管道干式阻火器的防爆檢驗(yàn)試驗(yàn)方法說(shuō)明
阻火器作為阻止可燃性氣體發(fā)生燃燒或者爆炸后繼續(xù)傳播的安全裝置，在化工、礦山、煤礦、水運(yùn)等行業(yè)中被大量采用。阻火器的種類很多，防爆阻火器是其中之一。今天提出一些對(duì)阻火器防爆設(shè)計(jì)及防爆檢驗(yàn)的看法。
目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用于煤炭行業(yè)的阻火器，主要依據(jù)AQ1074—2009《煤礦瓦斯輸送管道干式阻火器通用技術(shù)條件》等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制造檢驗(yàn)；應(yīng)用于石油及化工行業(yè)的阻火器，主要是依據(jù)GB 13347和GB5908制造并檢驗(yàn)；另有應(yīng)用于內(nèi)燃機(jī)進(jìn)排氣系統(tǒng)的阻火器，其制造檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)是GB20800.1。另外由于GB20800修改采用EN 1834，二者試驗(yàn)方法有所不同。
阻火器有關(guān)防爆性能方面的試驗(yàn)主要是：
(1)外殼強(qiáng)度試驗(yàn)：檢驗(yàn)阻火器的外殼承壓能力，即在阻火器外殼上制造或模擬可能出現(xiàn)的最大壓力并施加一定的安全系數(shù)，以此證明阻火器外殼可以承受該壓力。
(2)內(nèi)部點(diǎn)燃的不傳爆試驗(yàn)：檢驗(yàn)阻火器的阻爆性能，即在阻火器前端的封閉系統(tǒng)中制造一次可能出現(xiàn)的最嚴(yán)重的爆炸，并以此證明，在這些條件下阻火器的隔爆外殼能承受住爆炸，且爆炸不會(huì)通過(guò)相關(guān)部件和阻火器傳到周圍環(huán)境中。
1、外殼強(qiáng)度試驗(yàn)
表3是上述標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)阻火器外殼強(qiáng)度的試驗(yàn)方法的對(duì)比。
表3外殼強(qiáng)度試驗(yàn)方法對(duì)比
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標(biāo)準(zhǔn) |
試驗(yàn)壓力 |
試驗(yàn)時(shí)間 |
判定方法 |
備注 |
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AQ1074
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DN300以下(含)：2.5MPa；DN300以上：2.0MPa |
5min |
無(wú)裂痕或永久性變形
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設(shè)計(jì)壓力一般為 0.6MPa、1.6MPa、2.5 MPa三個(gè)等級(jí)。 |
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GB13347 |
1.5倍設(shè)計(jì)壓力 |
不小于10min |
無(wú)滲漏 |
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GB5908 |
O．9MPh |
5min
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無(wú)滲漏、裂痕或永久變形
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等同采用EN1834；n為 壓力比，P為爆炸性氣體混合物的最大試驗(yàn)測(cè) 定壓力 |
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GB 20800.1
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靜壓法：進(jìn)氣阻火器，1.5MPa，最大1.5MPa；排氣阻火器，1.5P，最大1.0MPa； |
1min以上 |
無(wú)滲漏，無(wú)可見(jiàn)變形
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修改采用EN1834：該檢 驗(yàn)方法與GB3836.2一致； |
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動(dòng)壓法：在1.5倍大氣壓下通入規(guī)定的爆炸性氣體混合物并點(diǎn)燃 |
1min以上 |
無(wú)裂痕或永久變形 |
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EN1834 |
靜壓法：同GB20800.1 |
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動(dòng)壓法：試驗(yàn)方法同GB20800．1，但增加限制：壓力最小值0.35MPa |
該試驗(yàn)方法引用自EN50018：19914 |
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從上表可以看出，AQ 1074、GB 13347和GB5908較多的考慮了阻火器外殼的使用壓力(如連接石油管道后的輸油壓力)，而EN 1834和GB20800.1更多考慮的是爆炸性氣體混合物的爆炸壓力。所以從防爆安全角度來(lái)講，個(gè)人認(rèn)為GB2080011和EN1834的試驗(yàn)方法比較科學(xué)。但是其余標(biāo)準(zhǔn)中，除GB13347在設(shè)計(jì)壓力為0.6MPa時(shí)以及GB5908規(guī)定的阻火器，試驗(yàn)壓力有可能小于GB20800和EN1834外(但是試驗(yàn)時(shí)間較長(zhǎng)，所以其安全系數(shù)并不低)，其它試驗(yàn)均比GB20800.1和EN1834嚴(yán)酷的多。所以EN1834和GB20800.1的防爆安全性能應(yīng)是合格的。
2、內(nèi)部點(diǎn)燃的不傳爆試驗(yàn)
AQ 1074、GB 13347、GB 5908中的阻火試驗(yàn)以及EN 1834、GB 20800．1中的內(nèi)部點(diǎn)燃不傳爆試驗(yàn)，其試驗(yàn)檢測(cè)目的不同，前者檢測(cè)是否有火焰?zhèn)鞒龌蛲獠繗怏w被點(diǎn)燃，主要要求阻火陛能；后者檢測(cè)是否有火焰?zhèn)鞒霾⒁獠勘ㄐ詺怏w，主要要求阻火和防爆性能(內(nèi)部不傳爆)。但其理論基礎(chǔ)均是前文所述的MESG理論。所以可以對(duì)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中的試驗(yàn)方法加以對(duì)比。
(1)試驗(yàn)裝置對(duì)比
GB 13347和GB 5908中阻火試驗(yàn)的試驗(yàn)裝置如圖1所示。
阻火試驗(yàn)方法：阻火器兩端均聯(lián)接管道形成封閉空腔，充以規(guī)定的爆炸性氣體混合物。在其中一端用電火花(A)點(diǎn)燃爆炸性氣體混合物，點(diǎn)火之前打開(kāi)另一端的出氣閥門(E)，用火焰探測(cè)器檢測(cè)這一端是否有火焰?zhèn)鞒龌驓怏w被點(diǎn)燃。
EN1834及GB20800.1中的內(nèi)部點(diǎn)燃不傳爆試驗(yàn)是針對(duì)往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)用阻火器的，其它用途的阻火器可據(jù)情參考借用。
(2)試驗(yàn)方法對(duì)比
表4是有關(guān)阻火器標(biāo)準(zhǔn)對(duì)阻火及內(nèi)部點(diǎn)燃不傳爆試驗(yàn)方法的對(duì)比。另外在SH/3413—1999《石油化工石油氣管道阻火器選用、檢驗(yàn)及驗(yàn)收》中規(guī)定石油氣管道阻火器的檢驗(yàn)方法和GB13347一致，但該標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定僅適用于ⅡA級(jí)烴類爆炸性氣體混合物的輸送系統(tǒng)、氣體回收系統(tǒng)和氣體放空系統(tǒng)的阻火器。從上表可以看出，除GB20800.1外，大部分阻火器的試驗(yàn)安全系數(shù)都約為1。GB20800.1修改采用EN 1834，在阻火器試驗(yàn)方法上，未采用EN1834，但亦未完全參照GB3836.2。如表5所示。
表4阻火器試驗(yàn)方法對(duì)比
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標(biāo)準(zhǔn) |
試驗(yàn)氣體混合物及其MESG |
試驗(yàn)次數(shù) |
MESG安全系數(shù) |
備注 |
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AQ1704 |
CH4理論當(dāng)量比1) MESG=1.14mm |
13次 |
1 |
1.14/1.14 |
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GB5908 |
(4.3±0.2)％C3H8 MESG=0.92mm2) |
13次 |
0.983) |
0.9/0.92 |
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GBl3347 |
阻爆燃型 |
(4.3±0.2)％C3H8 MESG=0.92mm2) |
13次 |
0.983) |
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阻爆轟型 |
(7.2±0.2)％C3H8 — |
13次
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<1 |
尚無(wú)據(jù)可查混合物的MESG值 |
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GB20800.1
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進(jìn) 氣 阻 火 器 |
IIA |
(55士1)％H2 MESG=0.65mm |
10次 |
1.38 |
0.9/0.65 |
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IIB |
(37±1)％H2 MESG=0.35mm |
1次10 |
1.43 |
0.5/0.35 |
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IIC |
第一次試驗(yàn)： (27±1)％H2 MESG=0.29mm2) 第二次試驗(yàn)5)：(7.5±1)％C2H2 MESG=0.37mm2) |
各10次 |
14) |
0.29/0.29 0.37/0.37 |
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排氣阻火器；試驗(yàn)方法同進(jìn)氣阻火器，但IIA類除可以用(55±1)％H2 進(jìn)行試驗(yàn)外，亦允許使用在常壓下(4.2士0.1)％C3H8(MEsG=0.92mm)進(jìn)行試驗(yàn)。 |
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EN1834 |
進(jìn) 氣 阻 火 器 |
IIA |
(4.2±0.1)%C3H8 MEsc =0.92m |
10次 |
0.98 |
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IIB |
(45±0.5)％H2 MESG=0.49mm |
10次 |
1.02 |
0.5/0.49 |
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IIC |
第一次試驗(yàn)： (27±1)％H2 MESG=0.29mm 第二次試驗(yàn)： (7.5±1)％C2H2 MESG：0.37mm2) |
各10次 |
1 |
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ⅡA、ⅡB、Ⅱc類排氣阻火器均使用常壓下(4.2±0.1)％島H8進(jìn)行試驗(yàn) |
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注：1)AQ1074規(guī)定：按甲烷和空氣的理論當(dāng)量比配入天然氣。尚未查出該理論當(dāng)量比的具體數(shù)值。天然氣中甲烷含量約為96％，在甲烷的爆炸極限(4.4％～17％)之外。此處暫以甲烷的最易傳爆濃度8.2％代替。
2)查GB3836.11可知，C3H8的最易傳爆濃度為4.2％。表中的濃度范圍包括了該最易傳爆濃度，故其最大試驗(yàn)安全問(wèn)隙為標(biāo)準(zhǔn)MESC。下同。
3)此安全系數(shù)為針對(duì)ⅡA類爆炸性氣體混合物的安全系數(shù)。GB5908為明確規(guī)定所涉及的阻火器用于ⅡA環(huán)境，但石油儲(chǔ)罐、管道及其周圍存在的爆炸性氣體，絕大部分呵以歸為ⅡA類。下同。
4)Ⅱc類設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)施加安全系數(shù)的方法是加大設(shè)備的隔爆間隙或增加試驗(yàn)初始?jí)毫Α?span>cB20800．1并未按照GB3836.2中的相關(guān)規(guī)定加大間隙或增加初壓，所以其安全系數(shù)為1。
5)Ⅱc類電氣設(shè)備除用MESG值較小的H2做第一次試驗(yàn)外，為了防止C2H2不完全燃燒而產(chǎn)生的碳，通過(guò)接合面噴出麗點(diǎn)燃周圍爆炸性混合物，需用C2H2做第二次試驗(yàn)。
表5 GB20800.1中阻火器內(nèi)部點(diǎn)燃不傳爆試驗(yàn)
安全系數(shù)施加情況
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阻火器種類 |
施加試驗(yàn)安全系數(shù)情況 |
備注 |
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進(jìn)氣 阻火器 |
ⅡA |
施加 |
按照GB 3836．2的試驗(yàn)規(guī)定，各級(jí)別的隔爆型電氣設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)均施加相應(yīng)的安全系數(shù)。 |
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ⅡB |
施加 |
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ⅡC |
未施加 |
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排氣 阻火器 |
ⅡA |
可以不施加 |
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ⅡB |
施加 |
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ⅡC |
未施加 |
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