于划痕之中，电热丝的局部因发生氧化造成局部存在氧化层，使电热丝表面粗糙不平。
2.长期使用的电热棒电热丝，金属内部组织结构发生变化，热膨胀使原本规则的螺旋形电热丝发生变形拉伸，金属失去弹性形变，横截面不再是圆形，金属氧化物填充于裂纹和加工划痕之中，裂纹和加工划痕消失，表面变的相对光滑，在局部存在熔化的石英砂颗粒附着。
3.通电蒸干水分而继续干烧的电热棒的电热丝，过高温度的电热丝将其金属表面的石英砂颗粒熔融，附着于电热丝表面，使表面的金属裂纹及加工痕迹均被致密的熔融石英砂所覆盖，当石英砂冷却以后就形成钟乳状的不规则石英砂附着层。
4.经高温作用的电热丝，周围充满石英砂，石英砂不但绝缘，而且还起到隔热的作用，因此，在同样的时间之内，但其表面不存在附着物，电热丝仍然呈规则的螺旋形，没有发生变形，只是电热丝的金属光泽变淡。
5.使用一段时间后的电热棒电热丝，表面产生了水垢，热膨胀使原本规则的螺旋形电热丝发生拉伸变形，表面发生了形变，电热丝的横截面不再是圆形，高温作用金属失去弹性形变，表面由于加热产生附着物，不再光滑，在局部存在熔融的石英砂颗粒附着。
6.通电状态下蒸干水分而继续干烧的电热棒的电热丝，因为在火烧后由于金属管和绝缘材料的保护而使电热丝基本保持通电过热时的状态，电热丝发生了较大的拉伸变形。
7.高温作用下的电热棒电热丝，再经火烧后经水冷却，其表面基本不存在附着物，电热丝仍然呈规则的螺旋形但表面颜色变为白色且无金属光泽。
8.使用一段时间经火烧用水冷却后的电热棒电热丝，电热丝的横金属失去弹性形变而变软，表面由于加热产生附着物，不再光滑，在局部存在熔融的石英砂颗粒附着，电热丝仍然呈规则的螺旋形，但火烧对其没有多大影响。
9.通电蒸干水分而继续干烧的通电过热电热棒再经水冷后的电热丝，熔融石英砂冷却以后就形成钟乳状的不规则石英砂附着层。但是经水冷后，由于温度的急剧下降，导致形成的钟乳状没有自然冷却有规则形而相对较光滑。
通过比较分析，通电干烧、正常使用、及火烧作用下的电热棒电热丝其微观形貌特征可明显区别于的电热棒电热丝，由于电热丝存在于电热棒金属管之内，其不易受火场复杂条件的影响，因此，电热棒电热丝的微观形貌特征可以用来鉴定火灾前其所处的状态。
三、结论
1.仅仅从电热棒金属管的表面特征无法对其在火灾前所处的状态进行定性。
2.电热棒电热丝在不同状态下其宏观或者微观形貌特征存在一定的差异性。在通电干烧状态下，电热棒电热丝表面存在均匀分布的致密附着物，有不规则珠状结晶；而火烧破坏的电热丝，其表面不存在以上情况。火场条件对电热棒的影响较小，水冷和自然冷却电热丝的表面形貌特征基本相同。
3.电热棒在正常使用时，其火灾危险性不大；但在通电过热时，就有很大的火灾危险性。
参考文献：
[1]金河龙.火灾痕迹物证与原因认定.长春：吉林科技出版社.2004.
[2]胡建国，等.火灾物证分析.北京：警官教育出版社.1999.
[3]任松发.火灾调查.北京：警官教育出版社.1998.
[4]张辉.热得快火灾物证鉴定方法的研究.理化检验-物理分册.2007（3）.
[5]陶景光，彭喜英，罗慧倩，等.火灾事故鉴定的扫描电镜研究.电子显微报.2003.
[6]邸曼，王希庆.火场中金属熔痕微观形貌鉴别方法的研究.消防科学与技术.1999（1）.
[7]高伟，梁志宏，汪志强.“热得快”火灾危险性及痕迹鉴定技术初探.消防科学与技术.2003（5）.
关键词 电热棒 残留物 鉴定技术
作者简介：张正红，文山州公安消防支队防火处火查科助理工程师。
中图分类号：D920.4文献标识码：A文章编号：1009-0592（2013）08-186-02
日常生活中使用的电热棒是由电源线、钢管、绝缘材料、电热丝、插头组成，其加热过程是将电能转换成热能，原理是电流通过电热丝发热的原理制成。电热棒具有价格实惠、简单适用等特点，因而被人们广泛使用，电热棒在给人们的生活带来便利的同时，也潜伏着一些隐患，在使用过程中稍有不慎，有可能就会引起火灾。例如：某校学生公寓发生的一次火灾，共有10余间宿舍被大火烧毁，五间宿舍部分被烧，过火面积达到150余平米。经消防现场勘查得知：该宿舍学生李某，其使用“电热棒”在暖壶里烧开水，随后他去教室看书，致使“电热棒”长时间通电干烧，导致发生火灾，直接经济损失20万余元。
近年来，由电热棒引起的数不胜数，火灾现场，当发现起火部位有电热棒时，如何准确地判断火灾前电热棒是否处于通电状态有重大的意义。目前国内对电热棒在外观及金相两方面进行了广泛的试验研究，用金相方法做鉴定时一定得有熔化痕迹存在，如果找不到熔化痕迹，则这种方法不适用，可仅从外观上判断又难以对电热棒在火灾前是否处于通电状态进行定性。本文应用了微观形貌法，其主要特点是对微小的痕迹的表面形态进行分析，据其微观形貌特征，能确定其熔化性质和形成原因。通过对处于未通电、正常使用和通电过热状态下电热棒电热丝微观形貌特征进行比较分析，再对其在不同的冷却条件下找出电热棒电热丝的微观形貌差异，从而找出能快速有效判断电热棒在火灾前是否处于通电状态的方法和依据。
试验方法
一、样品的制备
用1个崭新的电热棒为空白试样。
用1个已经使用一段时间的电热棒做为比对试样。
用1个通电过热的电热棒做为比对试样。
用2个新的电热棒分别放入800℃电阻炉中加热30min，模拟火灾前未通电电热棒经历火场高温作用。其中一个在加热后使之自然冷却。另外一个电热棒加热后用水使之冷却。
用2个正常使用一段时间的电热棒，放入800℃电阻炉中加热30min，模拟火灾前未通电电热棒经历火场高温作用。其中一个在加热后使之自然冷却，另外一个电热棒加热后用水使之冷却。
用2个电热棒加热水直至将水烧干，然后让其继续通电干烧30min，模拟火灾前电热棒处于通电状态，并引发火灾。然后放入800℃电阻炉中加热30min，模拟通电电热棒经历了火灾火场高温作用，其中一个在电热棒加热后使之自然冷却，另外一个电热棒加热后用水冷却。
（实验中的具体形貌特征在本文中予以省略）
通过实验后
分析及比较电热棒金属管的表面形貌特征结果比较及分析
通过对比，可以得出以下结论：
1.与原始试样相比，使用后的电热棒因长时间加热水，其表面附有水垢、存在少量氧化物，表面粗糙，长时间的使用的，其金属管发生微小向内靠拢变形的形态。
2.通电加热后的金属管、其表面的颜色痕迹有明显变化。电热丝部位的金属管表面被深度氧化呈深黑色，没有电热丝的部分且保持原有的金属光泽。受热后的金属管因热膨胀，在高温作用下出现变形痕迹。受热温度越高，其热膨胀程度越大，变形越严重。而火灾现场的温度一般在900-1200℃左右，钢的熔点在1430℃，因此在火灾中，电热棒金属管一般不会熔化，只会变软变形。
3.火烧未通电状态下的金属管表面由于与空气发生氧化反应全部变黑，金属管含电热丝部位与没含电热丝部位没有界限的区别。表面由于高温作用有氧化层脱落，金属管向内侧弯曲变形。
4.正常使用过的电热棒在火烧后经自然冷却的金属管表面呈现一定的界限，这是因为原来使用过导致含电热丝的部位表面存有水垢而形成的，经过高温作用而产生氧化层。且含电热丝的部位要比不含电热丝的部位看上去氧化更为严重些。
5.通电过热后的电热棒经火烧自然冷却的金属管表面的界限更加明显，整根电热棒的表面都被氧化，全为深黑色，在含有电热丝金属管的部位氧化最为严重，没有金属管的部位氧化较轻且氧化层脱落。电热丝发生了较大向内弯曲变形。
6.未使用的电热棒经火烧水冷之后表面呈现较大的变化，整根金属管表面由金属的颜色变为红褐色，由于水热胀冷缩的作用使黑色的氧化层脱落，发生了反应生成氢氧化铁的缘故。此外，金属管发生明显的向外弯曲变形。
7.使用过一段时间的电热棒经火烧水冷之后表面也变为红褐色，这是由于火场的高温作用使之表面生成氢氧化铁的缘故。同时两侧金属管向外拉伸变形，金属管变软。
8.通电过热的电热棒经水冷却后表面也生成了红褐色的氢氧化铁，但含电热丝的部位脱落更为严重，基本脱光，全为红褐色，这是因为水的骤冷作用。但还是存有一定的界限在电热丝的相交处，在含电热丝的部位由于受过的温度更高，氧化程度更为严重，导致脱落层比较厚，同时，两侧金属管拉伸，由下到上的部位的变形程度也随之增大。
但是，仅从金属管的宏观形貌特征去判断电热棒在火灾前所处的状态却比较困难，火灾现场比较复杂的情形，会使其表面形貌特征受到影响，从而难以对电热棒在火灾发生之前是否处于通电状态进行定性，有一定的局限性。
二、电热丝微观形貌特征比较及分析
通过对电热棒电热丝表面观察与分析，可以得出以下结论： 1.由于加工制作的原因，原始电热丝表面存在特殊的纵向加工划痕，石英砂颗粒填充于划痕之中，电热丝的局部因发生氧化造成局部存在氧化层，使电热丝表面粗糙不平。
2.长期使用的电热棒电热丝，金属内部组织结构发生变化，热膨胀使原本规则的螺旋形电热丝发生变形拉伸，金属失去弹性形变，横截面不再是圆形，金属氧化物填充于裂纹和加工划痕之中，裂纹和加工划痕消失，表面变的相对光滑，在局部存在熔化的石英砂颗粒附着。
3.通电蒸干水分而继续干烧的电热棒的电热丝，过高温度的电热丝将其金属表面的石英砂颗粒熔融，附着于电热丝表面，使表面的金属裂纹及加工痕迹均被致密的熔融石英砂所覆盖，当石英砂冷却以后就形成钟乳状的不规则石英砂附着层。
4.经高温作用的电热丝，周围充满石英砂，石英砂不但绝缘，而且还起到隔热的作用，因此，在同样的时间之内，但其表面不存在附着物，电热丝仍然呈规则的螺旋形，没有发生变形，只是电热丝的金属光泽变淡。
5.使用一段时间后的电热棒电热丝，表面产生了水垢，热膨胀使原本规则的螺旋形电热丝发生拉伸变形，表面发生了形变，电热丝的横截面不再是圆形，高温作用金属失去弹性形变，表面由于加热产生附着物，不再光滑，在局部存在熔融的石英砂颗粒附着。
6.通电状态下蒸干水分而继续干烧的电热棒的电热丝，因为在火烧后由于金属管和绝缘材料的保护而使电热丝基本保持通电过热时的状态，电热丝发生了较大的拉伸变形。
7.高温作用下的电热棒电热丝，再经火烧后经水冷却，其表面基本不存在附着物，电热丝仍然呈规则的螺旋形但表面颜色变为白色且无金属光泽。
8.使用一段时间经火烧用水冷却后的电热棒电热丝，电热丝的横金属失去弹性形变而变软，表面由于加热产生附着物，不再光滑，在局部存在熔融的石英砂颗粒附着，电热丝仍然呈规则的螺旋形，但火烧对其没有多大影响。
9.通电蒸干水分而继续干烧的通电过热电热棒再经水冷后的电热丝，熔融石英砂冷却以后就形成钟乳状的不规则石英砂附着层。但是经水冷后，由于温度的急剧下降，导致形成的钟乳状没有自然冷却有规则形而相对较光滑。
通过比较分析，通电干烧、正常使用、及火烧作用下的电热棒电热丝其微观形貌特征可明显区别于的电热棒电热丝，由于电热丝存在于电热棒金属管之内，其不易受火场复杂条件的影响，因此，电热棒电热丝的微观形貌特征可以用来鉴定火灾前其所处的状态。
三、结论
1.仅仅从电热棒金属管的表面特征无法对其在火灾前所处的状态进行定性。
2.电热棒电热丝在不同状态下其宏观或者微观形貌特征存在一定的差异性。在通电干烧状态下，电热棒电热丝表面存在均匀分布的致密附着物，有不规则珠状结晶；而火烧破坏的电热丝，其表面不存在以上情况。火场条件对电热棒的影响较小，水冷和自然冷却电热丝的表面形貌特征基本相同。
3.电热棒在正常使用时，其火灾危险性不大；但在通电过热时，就有很大的火灾危险性。
参考文献：
[1]金河龙.火灾痕迹物证与原因认定.长春：吉林科技出版社.2004.
[2]胡建国，等.火灾物证分析.北京：警官教育出版社.1999.
[3]任松发.火灾调查.北京：警官教育出版社.1998.
[4]张辉.热得快火灾物证鉴定方法的研究.理化检验-物理分册.2007（3）.
[5]陶景光，彭喜英，罗慧倩，等.火灾事故鉴定的扫描电镜研究.电子显微报.2003.
[6]邸曼，王希庆.火场中金属熔痕微观形貌鉴别方法的研究.消防科学与技术.1999（1）.
[7]高伟，梁志宏，汪志强.“热得快”火灾危险性及痕迹鉴定技术初探.消防科学与技术.2003（5）.