隔爆型电气设备是易燃易爆环境(如矿山、化工、油气开采等场景)的核心安全装备,其外壳作为 “防爆屏障”,材质选用直接决定设备能否抵御内部爆炸冲击、阻止火焰外泄。结合《爆炸性环境 第 1 部分:设备 通用要求》(GB 3836.1-2021)、《爆炸性环境 第 2 部分:由隔爆外壳 “d” 保护的设备》(GB 3836.2-2021)等最新国标要求,本文梳理外壳材质选用的关键注意事项,为设备选型、生产及使用提供合规指引。
一、基础原则:锚定防爆核心要求
选用外壳材质前,需先明确两大核心目标,所有选材行为均需围绕这一原则展开:
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抗爆完整性:材质需承受内部爆炸性气体混合物爆炸产生的压力(通常 0.8~1.5MPa),无开裂、变形、泄漏,这是隔爆外壳的核心性能底线;
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传爆阻隔性:材质及加工工艺需保证隔爆接合面的精度和稳定性,阻止爆炸火焰通过接合面间隙向外部环境传播,避免引燃外界易燃易爆介质。
此外,材质还需适配使用场景的环境特征(如腐蚀、高低温、机械冲击等),兼顾 “防爆安全” 与 “环境适配”。
二、材质选型:按工况精准匹配,规避合规风险
(一)金属材质选用注意事项
金属是隔爆外壳的主流选材,不同类型金属的适配场景和管控要点差异显著:
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铸铁类(灰铸铁、球墨铸铁)
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适配场景:无强冲击、中等载荷的常规防爆设备(如接线盒、开关壳体);
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核心注意:① 灰铸铁优先选用 HT200、HT250 牌号,球墨铸铁选用 QT400-18、QT500-7,需提供材质化验单,禁止使用回用料或劣质铸铁;② 铸件需无砂眼、气孔、缩松等缺陷,否则易导致爆炸压力下泄漏,需通过磁粉 / 渗透探伤检测;③ 硬度需≥180HB,避免因硬度不足导致隔爆接合面磨损,破坏间隙密封效果。
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铝合金类(压铸铝、变形铝)
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适配场景:轻型防爆设备(如手持检测仪、小型传感器外壳);
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核心注意:① 抗拉强度需≥120MPa,布氏硬度≥60HB,杜绝因材质过软导致外壳变形、接合面间隙超标;② 表面必须做阳极氧化、喷涂等防腐处理(符合 GB/T 19822-2018),尤其在化工、沿海高盐雾环境,未处理的铝合金易腐蚀失效;③ 禁止在强冲击、高摩擦场景单独使用铝合金,需搭配金属嵌件强化结构。
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钢材类(碳素钢、不锈钢)
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适配场景:高压力、强腐蚀、高冲击工况(如井下防爆电机、化工反应釜配套设备);
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核心注意:① 碳素钢(Q235 等)需做热浸镀锌(符合 GB/T 13912-2020)或防锈漆处理,防止生锈导致外壳厚度减薄;② 不锈钢优先选用 304、316 奥氏体不锈钢,需验证 - 20℃~+60℃温度区间的机械性能稳定性,避免低温脆裂;③ 焊接成型的钢制外壳,焊接处需做无损检测,保证焊缝强度与母材一致,无虚焊、夹渣。
(二)非金属材质选用注意事项
非金属材质(工程塑料、玻璃钢)因轻量化优势逐步应用,但合规要求更严苛,需重点关注:
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材质本身合规性:必须选用阻燃型材料,氧指数≥28%(符合 GB/T 2406.2-2009),优先选用 PA66+GF30、PC/ABS 合金等增强型工程塑料,禁止使用普通塑料替代;
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性能验证要求:需通过老化试验(1000h 紫外老化 + 热氧老化)、耐热试验(长期工作温度下无变形)、耐漏电起痕试验(CTI≥600V),避免使用中因老化、漏电引发电火花;
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结构强化设计:非金属外壳需内置金属嵌件,保证隔爆接合面的机械强度和尺寸精度,嵌件与塑料的结合需无间隙,防止爆炸气体泄漏;
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场景限制:禁止在高温(>80℃)、强摩擦、易静电积累的场景使用纯非金属外壳,需搭配防静电涂层或金属接地结构。
三、检测验证:全流程把控材质合规性
选材后需通过法定检测机构的型式试验,避免 “选材合规、性能不合规”,核心检测要点:
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机械性能验证:抗拉强度、冲击韧性、硬度测试需符合设计值和 GB 3836.2-2021 要求,例如球墨铸铁冲击韧性≥18J/cm²;
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隔爆性能验证:通过 “内部点燃不传爆试验”,模拟内部爆炸场景,验证外壳无破裂、火焰无外泄;
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环境适应性验证:盐雾试验(48h/96h,依场景而定)、高低温循环试验(-40℃~+80℃),验证材质在极端环境下无开裂、腐蚀、变形;
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材质溯源验证:通过光谱分析确认材质成分与设计一致,留存材质合格证、检测报告,追溯周期不少于 5 年。
四、使用与管理:规避后期失效风险
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禁止擅自变更材质:设备出厂后,使用单位不得随意更换外壳材质(如用塑料替代铸铁),材质变更需重新申请防爆合格证;
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定期检查维护:每 6~12 个月对外壳进行外观检查,重点排查腐蚀、开裂、变形,发现缺陷立即停用更换,更换的外壳需与原设备防爆等级、材质要求一致;
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安装适配性管控:安装过程中避免暴力拆卸、撞击外壳,防止隔爆接合面划伤、变形,影响防爆性能;
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报废与更换规范:外壳出现无法修复的裂纹、厚度减薄超过设计值 10%、隔爆接合面磨损超标时,需整体更换,禁止焊接修补后继续使用。
五、常见误区警示
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误区 1:“只要是金属材质就符合防爆要求”—— 劣质铸铁、过软的铝合金虽为金属,但机械性能不达标,仍会导致防爆失效;
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误区 2:“非金属外壳轻量化更安全”—— 未做阻燃、老化处理的非金属材质,易因静电、老化引发爆炸,需严格遵循国标专项要求;
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误区 3:“材质检测合格即可长期使用”—— 环境腐蚀、机械磨损会逐步降低材质性能,需定期维护验证。
综上,隔爆型电气设备外壳材质选用需以最新国标为依据,从 “选材匹配、检测验证、使用管理” 全环节把控,既要满足防爆核心性能要求,又要适配实际工况特征,才能从根本上保障易燃易爆环境的设备运行安全。