II类隔爆型电气设备外壳强度的要求和测试方法

■ 石油和化学工业防爆电气质量监督检验中心 安鹏慧

IEC60079-1：2007《爆炸性环境-第1部分：隔爆外壳“d”型设备防护》中对隔爆外壳的定义是：在其内部安装有能够点燃爆炸性气体环境零件的外壳，能够承受在内部的爆炸性混合物爆炸时产生的压力，并且能够阻止爆炸传播到周围的爆炸性气体环境。

由隔爆外壳的定义可以看出，隔爆外壳需要满足两方面的要求：耐爆性能和隔爆性能。耐爆是指外壳要具有一定的强度，能承受爆炸性混合物爆炸时产生的压力，外壳本身不产生破坏性的影响，如导致接合面永久变形或损坏。隔爆是指外壳内爆炸性混合物爆炸时产生的火焰，不会引起外壳外部爆炸性混合物爆炸的性能。

隔爆外壳的强度直接决定隔爆外壳的耐爆性，如果外壳强度不够，一旦外壳内部发生爆炸，隔爆外壳会被炸坏甚至炸碎，将会间接或直接威胁操作人员的生命安全。因此，隔爆外壳的强度能否满足要求一直是隔爆型产品设计和检验的重要指标。IEC60079-1：2007和GB3836.1-2000标准中对隔爆外壳的强度都做出了相应的规定，并给出了测试方法。

隔爆外壳强度的测试主要是通过外壳过压试验进行的，包括型式试验和例行试验两部分。型式试验由检验机构进行，例行试验由设备制造厂进行。外壳过压试验可以采用动压或静压两种过压试验方法进行测试，根据不同的情况，检验机构和制造厂可以选择相应的测试方法。

一 型式试验

1.动压试验

采用动压方法进行过压试验首先需要测定爆炸压力（参考压力）。爆炸压力是通过试验测出的、相对于大气压力的最大平滑压力的最高值。爆炸压力测试系统原理如图1。外壳应在所有壳内设备安装的状态下进行试验，每次试验包括点燃外壳内部的爆炸性混合物和测量爆炸产生的压力。点燃源一般采用高能火花塞，试验时应根据被试样品的外形特点布置点燃源和压力记录装置的安装位置，以保证测得爆炸产生的最大压力。试验次数和使用的爆炸性混合物及其在大气压力下与空气的体积见表1。

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在测得爆炸压力（参考压力）的前提下，采用动压方法进行过压试验时应使外壳所承受的最大爆炸压力至少为参考压力的1.5倍。试验时仍采用表1中规定的爆炸性混合物，可以采用预压的方法提高爆炸产生的压力，以便得到至少为1.5倍参考压力的爆炸压力。压力上升速度不应与测定参考压力时的上升速度差别太大。动压试验只进行一次，但IIC类应对每种爆炸性混合物进行三次试验。另外，GB3836.2-2000标准中还规定，如果不能测定参考压力，可在1.5倍大气压力下向外壳充以表1规定的爆炸性混合物进行过压试验（IEC60079-1：2007标准中无此项试验方法）。

试验时，如果外壳即未发生损坏，也未发生永久变形，接合面的任何部位的间隙也未发生永久性的增大，则认为过压试验合格。

2.静压试验

采用静压方法进行过压试验时有下列几种情况：

1） 如已测得了参考压力，静压试验的压力至少应为参考压力的1.5倍（GB3836.1-2000标准要求至少为0.35MPa，IEC60079-1：2007标准中没有至少为0.35MPa的要求）。

2） 不能测定参考压力时，应采用下面表2和表3中相应的压力进行静压试验（此处IEC60079-1：2007和GB3836.2-2000对静压试验的压力值要求有所不同）。

3） 对于不进行例行试验的（过压试验）的外壳，试验压力应为参考压力的4倍。

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静压试验只进行1次，IEC60079-1：2007中规定加压时间至少为10s，GB3836.2-2000标准中规定加压时间为10~12s。如果外壳即未发生损坏，也未发生永久变形，接合面的任何部位的间隙也未发生永久性的增大，并且没有通过外壳壁泄露，过压试验判定为合格。

二 例行试验

例行试验的目的是保证隔爆外壳能承受住压力并且不存在降低外壳隔爆性能的通孔和裂纹。例行试验既可以采用动压试验也可以采用静压试验。试验可以用空外壳进行，但是，如果采用动压试验，并且内装的元件影响内部爆炸压力上升时，则应考虑试验条件的影响。容积不大于10cm3的外壳不需要进行例行试验。对于容积大于10cm3的外壳，如果以4倍参考压力的静压试验进行了规定的型式试验，则不需要进行例行试验。但是，焊接结构的外壳在任何情况下都要进行例行试验。

采用静压方法进行例行试验时，按照前面型式试验中叙述的静压方法进行。采用动压方法进行例行试验时，按照下述方法之一进行：

1） 在外壳内部和外部用表1规定的爆炸性混合物在1.5倍大气压力下进行爆炸试验。

2） 先进行型式试验规定的动压试验，再在外壳内部和外部用表4规定的爆炸性混合物在大气压力下进行内部点燃的不传爆试验。

3） 先进行型式试验规定的动压试验，再进行压力至少为200kPa的静压试验。

如果外壳承受压力后，未发生接合面永久变形或外壳损坏，并且未通过外壳壁泄漏或传爆，则认为例行试验是合格的。

由于试验设备、试验时间等条件的限制，制造厂一般多采用静压方法（水压试验）来考核隔爆外壳的强度及外壳在铸造、焊接等工艺过程中是否存在缺陷。水压试验应在隔爆面精加工后进行。可以使用装配完整的空外壳进行试验，也可以对构成隔爆外壳的单个部件进行单独试验，试验条件应使其所受的应力和整个外壳试验时相同。水压试验装置如图2。试验时，将样品与试验管道连接好并确保密封，关闭截止阀，启动水泵，调节压力调节装置，使压力表的读数满足标准要求的相应压力值并保持标准要求的施压时间。制造厂应在企业相关的产品标准中对水压试验进行规定，并制定完整的水压试验技术要求和试验方法，以指导工人正确地进行水压试验。

隔爆外壳的过压试验是检验隔爆外壳耐爆性的重要试验，有的制造厂为了省时省力、节约成本，隔爆外壳的水压试验形同虚设，由全检变成抽检，有的干脆不检，不进行水压试验，导致隔爆外壳上出现砂眼、气孔不能被检测出来，这直接影响隔爆外壳的强度及隔爆性能，造成严重的安全隐患。因此，制造厂必须认真的按照IEC60079-1：2007和GB3836.1-2000标准中例行试验的规定对隔爆外壳逐台进行例行过压试验，保证隔爆外壳或外壳的隔爆部件能承受爆炸性混合物爆炸时产生的压力并且不存在通向外部的通孔和裂纹，保证产品质量和用户的人身、财产安全。

[1] GB3836.1-2000，爆炸性气体环境用电气设备 第1部分：通用要求[S].

[2] IEC 60079-0:2007，Explosive atmospheres–Part 0：Equipment – General requirements[S].