腐蝕環(huán)境對電氣設(shè)備防爆性能的影響

李建明

（山西省工業(yè)設(shè)備安裝集團有限公司，山西 太原 030032）

1 電氣防爆的出發(fā)點

爆炸性介質(zhì)（氣體或粉塵） 的濃度處于爆炸下限和爆炸上限之間時，如存在一個最小點燃能量就可能爆炸。因此，無論是爆炸性氣體環(huán)境還是可燃性粉塵環(huán)境，其防爆的基本對策，一是使爆炸性介質(zhì)濃度低于爆炸下限；二是防止點火源的出現(xiàn)（點火源具有的能量應(yīng)大于最小點燃能量）。為了使爆炸性介質(zhì)濃度低于爆炸下限，除了采取安全措施外，就是對可能出現(xiàn)爆炸性氣體環(huán)境或可燃性粉塵環(huán)境的處所進行監(jiān)測。一旦監(jiān)測到爆炸性環(huán)境或可燃性粉塵環(huán)境出現(xiàn)的“苗子”，立即采取技術(shù)措施—使爆炸性氣體環(huán)境或可燃性粉塵環(huán)境被清除(如加強通風(fēng)，這就是煤礦中安全規(guī)定“以風(fēng)定產(chǎn)”的技術(shù)基礎(chǔ)) 或切斷保護范圍內(nèi)的電源。當前，爆炸性氣體環(huán)境的監(jiān)測技術(shù)成熟、裝備較為先進，而可燃性粉塵環(huán)境的監(jiān)測還是空白。為防止點火源的出現(xiàn)，就需采用防爆電氣設(shè)備，使電氣設(shè)備的正常火花（如觸頭式開關(guān)電器的正常通、斷） 和故障火花（電路的斷路和短路） 都不會成為點火源。電氣防爆就是千方百計不讓具有點燃能力的點火源與爆炸性介質(zhì)同時出現(xiàn)在同一個環(huán)境中。設(shè)爆炸性氣體環(huán)境或可燃性粉塵環(huán)境出現(xiàn)的概率為PA，點火源出現(xiàn)的概率為PB，電氣防爆的出發(fā)點就是使它們同時出現(xiàn)的概率為PAPB=0。

2 不同防腐等級的試驗方法

不同防腐等級所涉及的環(huán)境試驗通常有濕熱試驗、化學(xué)氣體腐蝕試驗以及不同環(huán)境因素組合的綜合試驗等等，這些環(huán)境試驗是判定電氣設(shè)備在不同環(huán)境條件下受各種腐蝕影響的重要手段。在無氣候防護場所固定使用的防爆防輕腐蝕型電氣產(chǎn)品，通常可以通過濕熱試驗驗證其可靠性。一般來說，相對濕度增大，腐蝕速度加快。濕熱試驗的試驗方法可按GBT2423.4 的規(guī)定進行，濕熱試驗的嚴酷等級是由高溫溫度（55℃或40℃） 和不同試驗周期數(shù)組合確定的，可以根據(jù)產(chǎn)品使用環(huán)境適當選用。在試驗前、試驗中和試驗后還應(yīng)按有關(guān)要求對樣品進行外觀檢查和性能檢測，進而確定無氣候防護場所固定使用的防爆防輕腐蝕型電氣產(chǎn)品對環(huán)境的適應(yīng)性以及電氣性能和機械性能的變化情況。在無氣候防護場所和有氣候防護場所固定使用的防爆防中等腐蝕型電氣產(chǎn)品，至少應(yīng)該通過2 周期二氧化硫氣體腐蝕試驗驗證其可靠性;在無氣候防護場所和有氣候防護場所固定使用的防爆防強腐蝕型電氣產(chǎn)品，至少應(yīng)該通過10 周期二氧化硫氣體腐蝕試驗驗證其可靠性。腐蝕試驗的試驗方法可按GB2423.33 的規(guī)定進行，試驗前、試驗中和試驗后還應(yīng)按有關(guān)要求對樣品進行外觀檢查和性能檢測，如果試驗過程中由于腐蝕造成樣品的外觀或功能已經(jīng)損壞，試驗即可終止，且可以判定試驗樣品不適用于化學(xué)腐蝕環(huán)境。對于在海洋鹽霧環(huán)境條件下使用的防爆電氣產(chǎn)品應(yīng)通過相應(yīng)的鹽霧試驗驗證其可靠性。鹽霧試驗的試驗方法可按GBT2423.17（試驗Ka） 或GBT2423.18（試驗Kb） 的規(guī)定進行。試驗Ka 以連續(xù)噴鹽霧的持續(xù)時間來劃分嚴酷等級，該試驗方法適用于考核材料、防護層以及產(chǎn)品抗鹽霧腐蝕的能力，但不宜作為通用的腐蝕試驗方法使用；試驗Kb 是由兩種或兩種以上不同環(huán)境階段組合而構(gòu)成不同嚴酷等級，可以較有效地模擬自然鹽霧環(huán)境的效應(yīng)，除可以顯示鹽霧腐蝕效果外，還可以顯示某些非金屬材料因吸收鹽而劣化的程度，同時也可以用作普通腐蝕試驗方法。

3 電氣設(shè)備及鋼構(gòu)件防腐措施

1） 正確地選用防腐蝕材料。一般情況下，不銹鋼材料防腐蝕性能比較好，其次是鑄鐵和碳鋼。導(dǎo)電零件一般是采用銅和鋁。銅的化學(xué)穩(wěn)定性比鋁好，表面還能生成氧化層保護膜，以防腐蝕，但是，銅在乙炔和氨的環(huán)境下又極容易被腐蝕，而鋁在這些環(huán)境中與銅材相比又有它獨具的耐腐蝕優(yōu)點。設(shè)計者應(yīng)根據(jù)情況合理選材。

2） 涂料涂層防護。對于無法直接經(jīng)過熱鍍鋅處理的構(gòu)件，需采用新型高分子復(fù)合材料進行噴涂處理。新型防腐蝕涂料主要有氟樹脂防腐涂料、聚氨醋樹脂防腐涂料、硅氟共聚物防腐涂料、納米改性防腐涂料等。這些防腐蝕新涂料在耐化學(xué)介質(zhì)、耐候性、耐油拒水、電絕緣性、使用壽命等方面具有較大優(yōu)勢。

3） 熱鍍鋅技術(shù)的應(yīng)用。熱鍍鋅是將除銹后的鋼材浸入600℃高溫融化的鋅液中，使鋼構(gòu)材表面附著鋅層，利用陰極保護的原理，以電位較低的鋅作為犧牲陽極，防止或減緩鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕。在高濕度、高污染地區(qū)，若配合涂料涂層防腐等其他防腐方法使用，則將達到更好的防腐效果。

4） 環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的防爆。環(huán)境監(jiān)測原來僅監(jiān)測單一參數(shù)(瓦斯、風(fēng)速或溫度)，現(xiàn)在將單一參數(shù)監(jiān)測的儀器設(shè)計成傳感器，將各種傳感器與計算機相聯(lián)，構(gòu)成環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)。

5） 新型冷噴鋅技術(shù)。冷噴鋅工藝是通過涂裝工藝在金屬構(gòu)件表面形成鋅金屬保護膜（鋅盾），具有陰極保護功能。新冷噴鋅材料經(jīng)常溫噴涂干燥后，鍍層中純鋅含量在96%以上。鋅盾冷噴鋅優(yōu)點有：①具有陰極保護和屏障保護；②冷噴鋅工藝無氧化反應(yīng)，孔隙率低；③具有良好的重涂性能。

4 結(jié)語

腐蝕從材料性能劣化開始，進而影響電氣設(shè)備的防爆性能。環(huán)境試驗是保證防爆電氣產(chǎn)品質(zhì)量的重要手段，它可以發(fā)現(xiàn)防爆電氣產(chǎn)品潛在的質(zhì)量隱患，提高防爆電氣產(chǎn)品使用的安全可靠性。