电动车火灾原因调查与痕迹物证检测技术探讨

谌世贤

摘要：结合当前电动车社会保有量持续增长和电动车火灾高发的现状，通过多案例的研究，分析了电动车火灾频发并造成重大伤亡的原因，针对电气因素引发电动车火灾的主要原因，研究了电动车蓄电池火灾物证熔痕的形成机理。针对电动车电气火灾高发的特点，选择一次短路、二次短路、外界火烧这三种常见的金属熔痕，应用金相分析法、微观形貌鉴别法、熔痕成分分析法等常用火灾鉴定技术对实验样品进行鉴定，总结出不同的蓄电池火灾原因与火场物证熔痕的一般对应关系，为消防人员对火灾的原因调查提供了技术依据。

关键词：电动车 火灾调查 物证检测 融痕

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

CHEN Shixian

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

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

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

近年來，电动汽车火灾的频率逐年增加，造成大量人员伤亡和财产损失，引起了社会各阶层和媒体的关注。如2016年8月29日凌晨2点45分，深圳一辆电动汽车在某市桑德威尔街起火，造成7人死亡^[1]。2017年5月14日上午5时36分，广州某市平民房屋因电动车充电导致短路而起火，造成4人死亡^[1]。这些事故只是许多电动车火灾的缩影，但它们也让我们更深刻地意识到电动车火灾造成的严重后果。

在电动车火灾的情况下，需要考虑许多常见问题。首先，大多数电动车火灾发生在电动车充电期间，大多数发生在夜间，主要发生在建筑物的一层。其次，电动车本身的设计存在缺陷，这是电动车着火的主要原因。市场上的一些电动车在生产过程中没有短路保护，而其他电动车在安装时没有连接到电路^[2]。由于维护期间也允许拆卸，许多电动车在运行期间没有必要的短路保护。除此之外，一些车主的日常维护不足，过度使用或充电时间过长也是电动车着火的重要原因。

1电动车火灾案例的共性分析

通过收集整理某市2018—2022年期间发生的80起电动车火灾案例的调查结果，分别从火灾发生的时间、区域、地点和原因等方面进行分析，共性情况如图1所示。

2电动车蓄电池引发火灾的原因分析

经过多年众多学者对蓄电池引发的电动车火灾进行调查研究，现归纳出铅酸蓄电池发生火灾的一般性原因，引发火灾的因素如图2所示。

3 电动车火灾痕迹物证检测技术

从上述分析可以看出，电动车火灾主要是由电气火灾因素引起的。电气火灾熔痕主要是指短路熔痕，可分为一次短路熔痕和二次短路熔痕^[3]。火灾前会出现一次短路熔化痕迹，在导线中形成瞬时短路，熔化高温金属导线，并在热线附近产生大量燃料。如果火灾现场有一次短路熔化迹象，火灾的原因可能是电线短路。出现二次短路熔化痕迹是因为电路处于接通状态，由于外部火焰或高温，导线绝缘皮烧伤，金属芯暴露，短路熔化后形成痕迹。无电熔痕主要是指火熔痕，电气设备金属部件的残余熔痕。通常，当火焰的温度超过这些物体的熔点时，线材、线夹、线圈绕组、插入物等导电表面通常会出现不同形式的熔点，如软化、熔化肿瘤、蒸发孔等。火灾发生后，这些金属物体的形态特征也存在于各个部位。

3.1金相组织分析

使用金相分析法鉴定电气火灾，主要是观察导线的微观结构在电气作用下与在火灾热作用下的区别，并根据其各自的显微组织特征对火灾原因进行判断。以下将根据前面实验所制得的熔痕进行金相分析，并对不同条件下形成的熔痕的金相微观组织特征进行表述与归纳^[4]。

将实验获得的熔痕用酒精擦拭表面后用牙托粉和自凝牙托水混合调匀液把熔痕样品凝固在模具中制成金相试样，金相试样经过打磨、抛光等工序后用FeCl3盐酸溶液进行腐蚀，最后用金相显微镜（Leica DM5000）对样品的晶粒形状大小、气孔多少等微观组织进行观察分析。

3.1.1 一次短路熔痕的金相组织特征

观察实验样品的一次短路金相，如图3所示，熔痕的金相组织主要是细小且排列紧密的胞状晶和树枝态柱状晶组成，晶界较小且晶格分割明显，晶粒均匀地分布在多股铜线的截面组织之间，同时可以清晰地观察到明显的过渡区，金相组织中只存在少量孔洞。

3.1.2 二次短路熔痕的金相组织特征

如图4所示，二次短路熔痕的金相组织主要由粗大的柱状晶和一些大晶界构成，其微观组织中存在较多的大孔洞，无明显的过渡区。

3.1.3 火烧熔痕的金相组织特征

如图5所示，火烧熔痕的金相显微组织通常都是粗大的等轴晶，打磨抛光后的试样磨面比较光滑，其金相组织孔洞较少，有时能观察到狭长裂缝。

3.2微观形貌特征分析

微观形貌鉴别法作为火灾原因技术鉴定的一种重要方法，它有着图像分辨率高、景深大、图像清晰等特点，同时它也可以在不破坏火灾现场残留物痕迹的情况下直接对样品进行检测，尤其是对不便制样的微小痕迹的检测更是具有绝对性的优势。由于不同的火场条件会影响着熔痕的微观形貌的形成，故下面将使用SEM法对实验制取的样品进行分析，观察出各种条件下熔痕的微观形貌特征^[5]。

3.2.1 一次短路熔痕的微观形貌特征

如图6所示，在扫描电镜下观察可以发现多股铜线一次短路熔痕与导线的连接处不存在明显的过渡区，熔痕表面相对比较光滑且存在少量的圆形气孔和凹坑，同时部分表面可以观察到有多边形结构组织存在。

3.2.2 二次短路熔痕的微观形貌特征

如图7所示，多股铜线的二次短路熔痕与导线间过渡区比一次短路明显，熔痕表面粗糙不平，有较多的坑洞且表面分布较多的碎屑和杂质，在200倍的图中可以看到树枝状微观结构。

3.2.3 火烧熔痕的微观形貌特征

火烧熔痕一般存在于导线熔断处的端部，形状通常呈圆球状，熔珠与导线之间过渡较为平滑。熔珠表面具有金属光泽，几乎不存在气孔与坑洞，有少量碎屑均布在熔珠表面，熔珠的部分表面存在较小的晶状结构。

3.3熔痕成分分析

火场环境的错综复杂，导线的熔痕成分由于不同的环境气氛必然会残留一定特征存在差别。依据该原理，本文下面观察和测定实验制取的多种铜导线熔痕，研究不同环境条件下导线短路熔痕的成分特征，为分析认定火灾事故原因提供科学的参考依据^[6]。

发生火灾时，周围环境的气体与杂志在导线由于电热或者火烧的高温作用下开始熔化时或多或少的进入到融化了的金属当中，所以火灾现场的环境气氛的某些信息会保留在导线的熔痕中。通过采用EDS成分分析，发现铜导线在不同条件下形成的熔痕里面的元素成分有着明显的差别。

4 结语

本文结合当前电动车社会保有量持续增长和电动车火灾高发的现状，通过多案例的研究，分析了电动车火灾频发并造成重大伤亡的原因，针对电气因素引发电动车火灾的主要原因，研究了电动车蓄电池火灾物证熔痕的形成机理，结论具体如下。

（1）火灾事故中一次短路熔痕外观上往往是不规整的球形并与原金属导线间存在明显的过渡区。通过电镜观察，其外表面相对光滑、有少量气孔。但二次短路熔痕表面一般会被火灾烟熏得比较黑。通过电镜观察发现，熔痕表面粗糙不平且坑洞较多，存在较多的杂乱的树枝状微观结构。（2）一次短路熔痕截面金相组织主要是细小的胞状晶及树枝状晶，晶界分割明显，金相孔洞小且少，主要成分元素为Cu、C和O，几乎不含Cl。二次短路熔痕截面金相组织主要是粗大的共轴柱状晶，孔洞一般较大。由于二次短路熔痕形成时周围环境处于高温火场状态，C和Cl含量均明显比一次短路熔痕高。

参考文献

[1]尚琪霞.一起居民住宅电动车火灾事故的调查与分析[J].武警学院学报，2020，36（4）：51-55.

[2]蒋骅.电动自行车火灾调查的难点与要点探析[J].今日消防，2021，6（8）：112-114.

[3]李承诺.基于深度学习的火灾检测算法研究[D].济南：山东工商学院，2022.

[4]孙翀.消防工程中电动车火灾防范问题[J].中國科技信息，2021，662（21）：39-40.

[5]阿进弢.火灾调查工作的现状与优化探讨[J].今日消防，2022，7（2）：106-108.

[6]赵永昌.基于数值模拟的火灾事故调查方法与应用研究[D].北京：中国矿业大学，2019.