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腐蚀环境对电气设备防爆性能的影响
文章来源:888 sk集团 文章作者:888 sk集团登录网址 发布时间:2020-09-01 17:59 点击次数:
 
文章主要针对不同型式(主要涉及隔爆型、增安型)、不同隔爆结构(平面式、止口式、圆筒式、螺纹式)、不同材质(不锈钢、碳钢、铝、铜及塑料、橡胶、涂层等)的防爆电气产品在海洋盐雾及二氧化硫腐蚀环境中进行人工模拟加速试验得出材料耐蚀情况以及腐蚀环境对防爆结构破坏的特点和对电气防爆安全性能的影响。

引言
任何电气设备的制造都离不开材料任何电气设备的使用也都离不开环境材料在周围环境作用下发生性能下降、状态改变、直至损坏变质这就是腐蚀。材料的腐蚀行为与环境条件密切相关在有相当浓度的化学腐蚀性气体或蒸气的地方特别是由于潮湿出现凝露时就为各种形式的腐蚀提供了发生和发展的环境条件从而加速材料(尤其是金属材料)的腐蚀导致电气设备或元件的性能下降或早期失效。
电气设备使用的材料通常涉及两大类即金属材料和非金属材料常用的金属材料有碳钢和铸铁、不锈钢、铝及铝合金、铜及铜合金等;非金属材料(这里只考虑有机材料)有塑料、橡胶、玻璃钢、涂层等。金属材料与非金属材料的腐蚀机理不同腐蚀表征也不同。金属材料的腐蚀一般是电化学腐蚀容易受到酸、碱、盐等化学腐蚀性介质的侵蚀;而非金属材料的腐蚀则是纯粹的化学或物理作用容易受有机溶剂、强氧化剂或日光照射(紫外线)和辐射的作用引起材料溶胀、降解、变质、老化等破坏。金属材料常见的腐蚀形态多以均匀腐蚀、电偶腐蚀、缝隙腐蚀和点腐蚀等表面特征呈现;而非金属材料腐蚀则呈现物理力学性能的变化(如强度降低、软化或硬化等)或外形的破坏(如表面起泡、变粗糙或变色等)。了解材料在不同环境条件下的腐蚀特征与耐蚀性才能真正做到材尽其用。
1 材料腐蚀特性分析
为保证防爆电气设备可靠地长期运转将合理选材、正确设计、精心制造及良好的维护等几方面的工作密切结合起来是十分重要的。合理选材是其中首要的一环,选材时必须考虑环境的影响因素。我们知道任何材料都不是万能的,它们的应用都是有条件的,所谓耐蚀也是相对的,因此要一分为二地看待每种材料的性能。选材时应根据腐蚀环境具体分析。为了便于分析我们选择了最具代表性的(海洋大气)盐雾环境和(工业大气)二氧化硫腐蚀环境作为材料腐蚀特性分析的模拟环境条件,通过材料腐蚀试验分析其腐蚀特性,总结腐蚀环境对电气设备防爆性能的影响。
1.1 不锈钢
腐蚀试验选用了321、302和316L三种牌号的不锈钢,尽管它们在潮湿SO2及盐雾环境中发生的腐蚀均是电化学腐蚀,但在潮湿SO2环境中腐蚀的形态以均匀腐蚀为主,而在盐雾环境中腐蚀的形态则以局部腐蚀为主。如材质为321不锈钢的防爆接线箱,经SO2腐蚀试验后样品表面发生均匀腐蚀,而经盐雾试验后样品表面基本无腐蚀,但铭牌下出现明显的缝隙腐蚀,说明同种牌号不锈钢材料在不同腐蚀介质中的腐蚀形态不同。
1.1.1 SO2腐蚀环境
同一环境中不同牌号的不锈钢耐蚀性能不同。比较316L、321和302几种牌号的不锈钢从样品表面腐蚀情况看,暴露在SO2气体腐蚀环境中,316L的耐蚀性明显优于321和302,而321、302的样品表面均出现明显腐蚀,这说明它们不耐潮湿SO2腐蚀。
同一牌号的不锈钢因防护条件的差异其耐蚀性能不同。如牌号为321的防爆防腐灯灯体外壳,其内、外表面因存在直接暴露和有橡胶密封圈防护条件的差异使腐蚀情况大不一样,腐蚀试验后灯体外壳内表面光亮如新,说明灯体与灯罩间的橡胶密封圈有效地阻隔了SO2腐蚀气体的浸入,而直接暴露的灯体外表面则出现了成片的锈迹。
在同一环境条件下同一牌号的不锈钢因表面状态不同耐蚀性能也不同。316L本是一种耐蚀性能优异的不锈钢材料,但如牌号同为316L的防爆控制按钮和F027样件因表面状况不同造成较大的腐蚀差异,防爆控制按钮样品表面有一层银白色涂层,该涂层较薄且因存在局部脱落缺陷使样品表面状态不均匀,从而促进腐蚀的发生和发展。不锈钢一般具有较好的耐蚀性,作为结构材料使用其表面不宜做涂层处理。
1.1.2 盐雾腐蚀环境
不锈钢本来是一种耐蚀性能较好的材料,但在盐雾环境中由于存在大量Cl-使不锈钢表面的钝化膜有被破坏的趋势,且在盐雾环境中被破坏的钝化膜自修复能力下降,这就是不锈钢在盐雾环境中发生局部腐蚀的根本原因。不锈钢在盐雾环境中常见的局部腐蚀形式有电偶腐蚀、缝隙腐蚀以及点腐蚀等。
在盐雾腐蚀环境中不锈钢样品的外壳表面基本没有发生大面积均匀腐蚀,但沿螺栓形成的腐蚀锈迹清晰可见,且所有紧固螺栓、垫圈以及外接地等腐蚀均比较严重,这是紧固螺栓、垫圈以及外接地的材质与样品材质间的差异造成的。在腐蚀环境中不同电位的异金属相接触会产生电位差,构成电偶,从而加速其中负电位金属(阳极)的腐蚀,即发生电偶腐蚀。因此,不锈钢材质外壳的紧固件及接地宜采用同种材质,避免电偶腐蚀的发生。在防爆电气结构设计中应尽量避免异金属接触导致电偶腐蚀,如果必须采用时异金属间应使用绝缘垫(如橡胶、塑料)隔开。另外不锈钢材质的防爆电气设备,其铭牌与壳体表面间的缝隙及平面式隔爆接合面间的缝隙为缝隙腐蚀创造了条件,一般在含有Cl-环境中最容易发生缝隙腐蚀,缝隙内是缺氧区,处于闭塞状态,随着腐蚀的发生、发展,缝内Cl-浓度增大,pH值下降,腐蚀加速。尽管缝隙是引起腐蚀的主要设计缺陷,但是隔爆接合面间的缝隙又是设计中难艺避免的,可以涂抹加有缓蚀剂的油脂防止缝隙腐蚀。
 
1.2 碳钢
碳钢和铸铁都是铁碳合金,其价格低廉且机械性能和工艺性能良好,尤其是碳钢,广泛应用于防爆电气产品的结构材料。在耐蚀性方面,其化学稳定性较低,实际应用中多采用耐蚀金属镀层或采用涂料保护等防腐措施提高其耐蚀性。腐蚀试验选用的是Q235A碳钢。
Q235A是普通碳钢,在腐蚀环境中使用时其表面均应涂覆防护涂层。经SO2腐蚀试验和盐雾腐蚀试验后,样品表面涂层基本完好,但铭牌和紧固螺栓及垫圈等涂覆不好或未做防护处理的表面腐蚀则比较严重。隔爆型防爆电气设备的平面式或止口式隔爆接合面以”O型”橡胶密封圈为界,以外部分出现腐蚀,以内部分则无腐蚀,另外,经盐雾腐蚀后的隔爆接合面腐蚀比较轻,而经SO2腐蚀后的隔爆接合面腐蚀则比较严重,这说明Q235A碳钢耐盐雾腐蚀的能力要优于耐SO2腐蚀的能力。
1.3 铝及铝合金
铝合金在工业上的应用仅次于钢铁材料,是制造防爆电气设备最常用的结构材料之一,这不仅是因为它质轻价廉,而且在一般的富氧中性环境下,其表面生成氧化铝保护膜成为有良好保护性的屏障层。铝的标准电位很负,是一种热力学活性金属,如果裸露使用在化学腐蚀环境中,肯定是不耐腐蚀的,因此,在化学腐蚀环境中使用铝质防爆电气设备其表面必须设计防腐层。腐蚀试验选择了牌号为ZL102、YL104的铝材。
铝的耐蚀性在很大程度上取决于周围的环境和表面氧化膜在介质中的稳定性。潮湿的SO2能加速铝的腐蚀,但与同样条件下的Fe和Cu比较,铝还算是耐蚀的。铝质电气设备在SO2腐蚀环境中的耐蚀性主要取决于其表面防护涂层的性质,经过SO2气体腐蚀试验后,样品表面涂层没有明显腐蚀,同时底金属铝也没有腐蚀,说明涂层起到了应有的保护效果。
铝在海洋盐雾环境中,由于Cl-能破坏其钝化膜,易发生孔蚀,所以铝在含有Cl-的盐雾环境中是不耐腐蚀的。Cl-半径较小,其通过涂层微孔向内部渗透、扩散的能力相对较强,同时Cl-对金属铝的腐蚀性极强,所以侵蚀表面涂层后,进而继续腐蚀基体金属,其腐蚀产物疏松且体积膨胀,又进一步促使表面涂层破裂、剥离及脱落。几乎所有铝质防爆电气设备经盐雾试验后,不但外表面涂/镀层出现严重鼓泡、起翘、剥离、脱落等质量缺陷,而且底金属铝也遭到严重腐蚀,另外样品表面涂层的破坏都是从边角部位开始的,这充分说明了涂层的边角效应,即边角部位是涂层最薄弱、最易出现质量缺陷的部位。
金属铝对氯离子非常敏感,腐蚀后其表面生成一层白色粉末状腐蚀产物,这对螺纹结构造成极大的影响,如螺纹式防爆接线盒经盐雾试验后,接线盒壳体及盖间的螺纹因严重腐蚀而无法打开,且在盐雾环境中所有铝质样品的紧固件(如螺栓、螺母)及螺纹部分被腐蚀产物堵塞,给所有螺纹结构的拆卸带来极大不便。在盐雾环境中由于存在大量的Cl-而使Al遭受严重腐蚀因此铝质防爆电气设备不宜在盐雾环境中使用。
1.4 铜及铜合金
在大气条件下相对来说铜是较稳定的;在潮湿的SO2中,铜的腐蚀加剧,这时在铜的表面上生成CuSO4·3Cu(OH)2碱性硫酸铜的膜,这种膜没有保护作用;在海洋大气中,铜的表面上除了生成碱性硫酸铜CuSO4·3Cu(OH)2外,还有碱性氯化铜CuCl2·3Cu(OH)2生成。在实际中广泛使用的是铜合金——黄铜、青铜,尤其是青铜,经常被用作耐蚀结构材料。腐蚀试验选用了普通黄铜H59,试验表明它不耐盐雾及潮湿SO2介质腐蚀。防爆分线盒材质为H59,腐蚀试验后分线盒表面涂层没有出现明显变化,但铜质铭牌表面虽经涂层处理也出现了腐蚀,铜质铭牌在SO2腐蚀环境中腐蚀呈黑色,而在盐雾环境中则腐蚀发白;[微信号nycnex]分线盒止口式隔爆接合面不论是在SO2环境中还是在盐雾环境中均出现明显腐蚀,且腐蚀发生在“O型”橡胶密封圈以外的平面部分,而“O型”橡胶密封圈以内的圆筒部分则无腐蚀,这说明“O型”橡胶密封圈阻隔了腐蚀气体向内扩散的通道,起到防护作用。另外防爆接线箱的铜质密封填料函表面未进行任何防护处理,直接暴露在腐蚀环境中,在SO2环境中腐蚀呈黑色,而在盐雾环境中则出现铜绿腐蚀产物。通过上述分析不难看出铜及铜合金不宜直接暴露在腐蚀环境中使用,也就是说铜质防爆电器在腐蚀性环境中使用应进行表面防护处理,其耐蚀性取决于表面涂层的性质及涂装质量。
1.5 塑料
塑料是以树脂为主要成分,适当加入添加剂可在加工中塑化成型的一类高分子材料,因此也可以说塑料是以树脂为主的聚合物制品。塑料材料因优异的加工性能、耐腐蚀性能及电绝缘性能等,广泛用于防爆电器设备的制造。对于电器用绝缘材料,其介电性能、耐热性、阻燃性一定要超过规定指标以上适当幅度,以增加其安全系数,以防电压、电流过高引起局部发热或击穿,引发火灾、爆炸事故。另一方面塑料的电绝缘性能好,易产生静电积聚,在易燃易爆环境中使用应采取措施确保其安全。
试验选用了防爆电气设备常用的几种塑料材料,如聚己二酰己二胺(聚酰胺-66)、聚氯乙稀塑料(PVC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS工程塑料)、聚碳酸酯塑料(PC)、不饱和聚酯片状模塑料(SMC)、不饱和聚酯团状模塑料(DMC)等,它们在SO2和盐雾腐蚀环境中表现出较好的耐蚀性能,因此,在满足防爆技术要求的前提下,塑料材料可以作为腐蚀环境中防爆电气设备的结构材料使用。
经腐蚀试验后样品的塑料外壳基本无腐蚀,但样品中所有的金属部件(紧固件、铭牌等)均出现明显腐蚀;壳体内部元器件的腐蚀情况不一,如有些样品内部接线端子(金属部件)出现腐蚀,说明腐蚀性介质进入到内部,因此内部元器件的腐蚀情况取决于样品防护性能的好坏。另外有些不饱和聚酯模塑料(SMC、DMC)样品,经SO2腐蚀试验后表面有变色、变粗糙等现象,而经盐雾腐蚀试验后则没有任何变化,这说明SMC、DMC材料耐盐雾性能要优于耐SO2腐蚀性能。
塑料材料虽具有很多优点,其综合性能又好,但在有些条件下往往不能或不宜使用。如对材料强度要求特别高时不能使用塑料。塑料材料的使用温度范围较窄,当使用温度过高或过低时都不宜选用塑料。这是因为塑料是一种粘弹性材料,对温度变化极其敏感。一般塑料材料的机械性能、电性能及耐蚀性均随温度升高而下降,而温度过低时塑料材料又会变硬、变脆、易开裂,甚至丧失使用性能。塑料材料的选用除了环境温度、湿度及介质条件外,还应考虑环境的光、氧、辐射等影响因素。塑料制品在光、氧及辐射等环境下,会引起塑料的降解反应(即老化),导致塑料制品性能下降,从而大大缩短其使用寿命,因此,塑料材质的防爆电气设备不宜长期暴露在户外使用。
1.6 涂、镀层
涂层一般是指金属表面的非金属涂料(包括有机涂料和无机涂料)覆盖层;而镀层则是指在金属表面的电镀、热浸镀、化学镀等金属覆盖层。即用耐腐蚀较强的金属/合金或涂料来覆盖耐腐蚀性能较弱的金属,以达到防腐蚀的目的。涂、镀层综合了保护层与被保护层两者的优良性能,如保护层的耐腐蚀性、耐磨和抗氧化性及被保护层的强度和刚度等。金属保护层与非金属保护层相比,金属保护层具有强度高及耐热性好等优点,而非金属保护层具有施工方便及耐腐蚀性好等优点。涂覆在金属表面的涂、镀层一般都是多孔薄膜,它虽然不能使金属与腐蚀介质完全隔绝,但涂、镀层的存在可以增大腐蚀介质通过微孔的扩散阻力和溶液电阻,使腐蚀电流下降从而减缓底金属的腐蚀。
防爆电气产品表面的涂、镀层是用于隔离基体材质和周围环境的一种重要防护手段。在涂、镀层设计中应针对环境条件选择耐蚀性能良好的材料,同时涂、镀层的涂覆质量也直接关系着其耐蚀性和使用寿命,只有那些完好的涂、镀层表面才能够起到应有的保护作用,存在裂纹、机械划伤、局部脱落等缺陷的涂、镀层不但没有保护作用,而且还会使腐蚀加速。另外涂、镀层的使用寿命与防爆电气产品安装场所的环境介质腐蚀性强、弱有关,在防爆电气设备使用寿命期内可根据周围环境介质条件有计划地进行重涂保护,以延长防爆电气设备使用寿命。
1.7 橡胶
橡胶是一种在外力作用下能产生变形,外力取消后又可复原的高弹性材料,因此,是一种主要密封结构材料。橡胶密封的实质,是以橡胶堵住两接触面的缝隙而实现密封,即接触面密封。在防爆电器设备中橡胶通常作为密封件使用。密封件在外力作用下如产生永久变形,则密封效果不好或失去密封性能,所以密封件材料的永久变形要小,弹性要高,回弹能力要强,且有适当的硬度;橡胶材料有一定的适用温度范围,高于极限温度会由于老化而丧失弹性;低于极限温度时,高弹性变形受到抑制,刚性增强,故超过使用温度范围,橡胶密封件会丧失其密封性能;另外还应注意密封件在压力、温度、介质作用下,使用一定时间后,硫化胶自身老化,产生不可逆变形,密封性能遭到破坏,因此密封结构用的橡胶密封件运行一段时间后要进行检查,发现密封性能丧失时应及时更换。
天然橡胶在氧作用下易老化,故很少用天然橡胶作密封件,通常作为密封使用的都是合成橡胶,如丁腈橡胶、氯丁橡胶、乙丙橡胶、丁基橡胶、顺丁橡胶、硅橡胶及氟橡胶等。不同种类的橡胶密封件具有不同的密封特性,选材时应考虑抗拉强度、永久变形、硬度、耐温性、耐介质性、渗透性等各种性能,根据实际工况条件有针对性地选用,以提高密封效果。丁腈橡胶是丁二烯与丙烯腈的共聚物,具有优异的耐油性能,它还具有作为密封材料所需要的机械强度和耐磨性能,广泛用于各种密封中;氯丁橡胶是一种极性仅次于丁腈橡胶的自补强型弹性体,是通用橡胶中最好的一种,且是难燃性橡胶;乙丙橡胶是乙烯与丙烯的共聚物,电绝缘性能、耐电晕性能十分突出,且价格便宜;丁基橡胶是由异丁烯和异戊二烯共聚而成的,最突出的特点是透气性小,是气密性最好的橡胶,可用于真空密封;顺丁橡胶是以丁二烯为原料聚合而成的一种通用合成橡胶,高顺丁橡胶的玻璃化温度低至-105℃,故耐低温性能好,是制作低寒地区密封制品的优良材料,且其耐曲挠性好,特别适合于承受多次变形的密封需要;硅橡胶的使用温度范围宽(-100℃~+350℃),透气性好,其不足之处是强度低且价格高;氟橡胶的最大特点是高度耐腐蚀,其耐高温性能可与硅橡胶媲美,此外还有极好的耐高真空性能。
腐蚀试验采用丁腈橡胶,试样腐蚀试验后试样表面无分层、脆裂、变形及发粘等腐蚀表征,在SO2环境中试验前后橡胶试样的硬度变化率为4.4%,在盐雾环境中试验前后橡胶试样的硬度变化率为4.1%,符合有关标准要求,说明丁腈橡胶在SO2和盐雾环境中具有优良的耐蚀性能。材料腐蚀试验结果表明在化学腐蚀环境中非金属材料比金属材料耐蚀性好。就金属材料而言,在SO2环境中Fe比Al的腐蚀严重,而在盐雾环境中则Al比Fe腐蚀严重;不锈钢在SO2环境中比在盐雾环境中腐蚀严重;铜及铜合金在SO2和盐雾环境中都出现了明显的腐蚀,在SO2环境中铜表面腐蚀变黑,而在盐雾环境中则出现铜绿。在腐蚀环境中使用的普通金属材料(如碳钢、铝、铜等)其表面均应设计保护涂层,同时还应注意加强外壳结构密封防护,避免腐蚀性介质侵入。
 
2 对电气设备防爆性能影响分析
2.1 对隔爆接合面的影响
标准GB3836.2-2000第5.2.2条规定“接合面表面平均粗糙度Ra不超过6.3μm”。经腐蚀试验后有些隔爆型防爆电气设备的隔爆接合面出现腐蚀其表面平均粗糙度远远超过标准规定值达不到防爆的要求。
试验表明,在几种不同型式隔爆接合面中平面式隔爆接合面腐蚀最严重,而圆筒式、止口式和螺纹式隔爆接合面所呈现的腐蚀相对较轻,这是因为隔爆接合面的腐蚀与腐蚀性气体接触到隔爆接合面的难易程度有关。从隔爆接合面的结构上看,腐蚀性气体通过平面式和圆筒式接合面进入隔爆腔体的路径为直线形;通过止口式的路径为“L”形;通过螺纹式的路径为曲折线,显而易见,腐蚀介质最容易通过平面式和圆筒式接合面,止口式次之,螺纹式最难。另外无论是平面式还是止口式隔爆接合面,“O型”橡胶密封圈以外的平面部分腐蚀较严重,而“O型”橡胶密封圈以内的部分则无腐蚀,这一试验结果表明,如果在隔爆接合面上设置“O”型圈就可以阻隔腐蚀介质向隔爆腔体内扩散的通道,因此对于腐蚀性介质可以侵入的隔爆接合面宜采用“O型”橡胶密封圈,防止腐蚀性介质进入腔体影响内部电气元件的使用性能及寿命。
隔爆型防爆电器的隔爆接合面是不允许涂漆的,只允许涂油脂,油脂长时间在腐蚀环境中使用就会失去防腐蚀的作用,因此防爆电气设备在使用寿命周期内应该定期对隔爆接合面进行涂油保养。
2.2 对外壳强度的影响
经盐雾腐蚀试验后,铝质防爆电气设备表面涂层出现严重剥离及脱落的情况,涂层剥离后,盐雾又进一步腐蚀底金属,久之会导致外壳强度及力学性能的变化。例如:有的铝质电气设备经盐雾试验后,再进行GB3836.1-2000第23.4.3.1条规定的冲击试验和GB3836.2-2000第15条规定的爆炸试验后,样品破裂,不符合防爆性能的要求。
2.3 对紧固件的影响
紧固件的强度对隔爆型电气设备的防爆性能尤为重要。在现行的国家标准中没有对紧固件的强度作出定性规定,但即将出版的新标准GB3836.2-200X(等同IEC60079-1:2003)第11条规定了紧固件的屈服应力的最小值为240N/mm2。经腐蚀试验后多数紧固件出现不同程度的锈蚀,锈蚀后的紧固件的屈服应力肯定有变化,很可能达不到此要求。因此腐蚀环境中使用的防爆电气设备其紧固件的材质也必须耐腐蚀。
2.4 对内部接线端子的影响
GB3836.3-2000的第4.7条规定电气设备部件的温度不超过GB3836.1-2000第4章规定的最高表面温度。接线端子腐蚀后必定造成接触电阻增大,从而导致温度升高,使原来符合温度组别的接线端子超过规定的最高表面温度,达不到原来的防爆性能。防止内部接线端子腐蚀的有效方法是增强外壳防护结构的密封性能,使其达到IP54或IP55防护等级。
2.5 对铭牌的影响
标准GB3836.1-2000第27.1条规定,标志必须考虑到在可能存在的化学腐蚀下仍然清晰和耐久,即标志牌的材质应采用耐化学腐蚀的材料。
腐蚀试验样品铭牌主要涉及三种材料:不锈钢、铜及PET聚酯薄膜,铜质铭牌经腐蚀试验后出现腐蚀,字迹不清楚,而316L不锈钢、PET聚酯薄膜和直接注塑成形三种形式的铭牌则没有出现腐蚀,字迹清晰可见;普通不锈钢材质铭牌的腐蚀情况较复杂,它们在二氧化硫环境中几乎全都出现腐蚀,而在盐雾环境中则部分出现腐蚀。
值得一提的是PET高级标签纸在腐蚀环境中表现出优良的耐蚀性能。PET是聚脂薄膜属高分子材料,由于PET优良的耐介质性能,可广泛应用于多种特殊场合。试验结果表明316L不锈钢、PET聚酯薄膜和直接注塑成形三种形式的铭牌适合在腐蚀环境中使用,而铜、普通不锈钢及在不锈钢表面粘贴透明保护膜的铭牌在腐蚀环境中慎用。
3 不同防腐等级的判定及检测方法
3.1 环境条件及其试验标准
GB4796是电工电子产品环境参数分类及其严酷程度分级标准,GB4797和GB4798系列标准分别是电工电子产品自然环境条件和应用环境条件标准,这些标准的绝大多数都等同或修改采用国际电工委员会IEC60721系列标准;GB2423系列标准是我国电工电子产品环境试验系列标准该系列标准的绝大多数都等同或修改采用国际电工委员会IEC60068系列标准,这些标准中规定了不同环境条件下通过人工模拟环境进行加速试验的方法;此外还有一系列JB标准可以参照使用。
3.2 不同防腐等级的试验方法
防爆电气设备在化学腐蚀等不同环境条件下使用,会受到环境腐蚀的影响。因此防爆电气产品在合理选材、正确设计、精心制造的基础上,应根据预期使用的环境条件通过相关防爆型式试验及相应环境试验,科学验证其可靠性,并根据人工模拟环境试验所得到的腐蚀趋势及近似结果,科学地指导防爆电气产品的开发、制造、选型及使用。不同防腐等级所涉及的环境试验通常有湿热试验、化学气体腐蚀试验以及不同环境因素组合的综合试验等等,这些环境试验是判定电气设备在不同环境条件下受各种腐蚀影响的重要手段。
在无气候防护场所固定使用的防爆防轻腐蚀型电气产品,通常可以通过湿热试验验证其可靠性。一般来说相对湿度增大腐蚀速度加快。湿热试验的试验方法可按GB/T2423.4的规定进行,湿热试验的严酷等级是由高温温度(55℃或40℃)和不同试验周期数组合确定的,可以根据产品使用环境适当选用。在试验前、试验中和试验后还应按有关要求对样品进行外观检查和性能检测,进而确定无气候防护场所固定使用的防爆防轻腐蚀型电气产品对环境的适应性以及电气性能和机械性能的变化情况。
在无气候防护场所和有气候防护场所固定使用的防爆防中等腐蚀型电气产品,至少应该通过2周期二氧化硫气体腐蚀试验验证其可靠性;在无气候防护场所和有气候防护场所固定使用的防爆防强腐蚀型电气产品,至少应该通过10周期二氧化硫气体腐蚀试验验证其可靠性。腐蚀试验的试验方法可按GB2423.33的规定进行,试验前、试验中和试验后还应按有关要求对样品进行外观检查和性能检测,如果试验过程中由于腐蚀造成样品的外观或功能已经损坏,试验即可终止,且可以判定试验样品不适用于化学腐蚀环境。
对于在海洋盐雾环境条件下使用的防爆电气产品应通过相应的盐雾试验验证其可靠性。盐雾试验的试验方法可按GB/T2423.17(试验Ka)或GB/T2423.18(试验Kb)的规定进行。试验Ka以连续喷盐雾的持续时间来划分严酷等级,该试验方法适用于考核材料、防护层以及产品抗盐雾腐蚀的能力,但不宜作为通用的腐蚀试验方法使用;试验Kb是由两种或两种以上不同环境阶段组合而构成不同严酷等级,可以较有效地模拟自然盐雾环境的效应,除可以显示盐雾腐蚀效果外,还可以显示某些非金属材料因吸收盐而劣化的程度,同时也可以用作普通腐蚀试验方法。
在进行人工模拟加速腐蚀试验之后应根据产品的技术要求进行电气性能方面的相关测试。如电绝缘性能测试,要求电器的外壳与导电部位之间及相互绝缘的导电部位之间的绝缘电阻值不低于2MΩ,介电性能符合技术标准的相关规定;此外,经盐雾/二氧化硫腐蚀试验后电器的动作及操作性能应灵活可靠,外壳内导电/导磁元件、金属结构件和外壳上的紧固件不得出现明显腐蚀(如铜绿和铁锈);外壳表面的漆层不得出现松软、明显鼓泡、剥离、脱落及底金属腐蚀等;塑料外壳和外壳上的塑料零件不得起泡、变形或脆裂;橡胶零件不得腐蚀、分层、脆裂、变形和发粘,密封圈及密封衬垫的硬度变化值不大于试验前的20%;铭牌不得腐蚀、翘起或脱落,铭牌上的字迹清晰;隔爆型电器的隔爆面不得腐蚀;接线盒内的导电件和紧固件不得出现明显腐蚀。
3.3 其他环境试验
除了上述不同防腐等级判定试验以外,还有很多其他的环境试验,如温度试验(包括低温试验、高温试验和温度变化试验),低气压试验辐射试验(主要是太阳辐射和热辐射),霉菌试验,振动试验,倾斜和摇摆试验,冲击试验,噪声试验,电磁兼容试验等,可根据不同的使用场所适当选取。这里要特别指出的是非金属材料对温度和日光非常敏感。尤其工作环境接近材料使用极限温度时,或产品使用过程中发热,或有温度变化时,不能忽视温度试验;在有日光(紫外线)照射条件下使用时,则不能忽视光照试验。
4 结束语
腐蚀从材料性能劣化开始,进而影响电气设备的防爆性能。环境试验是保证防爆电气产品质量的重要手段,它可以发现防爆电气产品潜在的质量隐患提高防爆电气产品使用的安全可靠性。

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