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本文主要針對(duì)不同型式(主要涉及隔爆型、增安型)、不同隔爆結(jié)構(gòu)(平面式、止口式、圓筒式、螺紋式)、不同材質(zhì)(不銹鋼、碳鋼、鋁、銅及塑料、橡膠、涂層等)的防爆電氣產(chǎn)品在海洋鹽霧及二氧化硫腐蝕環(huán)境中進(jìn)行人工模擬加速試驗(yàn)得出材料耐蝕情況以及腐蝕環(huán)境對(duì)防爆結(jié)構(gòu)破壞的特點(diǎn)和對(duì)電氣防爆安全性能的影響。

引言

任何電氣設(shè)備的制造都離不開材料任何電氣設(shè)備的使用也都離不開環(huán)境材料在周圍環(huán)境作用下發(fā)生性能下降、狀態(tài)改變、直至損壞變質(zhì)這就是腐蝕。材料的腐蝕行為與環(huán)境條件密切相關(guān)在有相當(dāng)濃度的化學(xué)腐蝕性氣體或蒸氣的地方特別是由于潮濕出現(xiàn)凝露時(shí)就為各種形式的腐蝕提供了發(fā)生和發(fā)展的環(huán)境條件從而加速材料(尤其是金屬材料)的腐蝕導(dǎo)致電氣設(shè)備或元件的性能下降或早期失效。

電氣設(shè)備使用的材料通常涉及兩大類即金屬材料和非金屬材料常用的金屬材料有碳鋼和鑄鐵、不銹鋼、鋁及鋁合金、銅及銅合金等；非金屬材料(這里只考慮有機(jī)材料)有塑料、橡膠、玻璃鋼、涂層等。金屬材料與非金屬材料的腐蝕機(jī)理不同腐蝕表征也不同。金屬材料的腐蝕一般是電化學(xué)腐蝕容易受到酸、堿、鹽等化學(xué)腐蝕性介質(zhì)的侵蝕；而非金屬材料的腐蝕則是純粹的化學(xué)或物理作用容易受有機(jī)溶劑、強(qiáng)氧化劑或日光照射(紫外線)和輻射的作用引起材料溶脹、降解、變質(zhì)、老化等破壞。金屬材料常見的腐蝕形態(tài)多以均勻腐蝕、電偶腐蝕、縫隙腐蝕和點(diǎn)腐蝕等表面特征呈現(xiàn)；而非金屬材料腐蝕則呈現(xiàn)物理力學(xué)性能的變化(如強(qiáng)度降低、軟化或硬化等)或外形的破壞(如表面起泡、變粗糙或變色等)。了解材料在不同環(huán)境條件下的腐蝕特征與耐蝕性才能真正做到材盡其用。

1 材料腐蝕特性分析

為保證防爆電氣設(shè)備可靠地長期運(yùn)轉(zhuǎn)將合理選材、正確設(shè)計(jì)、精心制造及良好的維護(hù)等幾方面的工作密切結(jié)合起來是十分重要的。合理選材是其中首要的一環(huán)，選材時(shí)必須考慮環(huán)境的影響因素。我們知道任何材料都不是萬能的，它們的應(yīng)用都是有條件的，所謂耐蝕也是相對(duì)的，因此要一分為二地看待每種材料的性能。選材時(shí)應(yīng)根據(jù)腐蝕環(huán)境具體分析。為了便于分析我們選擇了最具代表性的(海洋大氣)鹽霧環(huán)境和(工業(yè)大氣)二氧化硫腐蝕環(huán)境作為材料腐蝕特性分析的模擬環(huán)境條件，通過材料腐蝕試驗(yàn)分析其腐蝕特性，總結(jié)腐蝕環(huán)境對(duì)電氣設(shè)備防爆性能的影響。

1.1 不銹鋼

腐蝕試驗(yàn)選用了321、302和316L三種牌號(hào)的不銹鋼，盡管它們?cè)诔睗馭O2及鹽霧環(huán)境中發(fā)生的腐蝕均是電化學(xué)腐蝕，但在潮濕SO2環(huán)境中腐蝕的形態(tài)以均勻腐蝕為主，而在鹽霧環(huán)境中腐蝕的形態(tài)則以局部腐蝕為主。如材質(zhì)為321不銹鋼的防爆接線箱，經(jīng)SO2腐蝕試驗(yàn)后樣品表面發(fā)生均勻腐蝕，而經(jīng)鹽霧試驗(yàn)后樣品表面基本無腐蝕，但銘牌下出現(xiàn)明顯的縫隙腐蝕，說明同種牌號(hào)不銹鋼材料在不同腐蝕介質(zhì)中的腐蝕形態(tài)不同。

1.1.1 SO2腐蝕環(huán)境

同一環(huán)境中不同牌號(hào)的不銹鋼耐蝕性能不同。比較316L、321和302幾種牌號(hào)的不銹鋼從樣品表面腐蝕情況看，暴露在SO2氣體腐蝕環(huán)境中，316L的耐蝕性明顯優(yōu)于321和302，而321、302的樣品表面均出現(xiàn)明顯腐蝕，這說明它們不耐潮濕SO2腐蝕。

同一牌號(hào)的不銹鋼因防護(hù)條件的差異其耐蝕性能不同。如牌號(hào)為321的防爆防腐燈燈體外殼，其內(nèi)、外表面因存在直接暴露和有橡膠密封圈防護(hù)條件的差異使腐蝕情況大不一樣，腐蝕試驗(yàn)后燈體外殼內(nèi)表面光亮如新，說明燈體與燈罩間的橡膠密封圈有效地阻隔了SO2腐蝕氣體的浸入，而直接暴露的燈體外表面則出現(xiàn)了成片的銹跡。

在同一環(huán)境條件下同一牌號(hào)的不銹鋼因表面狀態(tài)不同耐蝕性能也不同。316L本是一種耐蝕性能優(yōu)異的不銹鋼材料，但如牌號(hào)同為316L的防爆控制按鈕和F027樣件因表面狀況不同造成較大的腐蝕差異，防爆控制按鈕樣品表面有一層銀白色涂層，該涂層較薄且因存在局部脫落缺陷使樣品表面狀態(tài)不均勻，從而促進(jìn)腐蝕的發(fā)生和發(fā)展。不銹鋼一般具有較好的耐蝕性，作為結(jié)構(gòu)材料使用其表面不宜做涂層處理。

1.1.2 鹽霧腐蝕環(huán)境

不銹鋼本來是一種耐蝕性能較好的材料，但在鹽霧環(huán)境中由于存在大量Cl-使不銹鋼表面的鈍化膜有被破壞的趨勢，且在鹽霧環(huán)境中被破壞的鈍化膜自修復(fù)能力下降，這就是不銹鋼在鹽霧環(huán)境中發(fā)生局部腐蝕的根本原因。不銹鋼在鹽霧環(huán)境中常見的局部腐蝕形式有電偶腐蝕、縫隙腐蝕以及點(diǎn)腐蝕等。

在鹽霧腐蝕環(huán)境中不銹鋼樣品的外殼表面基本沒有發(fā)生大面積均勻腐蝕，但沿螺栓形成的腐蝕銹跡清晰可見，且所有緊固螺栓、墊圈以及外接地等腐蝕均比較嚴(yán)重，這是緊固螺栓、墊圈以及外接地的材質(zhì)與樣品材質(zhì)間的差異造成的。在腐蝕環(huán)境中不同電位的異金屬相接觸會(huì)產(chǎn)生電位差，構(gòu)成電偶，從而加速其中負(fù)電位金屬(陽極)的腐蝕，即發(fā)生電偶腐蝕。因此，不銹鋼材質(zhì)外殼的緊固件及接地宜采用同種材質(zhì)，避免電偶腐蝕的發(fā)生。在防爆電氣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量避免異金屬接觸導(dǎo)致電偶腐蝕，如果必須采用時(shí)異金屬間應(yīng)使用絕緣墊(如橡膠、塑料)隔開。另外不銹鋼材質(zhì)的防爆電氣設(shè)備，其銘牌與殼體表面間的縫隙及平面式隔爆接合面間的縫隙為縫隙腐蝕創(chuàng)造了條件，一般在含有Cl-環(huán)境中最容易發(fā)生縫隙腐蝕，縫隙內(nèi)是缺氧區(qū)，處于閉塞狀態(tài)，隨著腐蝕的發(fā)生、發(fā)展，縫內(nèi)Cl-濃度增大，pH值下降，腐蝕加速。盡管縫隙是引起腐蝕的主要設(shè)計(jì)缺陷，但是隔爆接合面間的縫隙又是設(shè)計(jì)中難以避免的，可以涂抹加有緩蝕劑的油脂防止縫隙腐蝕。

1.2 碳鋼

碳鋼和鑄鐵都是鐵碳合金，其價(jià)格低廉且機(jī)械性能和工藝性能良好，尤其是碳鋼，廣泛應(yīng)用于防爆電氣產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)材料。在耐蝕性方面，其化學(xué)穩(wěn)定性較低，實(shí)際應(yīng)用中多采用耐蝕金屬鍍層或采用涂料保護(hù)等防腐措施提高其耐蝕性。腐蝕試驗(yàn)選用的是Q235A碳鋼。

Q235A是普通碳鋼，在腐蝕環(huán)境中使用時(shí)其表面均應(yīng)涂覆防護(hù)涂層。經(jīng)SO2腐蝕試驗(yàn)和鹽霧腐蝕試驗(yàn)后，樣品表面涂層基本完好，但銘牌和緊固螺栓及墊圈等涂覆不好或未做防護(hù)處理的表面腐蝕則比較嚴(yán)重。隔爆型防爆電氣設(shè)備的平面式或止口式隔爆接合面以”O(jiān)型”橡膠密封圈為界，以外部分出現(xiàn)腐蝕，以內(nèi)部分則無腐蝕，另外，經(jīng)鹽霧腐蝕后的隔爆接合面腐蝕比較輕，而經(jīng)SO2腐蝕后的隔爆接合面腐蝕則比較嚴(yán)重，這說明Q235A碳鋼耐鹽霧腐蝕的能力要優(yōu)于耐SO2腐蝕的能力。

1.3 鋁及鋁合金

鋁合金在工業(yè)上的應(yīng)用僅次于鋼鐵材料，是制造防爆電氣設(shè)備最常用的結(jié)構(gòu)材料之一，這不僅是因?yàn)樗|(zhì)輕價(jià)廉，而且在一般的富氧中性環(huán)境下，其表面生成氧化鋁保護(hù)膜成為有良好保護(hù)性的屏障層。鋁的標(biāo)準(zhǔn)電位很負(fù)，是一種熱力學(xué)活性金屬，如果裸露使用在化學(xué)腐蝕環(huán)境中，肯定是不耐腐蝕的，因此，在化學(xué)腐蝕環(huán)境中使用鋁質(zhì)防爆電氣設(shè)備其表面必須設(shè)計(jì)防腐層。腐蝕試驗(yàn)選擇了牌號(hào)為ZL102、YL104的鋁材。

鋁的耐蝕性在很大程度上取決于周圍的環(huán)境和表面氧化膜在介質(zhì)中的穩(wěn)定性。潮濕的SO2能加速鋁的腐蝕，但與同樣條件下的Fe和Cu比較，鋁還算是耐蝕的。鋁質(zhì)電氣設(shè)備在SO2腐蝕環(huán)境中的耐蝕性主要取決于其表面防護(hù)涂層的性質(zhì)，經(jīng)過SO2氣體腐蝕試驗(yàn)后，樣品表面涂層沒有明顯腐蝕，同時(shí)底層金屬鋁也沒有腐蝕，說明涂層起到了應(yīng)有的保護(hù)效果。

鋁在海洋鹽霧環(huán)境中，由于Cl-能破壞其鈍化膜，易發(fā)生孔蝕，所以鋁在含有Cl-的鹽霧環(huán)境中是不耐腐蝕的。Cl-半徑較小，其通過涂層微孔向內(nèi)部滲透、擴(kuò)散的能力相對(duì)較強(qiáng)，同時(shí)Cl-對(duì)金屬鋁的腐蝕性極強(qiáng)，所以侵蝕表面涂層后，進(jìn)而繼續(xù)腐蝕基體金屬，其腐蝕產(chǎn)物疏松且體積膨脹，又進(jìn)一步促使表面涂層破裂、剝離及脫落。幾乎所有鋁質(zhì)防爆電氣設(shè)備經(jīng)鹽霧試驗(yàn)后，不但外表面涂/鍍層出現(xiàn)嚴(yán)重鼓泡、起翹、剝離、脫落等質(zhì)量缺陷，而且底金屬鋁也遭到嚴(yán)重腐蝕，另外樣品表面涂層的破壞都是從邊角部位開始的，這充分說明了涂層的邊角效應(yīng)，即邊角部位是涂層最薄弱、最易出現(xiàn)質(zhì)量缺陷的部位。

金屬鋁對(duì)氯離子非常敏感，腐蝕后其表面生成一層白色粉末狀腐蝕產(chǎn)物，這對(duì)螺紋結(jié)構(gòu)造成極大的影響，如螺紋式防爆接線盒經(jīng)鹽霧試驗(yàn)后，接線盒殼體及蓋間的螺紋因嚴(yán)重腐蝕而無法打開，且在鹽霧環(huán)境中所有鋁質(zhì)樣品的緊固件(如螺栓、螺母)及螺紋部分被腐蝕產(chǎn)物堵塞，給所有螺紋結(jié)構(gòu)的拆卸帶來極大不便。在鹽霧環(huán)境中由于存在大量的Cl-而使Al遭受嚴(yán)重腐蝕因此鋁質(zhì)防爆電氣設(shè)備不宜在鹽霧環(huán)境中使用。

1.4 銅及銅合金

在大氣條件下相對(duì)來說銅是較穩(wěn)定的；在潮濕的SO2中，銅的腐蝕加劇，這時(shí)在銅的表面上生成CuSO4·3Cu(OH)2堿性硫酸銅的膜，這種膜沒有保護(hù)作用；在海洋大氣中，銅的表面上除了生成堿性硫酸銅CuSO4·3Cu(OH)2外，還有堿性氯化銅CuCl2·3Cu(OH)2生成。在實(shí)際中廣泛使用的是銅合金——黃銅、青銅，尤其是青銅，經(jīng)常被用作耐蝕結(jié)構(gòu)材料。腐蝕試驗(yàn)選用了普通黃銅H59，試驗(yàn)表明它不耐鹽霧及潮濕SO2介質(zhì)腐蝕。防爆分線盒材質(zhì)為H59，腐蝕試驗(yàn)后分線盒表面涂層沒有出現(xiàn)明顯變化，但銅質(zhì)銘牌表面雖經(jīng)涂層處理也出現(xiàn)了腐蝕，銅質(zhì)銘牌在SO2腐蝕環(huán)境中腐蝕呈黑色，而在鹽霧環(huán)境中則腐蝕發(fā)白；分線盒止口式隔爆接合面不論是在SO2環(huán)境中還是在鹽霧環(huán)境中均出現(xiàn)明顯腐蝕，且腐蝕發(fā)生在“O型”橡膠密封圈以外的平面部分，而“O型”橡膠密封圈以內(nèi)的圓筒部分則無腐蝕，這說明“O型”橡膠密封圈阻隔了腐蝕氣體向內(nèi)擴(kuò)散的通道，起到防護(hù)作用。另外防爆接線箱的銅質(zhì)密封填料函表面未進(jìn)行任何防護(hù)處理，直接暴露在腐蝕環(huán)境中，在SO2環(huán)境中腐蝕呈黑色，而在鹽霧環(huán)境中則出現(xiàn)銅綠腐蝕產(chǎn)物。通過上述分析不難看出銅及銅合金不宜直接暴露在腐蝕環(huán)境中使用，也就是說銅質(zhì)防爆電器在腐蝕性環(huán)境中使用應(yīng)進(jìn)行表面防護(hù)處理，其耐蝕性取決于表面涂層的性質(zhì)及涂裝質(zhì)量。

1.5 塑料

塑料是以樹脂為主要成分，適當(dāng)加入添加劑可在加工中塑化成型的一類高分子材料，因此也可以說塑料是以樹脂為主的聚合物制品。塑料材料因優(yōu)異的加工性能、耐腐蝕性能及電絕緣性能等，廣泛用于防爆電器設(shè)備的制造。對(duì)于電器用絕緣材料，其介電性能、耐熱性、阻燃性一定要超過規(guī)定指標(biāo)以上適當(dāng)幅度，以增加其安全系數(shù)，以防電壓、電流過高引起局部發(fā)熱或擊穿，引發(fā)火災(zāi)、爆炸事故。另一方面塑料的電絕緣性能好，易產(chǎn)生靜電積聚，在易燃易爆環(huán)境中使用應(yīng)采取措施確保其安全。

試驗(yàn)選用了防爆電氣設(shè)備常用的幾種塑料材料，如聚己二酰己二胺(聚酰胺-66)、聚氯乙烯塑料(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)、不飽和聚酯片狀模塑料(SMC)、不飽和聚酯團(tuán)狀模塑料(DMC)等，它們?cè)赟O2和鹽霧腐蝕環(huán)境中表現(xiàn)出較好的耐蝕性能，因此，在滿足防爆技術(shù)要求的前提下，塑料材料可以作為腐蝕環(huán)境中防爆電氣設(shè)備的結(jié)構(gòu)材料使用。

經(jīng)腐蝕試驗(yàn)后樣品的塑料外殼基本無腐蝕，但樣品中所有的金屬部件(緊固件、銘牌等)均出現(xiàn)明顯腐蝕；殼體內(nèi)部元器件的腐蝕情況不一，如有些樣品內(nèi)部接線端子(金屬部件)出現(xiàn)腐蝕，說明腐蝕性介質(zhì)進(jìn)入到內(nèi)部，因此內(nèi)部元器件的腐蝕情況取決于樣品防護(hù)性能的好壞。另外有些不飽和聚酯模塑料(SMC、DMC)樣品，經(jīng)SO2腐蝕試驗(yàn)后表面有變色、變粗糙等現(xiàn)象，而經(jīng)鹽霧腐蝕試驗(yàn)后則沒有任何變化，這說明SMC、DMC材料耐鹽霧性能要優(yōu)于耐SO2腐蝕性能。

塑料材料雖具有很多優(yōu)點(diǎn)，其綜合性能又好，但在有些條件下往往不能或不宜使用。如對(duì)材料強(qiáng)度要求特別高時(shí)不能使用塑料。塑料材料的使用溫度范圍較窄，當(dāng)使用溫度過高或過低時(shí)都不宜選用塑料。這是因?yàn)樗芰鲜且环N粘彈性材料，對(duì)溫度變化極其敏感。一般塑料材料的機(jī)械性能、電性能及耐蝕性均隨溫度升高而下降，而溫度過低時(shí)塑料材料又會(huì)變硬、變脆、易開裂，甚至喪失使用性能。塑料材料的選用除了環(huán)境溫度、濕度及介質(zhì)條件外，還應(yīng)考慮環(huán)境的光、氧、輻射等影響因素。塑料制品在光、氧及輻射等環(huán)境下，會(huì)引起塑料的降解反應(yīng)(即老化)，導(dǎo)致塑料制品性能下降，從而大大縮短其使用壽命，因此，塑料材質(zhì)的防爆電氣設(shè)備不宜長期暴露在戶外使用。

1.6 涂、鍍層

涂層一般是指金屬表面的非金屬涂料(包括有機(jī)涂料和無機(jī)涂料)覆蓋層；而鍍層則是指在金屬表面的電鍍、熱浸鍍、化學(xué)鍍等金屬覆蓋層。即用耐腐蝕較強(qiáng)的金屬/合金或涂料來覆蓋耐腐蝕性能較弱的金屬，以達(dá)到防腐蝕的目的。涂、鍍層綜合了保護(hù)層與被保護(hù)層兩者的優(yōu)良性能，如保護(hù)層的耐腐蝕性、耐磨和抗氧化性及被保護(hù)層的強(qiáng)度和剛度等。金屬保護(hù)層與非金屬保護(hù)層相比，金屬保護(hù)層具有強(qiáng)度高及耐熱性好等優(yōu)點(diǎn)，而非金屬保護(hù)層具有施工方便及耐腐蝕性好等優(yōu)點(diǎn)。涂覆在金屬表面的涂、鍍層一般都是多孔薄膜，它雖然不能使金屬與腐蝕介質(zhì)完全隔絕，但涂、鍍層的存在可以增大腐蝕介質(zhì)通過微孔的擴(kuò)散阻力和溶液電阻，使腐蝕電流下降從而減緩底層金屬的腐蝕。

防爆電氣產(chǎn)品表面的涂、鍍層是用于隔離基體材質(zhì)和周圍環(huán)境的一種重要防護(hù)手段。在涂、鍍層設(shè)計(jì)中應(yīng)針對(duì)環(huán)境條件選擇耐蝕性能良好的材料，同時(shí)涂、鍍層的涂覆質(zhì)量也直接關(guān)系著其耐蝕性和使用壽命，只有那些完好的涂、鍍層表面才能夠起到應(yīng)有的保護(hù)作用，存在裂紋、機(jī)械劃傷、局部脫落等缺陷的涂、鍍層不但沒有保護(hù)作用，而且還會(huì)使腐蝕加速。另外涂、鍍層的使用壽命與防爆電氣產(chǎn)品安裝場所的環(huán)境介質(zhì)腐蝕性強(qiáng)、弱有關(guān)，在防爆電氣設(shè)備使用壽命期內(nèi)可根據(jù)周圍環(huán)境介質(zhì)條件有計(jì)劃地進(jìn)行重涂保護(hù)，以延長防爆電氣設(shè)備使用壽命。

1.7 橡膠

橡膠是一種在外力作用下能產(chǎn)生變形，外力取消后又可復(fù)原的高彈性材料，因此，是一種主要密封結(jié)構(gòu)材料。橡膠密封的實(shí)質(zhì)，是以橡膠堵住兩接觸面的縫隙而實(shí)現(xiàn)密封，即接觸面密封。在防爆電器設(shè)備中橡膠通常作為密封件使用。密封件在外力作用下如產(chǎn)生永久變形，則密封效果不好或失去密封性能，所以密封件材料的永久變形要小，彈性要高，回彈能力要強(qiáng)，且有適當(dāng)?shù)挠捕?；橡膠材料有一定的適用溫度范圍，高于極限溫度會(huì)由于老化而喪失彈性；低于極限溫度時(shí)，高彈性變形受到抑制，剛性增強(qiáng)，故超過使用溫度范圍，橡膠密封件會(huì)喪失其密封性能；另外還應(yīng)注意密封件在壓力、溫度、介質(zhì)作用下，使用一定時(shí)間后，硫化膠自身老化，產(chǎn)生不可逆變形，密封性能遭到破壞，因此密封結(jié)構(gòu)用的橡膠密封件運(yùn)行一段時(shí)間后要進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)密封性能喪失時(shí)應(yīng)及時(shí)更換。

天然橡膠在氧作用下易老化，故很少用天然橡膠作密封件，通常作為密封使用的都是合成橡膠，如丁腈橡膠、氯丁橡膠、乙丙橡膠、丁基橡膠、順丁橡膠、硅橡膠及氟橡膠等。不同種類的橡膠密封件具有不同的密封特性，選材時(shí)應(yīng)考慮抗拉強(qiáng)度、永久變形、硬度、耐溫性、耐介質(zhì)性、滲透性等各種性能，根據(jù)實(shí)際工況條件有針對(duì)性地選用，以提高密封效果。丁腈橡膠是丁二烯與丙烯腈的共聚物，具有優(yōu)異的耐油性能，它還具有作為密封材料所需要的機(jī)械強(qiáng)度和耐磨性能，廣泛用于各種密封中；氯丁橡膠是一種極性僅次于丁腈橡膠的自補(bǔ)強(qiáng)型彈性體，是通用橡膠中最好的一種，且是難燃性橡膠；乙丙橡膠是乙烯與丙烯的共聚物，電絕緣性能、耐電暈性能十分突出，且價(jià)格便宜；丁基橡膠是由異丁烯和異戊二烯共聚而成的，最突出的特點(diǎn)是透氣性小，是氣密性最好的橡膠，可用于真空密封；順丁橡膠是以丁二烯為原料聚合而成的一種通用合成橡膠，高順丁橡膠的玻璃化溫度低至-105℃，故耐低溫性能好，是制作低寒地區(qū)密封制品的優(yōu)良材料，且其耐曲撓性好，特別適合于承受多次變形的密封需要；硅橡膠的使用溫度范圍寬(-100℃～＋350℃)，透氣性好，其不足之處是強(qiáng)度低且價(jià)格高；氟橡膠的最大特點(diǎn)是高度耐腐蝕，其耐高溫性能可與硅橡膠媲美，此外還有極好的耐高真空性能。

腐蝕試驗(yàn)采用丁腈橡膠，試樣腐蝕試驗(yàn)后試樣表面無分層、脆裂、變形及發(fā)粘等腐蝕表征，在SO2環(huán)境中試驗(yàn)前后橡膠試樣的硬度變化率為4.4％，在鹽霧環(huán)境中試驗(yàn)前后橡膠試樣的硬度變化率為4.1％，符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，說明丁腈橡膠在SO2和鹽霧環(huán)境中具有優(yōu)良的耐蝕性能。材料腐蝕試驗(yàn)結(jié)果表明在化學(xué)腐蝕環(huán)境中非金屬材料比金屬材料耐蝕性好。就金屬材料而言，在SO2環(huán)境中Fe比Al的腐蝕嚴(yán)重，而在鹽霧環(huán)境中則Al比Fe腐蝕嚴(yán)重；不銹鋼在SO2環(huán)境中比在鹽霧環(huán)境中腐蝕嚴(yán)重；銅及銅合金在SO2和鹽霧環(huán)境中都出現(xiàn)了明顯的腐蝕，在SO2環(huán)境中銅表面腐蝕變黑，而在鹽霧環(huán)境中則出現(xiàn)銅綠。在腐蝕環(huán)境中使用的普通金屬材料(如碳鋼、鋁、銅等)其表面均應(yīng)設(shè)計(jì)保護(hù)涂層，同時(shí)還應(yīng)注意加強(qiáng)外殼結(jié)構(gòu)密封防護(hù)，避免腐蝕性介質(zhì)侵入。

2 對(duì)電氣設(shè)備防爆性能影響分析

2.1 對(duì)隔爆接合面的影響

標(biāo)準(zhǔn)GB3836.2-2010第5.2.2條規(guī)定“接合面表面平均粗糙度Ra不超過6.3μm”。經(jīng)腐蝕試驗(yàn)后有些隔爆型防爆電氣設(shè)備的隔爆接合面出現(xiàn)腐蝕其表面平均粗糙度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值達(dá)不到防爆的要求。

試驗(yàn)表明，在幾種不同型式隔爆接合面中平面式隔爆接合面腐蝕最嚴(yán)重，而圓筒式、止口式和螺紋式隔爆接合面所呈現(xiàn)的腐蝕相對(duì)較輕，這是因?yàn)楦舯雍厦娴母g與腐蝕性氣體接觸到隔爆接合面的難易程度有關(guān)。從隔爆接合面的結(jié)構(gòu)上看，腐蝕性氣體通過平面式和圓筒式接合面進(jìn)入隔爆腔體的路徑為直線形；通過止口式的路徑為“L”形；通過螺紋式的路徑為曲折線，顯而易見，腐蝕介質(zhì)最容易通過平面式和圓筒式接合面，止口式次之，螺紋式最難。另外無論是平面式還是止口式隔爆接合面，“O型”橡膠密封圈以外的平面部分腐蝕較嚴(yán)重，而“O型”橡膠密封圈以內(nèi)的部分則無腐蝕，這一試驗(yàn)結(jié)果表明，如果在隔爆接合面上設(shè)置“O”型圈就可以阻隔腐蝕介質(zhì)向隔爆腔體內(nèi)擴(kuò)散的通道，因此對(duì)于腐蝕性介質(zhì)可以侵入的隔爆接合面宜采用“O型”橡膠密封圈，防止腐蝕性介質(zhì)進(jìn)入腔體影響內(nèi)部電氣元件的使用性能及壽命。

隔爆型防爆電器的隔爆接合面是不允許涂漆的，只允許涂油脂，油脂長時(shí)間在腐蝕環(huán)境中使用就會(huì)失去防腐蝕的作用，因此防爆電氣設(shè)備在使用壽命周期內(nèi)應(yīng)該定期對(duì)隔爆接合面進(jìn)行涂油保養(yǎng)。

2.2 對(duì)外殼強(qiáng)度的影響

經(jīng)鹽霧腐蝕試驗(yàn)后，鋁質(zhì)防爆電氣設(shè)備表面涂層出現(xiàn)嚴(yán)重剝離及脫落的情況，涂層剝離后，鹽霧又進(jìn)一步腐蝕底層金屬，久之會(huì)導(dǎo)致外殼強(qiáng)度及力學(xué)性能的變化。例如：有的鋁質(zhì)電氣設(shè)備經(jīng)鹽霧試驗(yàn)后，再進(jìn)行GB3836.1-2010規(guī)定的沖擊試驗(yàn)和GB3836.2-2010規(guī)定的爆炸試驗(yàn)后，樣品破裂，不符合防爆性能的要求。

2.3 對(duì)緊固件的影響

緊固件的強(qiáng)度對(duì)隔爆型電氣設(shè)備的防爆性能尤為重要。在標(biāo)準(zhǔn)GB3836.2-2010(等同IEC60079-1：2007)第11條規(guī)定了緊固件的屈服應(yīng)力的最小值為240N/mm2。經(jīng)腐蝕試驗(yàn)后多數(shù)緊固件出現(xiàn)不同程度的銹蝕，銹蝕后的緊固件的屈服應(yīng)力肯定有變化，很可能達(dá)不到此要求。因此腐蝕環(huán)境中使用的防爆電氣設(shè)備其緊固件的材質(zhì)也必須耐腐蝕。

2.4 對(duì)內(nèi)部接線端子的影響

GB3836.3-2010規(guī)定電氣設(shè)備部件的溫度不超過GB3836.1-2010規(guī)定的最高表面溫度。接線端子腐蝕后必定造成接觸電阻增大，從而導(dǎo)致溫度升高，使原來符合溫度組別的接線端子超過規(guī)定的最高表面溫度，達(dá)不到原來的防爆性能。防止內(nèi)部接線端子腐蝕的有效方法是增強(qiáng)外殼防護(hù)結(jié)構(gòu)的密封性能，使其達(dá)到IP54或IP55防護(hù)等級(jí)。

2.5 對(duì)銘牌的影響

標(biāo)準(zhǔn)GB3836.1-2010規(guī)定，標(biāo)志必須考慮到在可能存在的化學(xué)腐蝕下仍然清晰和耐久，即標(biāo)志牌的材質(zhì)應(yīng)采用耐化學(xué)腐蝕的材料。

腐蝕試驗(yàn)樣品銘牌主要涉及三種材料：不銹鋼、銅及PET聚酯薄膜，銅質(zhì)銘牌經(jīng)腐蝕試驗(yàn)后出現(xiàn)腐蝕，字跡不清楚，而316L不銹鋼、PET聚酯薄膜和直接注塑成形三種形式的銘牌則沒有出現(xiàn)腐蝕，字跡清晰可見；普通不銹鋼材質(zhì)銘牌的腐蝕情況較復(fù)雜，它們?cè)诙趸颦h(huán)境中幾乎全都出現(xiàn)腐蝕，而在鹽霧環(huán)境中則部分出現(xiàn)腐蝕。

值得一提的是PET高級(jí)標(biāo)簽紙?jiān)诟g環(huán)境中表現(xiàn)出優(yōu)良的耐蝕性能。PET是聚脂薄膜屬高分子材料，由于PET優(yōu)良的耐介質(zhì)性能，可廣泛應(yīng)用于多種特殊場合。試驗(yàn)結(jié)果表明316L不銹鋼、PET聚酯薄膜和直接注塑成形三種形式的銘牌適合在腐蝕環(huán)境中使用，而銅、普通不銹鋼及在不銹鋼表面粘貼透明保護(hù)膜的銘牌在腐蝕環(huán)境中慎用。

3 不同防腐等級(jí)的判定及檢測方法

3.1 環(huán)境條件及其試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

GB4796是電工電子產(chǎn)品環(huán)境參數(shù)分類及其嚴(yán)酷程度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，GB4797和GB4798系列標(biāo)準(zhǔn)分別是電工電子產(chǎn)品自然環(huán)境條件和應(yīng)用環(huán)境條件標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)的絕大多數(shù)都等同或修改采用國際電工委員會(huì)IEC60721系列標(biāo)準(zhǔn)；GB2423系列標(biāo)準(zhǔn)是我國電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)系列標(biāo)準(zhǔn)該系列標(biāo)準(zhǔn)的絕大多數(shù)都等同或修改采用國際電工委員會(huì)IEC60068系列標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了不同環(huán)境條件下通過人工模擬環(huán)境進(jìn)行加速試驗(yàn)的方法；此外還有一系列JB標(biāo)準(zhǔn)可以參照使用。

3.2 不同防腐等級(jí)的試驗(yàn)方法

防爆電氣設(shè)備在化學(xué)腐蝕等不同環(huán)境條件下使用，會(huì)受到環(huán)境腐蝕的影響。因此防爆電氣產(chǎn)品在合理選材、正確設(shè)計(jì)、精心制造的基礎(chǔ)上，應(yīng)根據(jù)預(yù)期使用的環(huán)境條件通過相關(guān)防爆型式試驗(yàn)及相應(yīng)環(huán)境試驗(yàn)，科學(xué)驗(yàn)證其可靠性，并根據(jù)人工模擬環(huán)境試驗(yàn)所得到的腐蝕趨勢及近似結(jié)果，科學(xué)地指導(dǎo)防爆電氣產(chǎn)品的開發(fā)、制造、選型及使用。不同防腐等級(jí)所涉及的環(huán)境試驗(yàn)通常有濕熱試驗(yàn)、化學(xué)氣體腐蝕試驗(yàn)以及不同環(huán)境因素組合的綜合試驗(yàn)等等，這些環(huán)境試驗(yàn)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(hù)場所固定使用的防爆防輕腐蝕型電氣產(chǎn)品，通?？梢酝ㄟ^濕熱試驗(yàn)驗(yàn)證其可靠性。一般來說相對(duì)濕度增大腐蝕速度加快。濕熱試驗(yàn)的試驗(yàn)方法可按GB/T2423.4的規(guī)定進(jìn)行，濕熱試驗(yàn)的嚴(yán)酷等級(jí)是由高溫溫度(55℃或40℃)和不同試驗(yàn)周期數(shù)組合確定的，可以根據(jù)產(chǎn)品使用環(huán)境適當(dāng)選用。在試驗(yàn)前、試驗(yàn)中和試驗(yàn)后還應(yīng)按有關(guān)要求對(duì)樣品進(jìn)行外觀檢查和性能檢測，進(jìn)而確定無氣候防護(hù)場所固定使用的防爆防輕腐蝕型電氣產(chǎn)品對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性以及電氣性能和機(jī)械性能的變化情況。

在無氣候防護(hù)場所和有氣候防護(hù)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(yàn)驗(yàn)證其可靠性；在無氣候防護(hù)場所和有氣候防護(hù)場所固定使用的防爆防強(qiáng)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(yàn)驗(yàn)證其可靠性。腐蝕試驗(yàn)的試驗(yàn)方法可按GB2423.33的規(guī)定進(jìn)行，試驗(yàn)前、試驗(yàn)中和試驗(yàn)后還應(yīng)按有關(guān)要求對(duì)樣品進(jìn)行外觀檢查和性能檢測，如果試驗(yàn)過程中由于腐蝕造成樣品的外觀或功能已經(jīng)損壞，試驗(yàn)即可終止，且可以判定試驗(yàn)樣品不適用于化學(xué)腐蝕環(huán)境。

對(duì)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(yàn)驗(yàn)證其可靠性。鹽霧試驗(yàn)的試驗(yàn)方法可按GB/T2423.17(試驗(yàn)Ka)或GB/T2423.18(試驗(yàn)Kb)的規(guī)定進(jìn)行。試驗(yàn)Ka以連續(xù)噴鹽霧的持續(xù)時(shí)間來劃分嚴(yán)酷等級(jí)，該試驗(yàn)方法適用于考核材料、防護(hù)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(yàn)方法使用；試驗(yàn)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(yán)酷等級(jí)，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(shí)也可以用作普通腐蝕試驗(yàn)方法。

在進(jìn)行人工模擬加速腐蝕試驗(yàn)之后應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的技術(shù)要求進(jìn)行電氣性能方面的相關(guān)測試。如電絕緣性能測試，要求電器的外殼與導(dǎo)電部位之間及相互絕緣的導(dǎo)電部位之間的絕緣電阻值不低于2MΩ，介電性能符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定；此外，經(jīng)鹽霧/二氧化硫腐蝕試驗(yàn)后電器的動(dòng)作及操作性能應(yīng)靈活可靠，外殼內(nèi)導(dǎo)電/導(dǎo)磁元件、金屬結(jié)構(gòu)件和外殼上的緊固件不得出現(xiàn)明顯腐蝕(如銅綠和鐵銹)；外殼表面的漆層不得出現(xiàn)松軟、明顯鼓泡、剝離、脫落及底金屬腐蝕等；塑料外殼和外殼上的塑料零件不得起泡、變形或脆裂；橡膠零件不得腐蝕、分層、脆裂、變形和發(fā)粘，密封圈及密封襯墊的硬度變化值不大于試驗(yàn)前的20％；銘牌不得腐蝕、翹起或脫落，銘牌上的字跡清晰；隔爆型電器的隔爆面不得腐蝕；接線盒內(nèi)的導(dǎo)電件和緊固件不得出現(xiàn)明顯腐蝕。

3.3 其他環(huán)境試驗(yàn)

除了上述不同防腐等級(jí)判定試驗(yàn)以外，還有很多其他的環(huán)境試驗(yàn)，如溫度試驗(yàn)(包括低溫試驗(yàn)、高溫試驗(yàn)和溫度變化試驗(yàn))，低氣壓試驗(yàn)輻射試驗(yàn)(主要是太陽輻射和熱輻射)，霉菌試驗(yàn)，振動(dòng)試驗(yàn)，傾斜和搖擺試驗(yàn)，沖擊試驗(yàn)，噪聲試驗(yàn)，電磁兼容試驗(yàn)等，可根據(jù)不同的使用場所適當(dāng)選取。這里要特別指出的是非金屬材料對(duì)溫度和日光非常敏感。尤其工作環(huán)境接近材料使用極限溫度時(shí)，或產(chǎn)品使用過程中發(fā)熱，或有溫度變化時(shí)，不能忽視溫度試驗(yàn)；在有日光(紫外線)照射條件下使用時(shí)，則不能忽視光照試驗(yàn)。

4 結(jié)束語

腐蝕從材料性能劣化開始，進(jìn)而影響電氣設(shè)備的防爆性能。環(huán)境試驗(yàn)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。

來源：《電氣防爆》作者 馮孝秋，徐剛，孫明，楊津南