时间：2022-11-03 09:15:47
《电气防爆杂志》2016年第3期
摘要：
结合国家标准GB3836．2—2010、GB25286．3—2010中对隔爆面防锈蚀的要求，分析了隔爆锈蚀产生的原因及其对隔爆性能的危害，对常用的几种隔爆面防锈蚀方法优缺点进行了阐述，结合实际提出了相应的意见和建议。
关键词：
隔爆面;锈蚀;传爆;磷化;防锈油
0前言
隔爆接合面是构成隔爆外壳型电气设备和非电气设备的关键部分，其性能的好坏直接影响了产品防爆安全性能的优劣。GB3836．2—2010［1］和GB25286．3—2010［2］中均要求隔爆接合面应进行防锈蚀或腐蚀处理，实际生产和使用防爆产品的企业采取的隔爆面防锈措施也各有不同，本文结合隔爆面锈蚀产生原因及其对隔爆性能危害的研究，对各种类型的防锈措施使用于隔爆面的优缺点和注意事项进行了分析。
1隔爆面锈蚀产生的原因及危害
1．1锈蚀产生的原因与影响因素分析
隔爆接合面绝大多数为金属接合面，金属均存在锈蚀的问题，主要原因是其所处环境中的腐蚀性气体或液体与隔爆面金属发生氧化还原反应而造成。以钢或铸铁隔爆面为例，其反应过程可用下列反应式表示:4Fe+6H2O+3O2=4Fe(OH)3(1)2Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O(2)其中氧化铁(Fe2O3)是铁锈的主要成分，铁锈由于疏松多孔，不能防止钢铁制品与空气、水接触，且其内部能够存留部分空气和水分，使得空气和水分继续与表面金属发生反应，进一步加剧锈蚀。从式(1)、(2)可以看出，金属锈蚀是金属与氧气、水共同反应的结果，其中金属的活泼性是锈蚀的内因，水分和氧气是锈蚀的外部因素。当空气中的氧气溶解在水里时，氧在有水的环境中与金属反应形成腐蚀，空气中相对湿度越高，金属表面水膜越厚，当相对湿度达到一定数值时，腐蚀速度大幅上升，这个数值称为临界相对湿度，钢的临界相对湿度约为70%。当相对湿度达到临界值时，温度对锈蚀的影响明显加剧，温度每增加10℃，锈蚀速度提高约两倍。用于矿山井下的设备使用环境更是恶劣，高湿度、高温度、一氧化碳、硫化氢等腐蚀性气体和粉尘都长期存在，这些因素大大加快了隔爆面的腐蚀速度。
1．2隔爆面的隔爆作用
隔爆面是隔爆间隙的组成部分，不同的隔爆面配合形成不同形式的隔爆间隙。通过间隙对通过其内部火焰的熄火作用和对爆炸产物的冷却作用实现隔爆。隔爆面的长度、间隙和表面粗糙度是影响隔爆性能好坏的三个重要方面，任何处理措施都不应降低对隔爆面长度、隔爆间隙和隔爆面粗糙度的要求。
1．3隔爆面锈蚀的危害
首先，隔爆面的锈蚀直接造成有效隔爆面长度减小，隔爆间隙宽度加大，当隔爆间隙宽度超过设备允许的最大安全间隙时，若设备内部发生爆炸，就有可能传爆。其次，隔爆面的锈蚀会造成表面粗糙度的增大，粗糙度增大影响爆炸后产物喷出隔爆间隙的速度，使得最大隔爆试验间隙减小，设备容易传爆。再者，电动机旋转轴等高速旋转的隔爆接合面若锈蚀，当设备启动或运行中可能与锈铁产生摩擦火花，形成新的危险点火源。
2隔爆面锈蚀的防治
隔爆面锈蚀的防治应从产生隔爆面锈蚀的因素入手解决，即通过提供隔爆面材料抗腐蚀性能、隔绝氧气、水与隔爆面金属接触等方面入手。以下列举几种常用的隔爆面防锈措施。
2．1改用抗腐蚀性较好的材料
金属材料的抗腐蚀性与其与氧气反应的活泼性有关，越活泼的金属在空气中越容易腐蚀。不锈钢是隔爆面所用材料中抗腐蚀性最好的材料，不锈钢中铬含量均在10．5%以上，由于铬的存在，在隔爆面上形成一种紧密黏附的富铬氧化物保护层，这种保护层防止了金属进一步地氧化。铜材也是一种较理想的防锈材料，由于铜的活泼性较差，在空气中发生氧化反应的速度较缓慢，其抗腐蚀性比普通钢和铸铁好。一般低碳钢比高碳钢和铸铁的抗腐蚀性好，铸铁抗腐蚀性最差。抗腐蚀性较好的材料其价格较高，一般在含有隔爆面的小型零部件或精密仪表类产品上使用较多，例如按钮与按钮套、转轴、精密压力传感器等。
2．2磷化与电镀
磷化和电镀是在金属表面形成转化层或永久性覆盖层，从而对隔爆面进行保护的一种隔爆面防锈措施。磷化工艺是一门比较成熟的工艺，可分种类也很多，按照磷化处理温度可分为:高温型、中温型、低温型、常温型，隔爆型电气设备的隔爆面大都是箱体门或盖法兰、回转体止口等较窄一圈的结合面［3］，适合在常温下涂刷操作。常温磷化隔爆面主要操作过程是:擦拭、清洗隔爆面的油脂、锈蚀等污染，使隔爆面有光泽、干净、干燥、无划痕;将磷化膏(其配置方法可查阅相关资料，本文不再赘述)快速均匀地涂在隔爆面上，涂速要快，厚度为(2～5)mm;等达到合适的磷化时间(一般室温为30℃时，磷化时间约为半小时;20℃时约为5～10小时;0℃时约为20小时)后，用非金属的刮刀除去涂膏，然后用水清洗干净，再晾干或烘干。干燥后磷化膜呈均匀深红色为合格。该种操作方法简单方便，不受地域限制，可在生产加工过程中或成品组装前进行，且成本较低。对于按钮轴等小型隔爆面工件，电镀也是一项较好的防锈措施，其通过在隔爆面上电镀一层铜、铬等不易腐蚀的金属，从而达到对隔爆面的防锈保护。但电镀应注意镀层厚度不能太厚，否则可能影响隔爆面隔爆性能，GB3836．2—2010《爆炸性环境第2部分:由隔爆外壳“d”保护的设备》中规定金属镀层厚度不应超过0．008mm［4］。另外，渗金属或发蓝处理也是较好的隔爆面防锈措施，但一般工艺较复杂，成本较高，可用于隔爆型便携式仪器仪表等精密小型产品上。
2．3防锈油
在加工或处理后的隔爆面上涂饰防锈油是防爆电气设备生产、使用部门最常用的方法。防锈油有多种多样，但隔爆面防锈用防锈油应具有以下特性:首先，隔爆面用防锈油应具有水置换性，所谓的水置换性就是当防锈油涂饰在金属表面时，其可将附着在金属表面的水分置换出来，从而实现油与金属表面密切结合，隔绝空气、水与金属发生反应，达到防锈目的［5］。其次，隔爆面用防锈油应具有较高的闪点，否则当隔爆外壳温度较高时，若遇到内部火花就可能发生点燃危险。再者，涂敷的防锈油不应使用后老化变硬，且不应含有汽油等汽化剂。防锈油的涂饰操作方法是先将金属表面的油污、水分、锈蚀擦拭干净，使得原有金属表面露出;然后将防锈油均匀涂饰在金属表面上即可。防锈油也可以涂饰在经过磷化或其他防锈处理后的隔爆面上，其防锈效果更好，耐久性更好。
3隔爆面禁用或慎用的防锈措施
3．1涂饰油漆和喷塑
涂饰油漆和喷塑作为常见的金属防锈措施应禁用于隔爆面的防锈。GB3836．2—2010《爆炸性环境第2部分:由隔爆外壳“d”保护的设备》规定“隔爆面不允许涂漆或喷塑，证明涂敷材料和其涂敷工艺对隔爆面的隔爆性能不会产生不利影响时除外”主要说明的就是这点。
3．2凡士林
凡士林是一种烷系烃或饱和烃类半液态的混合物，其常温时为膏状，具有润滑和防锈作用，但凡士林不具有水置换型，直接涂敷在隔爆面上后由于不能置换出附着在金属表面的水分，防锈效果不佳。但是凡士林可以在进行过磷化或电镀的隔爆面上作为辅助防锈措施使用，且涂饰前应将隔爆面擦拭干净并等隔爆面干燥后再涂饰。
参考文献：
［1］GB3836．2—2010，爆炸性环境第2部分:由隔爆外壳“d”保护的设备［S］．
［2］GB25286．3—2010，爆炸性环境用非电气设备第3部分:隔爆外壳型“d”［S］．
［3］石翊飞．矿用电气设备隔爆面防锈处理工艺［J］．工业技术，2012(22):57．
［4］SH/T0692—2000，防锈油［S］．［5］GB3836．1—2010，爆炸性环境第1部分:设备通用要求［S］．
作者:周伟锋 单位:中煤科工集团重庆研究院有限公司