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《電氣防爆雜志》2016年第3期
摘要：
結(jié)合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB3836．2—2010、GB25286．3—2010中對(duì)隔爆面防銹蝕的要求，分析了隔爆銹蝕產(chǎn)生的原因及其對(duì)隔爆性能的危害，對(duì)常用的幾種隔爆面防銹蝕方法優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了闡述，結(jié)合實(shí)際提出了相應(yīng)的意見(jiàn)和建議。
關(guān)鍵詞：
隔爆面;銹蝕;傳爆;磷化;防銹油
0前言
隔爆接合面是構(gòu)成隔爆外殼型電氣設(shè)備和非電氣設(shè)備的關(guān)鍵部分，其性能的好壞直接影響了產(chǎn)品防爆安全性能的優(yōu)劣。GB3836．2—2010［1］和GB25286．3—2010［2］中均要求隔爆接合面應(yīng)進(jìn)行防銹蝕或腐蝕處理，實(shí)際生產(chǎn)和使用防爆產(chǎn)品的企業(yè)采取的隔爆面防銹措施也各有不同，本文結(jié)合隔爆面銹蝕產(chǎn)生原因及其對(duì)隔爆性能危害的研究，對(duì)各種類型的防銹措施使用于隔爆面的優(yōu)缺點(diǎn)和注意事項(xiàng)進(jìn)行了分析。
1隔爆面銹蝕產(chǎn)生的原因及危害
1．1銹蝕產(chǎn)生的原因與影響因素分析
隔爆接合面絕大多數(shù)為金屬接合面，金屬均存在銹蝕的問(wèn)題，主要原因是其所處環(huán)境中的腐蝕性氣體或液體與隔爆面金屬發(fā)生氧化還原反應(yīng)而造成。以鋼或鑄鐵隔爆面為例，其反應(yīng)過(guò)程可用下列反應(yīng)式表示:4Fe+6H2O+3O2=4Fe(OH)3(1)2Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O(2)其中氧化鐵(Fe2O3)是鐵銹的主要成分，鐵銹由于疏松多孔，不能防止鋼鐵制品與空氣、水接觸，且其內(nèi)部能夠存留部分空氣和水分，使得空氣和水分繼續(xù)與表面金屬發(fā)生反應(yīng)，進(jìn)一步加劇銹蝕。從式(1)、(2)可以看出，金屬銹蝕是金屬與氧氣、水共同反應(yīng)的結(jié)果，其中金屬的活潑性是銹蝕的內(nèi)因，水分和氧氣是銹蝕的外部因素。當(dāng)空氣中的氧氣溶解在水里時(shí)，氧在有水的環(huán)境中與金屬反應(yīng)形成腐蝕，空氣中相對(duì)濕度越高，金屬表面水膜越厚，當(dāng)相對(duì)濕度達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，腐蝕速度大幅上升，這個(gè)數(shù)值稱為臨界相對(duì)濕度，鋼的臨界相對(duì)濕度約為70%。當(dāng)相對(duì)濕度達(dá)到臨界值時(shí)，溫度對(duì)銹蝕的影響明顯加劇，溫度每增加10℃，銹蝕速度提高約兩倍。用于礦山井下的設(shè)備使用環(huán)境更是惡劣，高濕度、高溫度、一氧化碳、硫化氫等腐蝕性氣體和粉塵都長(zhǎng)期存在，這些因素大大加快了隔爆面的腐蝕速度。
1．2隔爆面的隔爆作用
隔爆面是隔爆間隙的組成部分，不同的隔爆面配合形成不同形式的隔爆間隙。通過(guò)間隙對(duì)通過(guò)其內(nèi)部火焰的熄火作用和對(duì)爆炸產(chǎn)物的冷卻作用實(shí)現(xiàn)隔爆。隔爆面的長(zhǎng)度、間隙和表面粗糙度是影響隔爆性能好壞的三個(gè)重要方面，任何處理措施都不應(yīng)降低對(duì)隔爆面長(zhǎng)度、隔爆間隙和隔爆面粗糙度的要求。
1．3隔爆面銹蝕的危害
首先，隔爆面的銹蝕直接造成有效隔爆面長(zhǎng)度減小，隔爆間隙寬度加大，當(dāng)隔爆間隙寬度超過(guò)設(shè)備允許的最大安全間隙時(shí)，若設(shè)備內(nèi)部發(fā)生爆炸，就有可能傳爆。其次，隔爆面的銹蝕會(huì)造成表面粗糙度的增大，粗糙度增大影響爆炸后產(chǎn)物噴出隔爆間隙的速度，使得最大隔爆試驗(yàn)間隙減小，設(shè)備容易傳爆。再者，電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)軸等高速旋轉(zhuǎn)的隔爆接合面若銹蝕，當(dāng)設(shè)備啟動(dòng)或運(yùn)行中可能與銹鐵產(chǎn)生摩擦火花，形成新的危險(xiǎn)點(diǎn)火源。
2隔爆面銹蝕的防治
隔爆面銹蝕的防治應(yīng)從產(chǎn)生隔爆面銹蝕的因素入手解決，即通過(guò)提供隔爆面材料抗腐蝕性能、隔絕氧氣、水與隔爆面金屬接觸等方面入手。以下列舉幾種常用的隔爆面防銹措施。
2．1改用抗腐蝕性較好的材料
金屬材料的抗腐蝕性與其與氧氣反應(yīng)的活潑性有關(guān)，越活潑的金屬在空氣中越容易腐蝕。不銹鋼是隔爆面所用材料中抗腐蝕性最好的材料，不銹鋼中鉻含量均在10．5%以上，由于鉻的存在，在隔爆面上形成一種緊密黏附的富鉻氧化物保護(hù)層，這種保護(hù)層防止了金屬進(jìn)一步地氧化。銅材也是一種較理想的防銹材料，由于銅的活潑性較差，在空氣中發(fā)生氧化反應(yīng)的速度較緩慢，其抗腐蝕性比普通鋼和鑄鐵好。一般低碳鋼比高碳鋼和鑄鐵的抗腐蝕性好，鑄鐵抗腐蝕性最差。抗腐蝕性較好的材料其價(jià)格較高，一般在含有隔爆面的小型零部件或精密儀表類產(chǎn)品上使用較多，例如按鈕與按鈕套、轉(zhuǎn)軸、精密壓力傳感器等。
2．2磷化與電鍍
磷化和電鍍是在金屬表面形成轉(zhuǎn)化層或永久性覆蓋層，從而對(duì)隔爆面進(jìn)行保護(hù)的一種隔爆面防銹措施。磷化工藝是一門比較成熟的工藝，可分種類也很多，按照磷化處理溫度可分為:高溫型、中溫型、低溫型、常溫型，隔爆型電氣設(shè)備的隔爆面大都是箱體門或蓋法蘭、回轉(zhuǎn)體止口等較窄一圈的結(jié)合面［3］，適合在常溫下涂刷操作。常溫磷化隔爆面主要操作過(guò)程是:擦拭、清洗隔爆面的油脂、銹蝕等污染，使隔爆面有光澤、干凈、干燥、無(wú)劃痕;將磷化膏(其配置方法可查閱相關(guān)資料，本文不再贅述)快速均勻地涂在隔爆面上，涂速要快，厚度為(2～5)mm;等達(dá)到合適的磷化時(shí)間(一般室溫為30℃時(shí)，磷化時(shí)間約為半小時(shí);20℃時(shí)約為5～10小時(shí);0℃時(shí)約為20小時(shí))后，用非金屬的刮刀除去涂膏，然后用水清洗干凈，再晾干或烘干。干燥后磷化膜呈均勻深紅色為合格。該種操作方法簡(jiǎn)單方便，不受地域限制，可在生產(chǎn)加工過(guò)程中或成品組裝前進(jìn)行，且成本較低。對(duì)于按鈕軸等小型隔爆面工件，電鍍也是一項(xiàng)較好的防銹措施，其通過(guò)在隔爆面上電鍍一層銅、鉻等不易腐蝕的金屬，從而達(dá)到對(duì)隔爆面的防銹保護(hù)。但電鍍應(yīng)注意鍍層厚度不能太厚，否則可能影響隔爆面隔爆性能，GB3836．2—2010《爆炸性環(huán)境第2部分:由隔爆外殼“d”保護(hù)的設(shè)備》中規(guī)定金屬鍍層厚度不應(yīng)超過(guò)0．008mm［4］。另外，滲金屬或發(fā)藍(lán)處理也是較好的隔爆面防銹措施，但一般工藝較復(fù)雜，成本較高，可用于隔爆型便攜式儀器儀表等精密小型產(chǎn)品上。
2．3防銹油
在加工或處理后的隔爆面上涂飾防銹油是防爆電氣設(shè)備生產(chǎn)、使用部門最常用的方法。防銹油有多種多樣，但隔爆面防銹用防銹油應(yīng)具有以下特性:首先，隔爆面用防銹油應(yīng)具有水置換性，所謂的水置換性就是當(dāng)防銹油涂飾在金屬表面時(shí)，其可將附著在金屬表面的水分置換出來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)油與金屬表面密切結(jié)合，隔絕空氣、水與金屬發(fā)生反應(yīng)，達(dá)到防銹目的［5］。其次，隔爆面用防銹油應(yīng)具有較高的閃點(diǎn)，否則當(dāng)隔爆外殼溫度較高時(shí)，若遇到內(nèi)部火花就可能發(fā)生點(diǎn)燃危險(xiǎn)。再者，涂敷的防銹油不應(yīng)使用后老化變硬，且不應(yīng)含有汽油等汽化劑。防銹油的涂飾操作方法是先將金屬表面的油污、水分、銹蝕擦拭干凈，使得原有金屬表面露出;然后將防銹油均勻涂飾在金屬表面上即可。防銹油也可以涂飾在經(jīng)過(guò)磷化或其他防銹處理后的隔爆面上，其防銹效果更好，耐久性更好。
3隔爆面禁用或慎用的防銹措施
3．1涂飾油漆和噴塑
涂飾油漆和噴塑作為常見(jiàn)的金屬防銹措施應(yīng)禁用于隔爆面的防銹。GB3836．2—2010《爆炸性環(huán)境第2部分:由隔爆外殼“d”保護(hù)的設(shè)備》規(guī)定“隔爆面不允許涂漆或噴塑，證明涂敷材料和其涂敷工藝對(duì)隔爆面的隔爆性能不會(huì)產(chǎn)生不利影響時(shí)除外”主要說(shuō)明的就是這點(diǎn)。
3．2凡士林
凡士林是一種烷系烴或飽和烴類半液態(tài)的混合物，其常溫時(shí)為膏狀，具有潤(rùn)滑和防銹作用，但凡士林不具有水置換型，直接涂敷在隔爆面上后由于不能置換出附著在金屬表面的水分，防銹效果不佳。但是凡士林可以在進(jìn)行過(guò)磷化或電鍍的隔爆面上作為輔助防銹措施使用，且涂飾前應(yīng)將隔爆面擦拭干凈并等隔爆面干燥后再涂飾。
參考文獻(xiàn)：
［1］GB3836．2—2010，爆炸性環(huán)境第2部分:由隔爆外殼“d”保護(hù)的設(shè)備［S］．
［2］GB25286．3—2010，爆炸性環(huán)境用非電氣設(shè)備第3部分:隔爆外殼型“d”［S］．
［3］石翊飛．礦用電氣設(shè)備隔爆面防銹處理工藝［J］．工業(yè)技術(shù)，2012(22):57．
［4］SH/T0692—2000，防銹油［S］．［5］GB3836．1—2010，爆炸性環(huán)境第1部分:設(shè)備通用要求［S］．
作者:周偉鋒 單位:中煤科工集團(tuán)重慶研究院有限公司