阻火器的防爆檢驗、試驗方法說明
不銹鋼防爆管道阻火器
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、煤礦運(yùn)等行業(yè)中被大量采用。阻火器的應(yīng)用范圍非常廣泛。阻火器的種類很多防爆阻火器是其中之一下面就對對阻火器防爆檢驗及試驗依據(jù)進(jìn)行分析說明。
阻火器防爆檢驗方法：目前國內(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；應(yīng)用于石油及化工行業(yè)的阻火器，主要是依據(jù)GB13347和GB5908制造并檢驗；另有應(yīng)用于內(nèi)燃機(jī)進(jìn)排氣系統(tǒng)的阻火器，其制造檢驗標(biāo)準(zhǔn)是GB20800.1。另外由于GB20800修改采用EN1834，二者試驗方法有所不同。
阻火器有關(guān)防爆性能方面的試驗主要是：
1、外殼強(qiáng)度試驗：檢驗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)部點燃的不傳爆試驗：檢驗阻火器的阻爆性能，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，且爆炸不會通過相關(guān)部件和阻火器傳到周圍環(huán)境中。
阻火器殼體強(qiáng)度試驗：下表是上述標(biāo)準(zhǔn)隨針對阻火器外殼強(qiáng)度強(qiáng)度的試驗方法的對比。
外殼強(qiáng)度試驗方法對比表
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標(biāo)準(zhǔn) |
試驗壓力 |
試驗時間 |
判定方法 |
備注 |
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AQ1074 |
DN300以下：2.5MPa |
5min |
無裂痕或 永久變形 |
— |
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DN300以下：2.5MPa |
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GB13347 |
1.5倍設(shè)計壓力 |
不小于10min |
無滲漏 |
設(shè)計壓力：0.6-2.5MPa |
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GB5908 |
0.9MPa |
5min |
無滲漏、裂痕變形 |
— |
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靜壓法：進(jìn)氣阻火 器1.5np最大1.5 MPa排氣阻火器1.5 p最大1.0MPa |
1min以上 |
無滲漏、無 可見變形 |
等同采用EN1834：n為壓力比p為爆炸性氣體混合物的最大實驗測定壓力 |
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GB20800.1 |
動壓法：在1.5倍大氣 壓下通入規(guī)定的爆炸性 氣體混合物并點燃 |
— |
無裂痕或 永久變形 |
修改采用EN1834，該檢驗方法與GB3836.2一致 |
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EN1834 |
靜壓法：同GB20800.1 |
該實驗方法引用 自EN50018：1994 |
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動壓法：試驗方法同GB20800.1但增加限制壓力最小 值0.35MPa |
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從上表可以看出AQ1074、GB13347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EN1834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講，個人認(rèn)為GB20800.1和EN1834的試驗方法比較科學(xué)。但是其余標(biāo)準(zhǔn)中，除GB13347在設(shè)計壓力為0.6MPa時以及GB5908規(guī)定的阻火器，試驗壓力有可能小于GB20800和EN1834外（但是試驗時間較長，所以其安全系數(shù)并不低），其它試驗均比GB20800.1和N1834嚴(yán)酷的多。所以EN1834和GB20800.1的防爆安全性能應(yīng)是合格的。
內(nèi)部點燃的不傳爆試驗：AQ1074、GB13347、GB5908中的阻火試驗以及EN1834、GB20800.1中的內(nèi)部點燃不傳爆試驗，其試驗檢測目的不同，前者檢測是否有火焰?zhèn)鞒龌蛲獠繗怏w被點燃，主要要求阻火性能；后者檢測是否有火焰?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。所以可以對有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中的試驗方法加以對比。
阻火試驗方法：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）點燃爆炸性氣體混合物，點火之前打開另一端的出氣閥門（E），用火焰探測器檢測這一端是否有火焰?zhèn)鞒龌驓怏w被點燃。EN1834及GB20800.1中的內(nèi)部點燃不傳爆試驗是針對往復(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。
試驗方法對比：是有關(guān)阻火器標(biāo)準(zhǔn)對阻火及內(nèi)部點燃不傳爆試驗方法的對比。
阻火器試驗方法對比表
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標(biāo)準(zhǔn) |
試驗氣體混合物及其SG |
試驗 次數(shù) |
MESG安 全系數(shù) |
備注 |
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AQ1074 |
CH4理論當(dāng)量比1） MESG=1.4mm |
13次 |
1 |
1.14/1.14 |
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GB5908 |
(4.3±0.2)%C3H8 MESG=0.92mm |
13次 |
0.98 |
0.9/0.92 |
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GB13347 |
阻爆燃型 |
(4.3±0.2)%C3H8 MESG=0.92mm |
13次 |
0.98 |
— |
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阻爆轟型 |
(7.2±0.2)%C3H8 — |
13次
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＜1 |
— |
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GB20800 .1 |
進(jìn) 氣 阻 火 器 |
IIA |
(55±1)% H2 MESG=0.65mm |
10次 |
1.38 |
0.9/0.65 |
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IIB |
(37±1)%H2 MESG=0.29mm |
10次 |
1.43 |
0.5/0.35 |
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IIC |
第一次（27±1)%H2 MESG=0.29 mm第二次、(7.5±1)%C2H2 MESG=0.37mm |
各10次 |
1 |
0.29/.29 0.37/0.37 |
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排氣阻火器試驗方法同進(jìn)氣阻火器，但IIA類除可以用(55±1)%H2進(jìn)行試驗外，亦允許使用在常壓下(4.2±0.1)%C3H8(MESG=0.92mm)進(jìn)行試驗。 |
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EN1834 |
進(jìn) 氣 阻 火 器 |
IIA |
(4.2±0.1)% H2 MESG=0.92mm |
10次 |
0.98 |
— |
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IIB |
(4.5±0.5)%H2 MESG=0.49mm |
10次 |
1.02 |
0.5/0.35 |
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IIC |
第一次（27±1)%H2 MESG=0.29mm 第二次、(7.5±1)%C2H2 MESG=0.37mm |
各10次
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1 |
— |
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IIA、IIB、IIC類排氣阻火器均使用常壓下(4.2±0.1)%C3H8進(jìn)行試驗 |
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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。筆者尚未查出該理論當(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，故其最大試驗安全間隙為標(biāo)準(zhǔn)MESG。下同。
3、此安全系數(shù)為針對#A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,但石油儲罐、管道及其周圍存在的爆炸性氣體，絕大部分可以歸為IIA類。下同。
4、IIC類設(shè)備進(jìn)行試驗時施加安全系數(shù)的方法是加大設(shè)備的隔爆間隙或增加試驗初始壓力。GB20800.1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做第一次試驗外，為了防止C2H2不完全燃燒而產(chǎn)生的碳，通過接合面噴出而點燃周圍爆炸性混合物，需用C2H2做第二次試驗。
另外在SH/3413/1999石油化工石油氣管道阻火器選用、檢驗及驗收中規(guī)定石油氣管道阻火器的檢驗方法和GB13347一致，但該標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定僅適用于IIA級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安全系數(shù)都約為1。GB20800.1修改采用EN1834，在阻火器試驗方法上，未采用EN1834，但亦未完全參照GB3836.2。如下表所示。
GB20800.1中阻火器內(nèi)部點燃不傳爆試驗
安全系數(shù)施加情況
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阻火器種類 |
施加試驗安全系數(shù)情況 |
備注 |
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進(jìn)去阻火器 |
IIA |
施加 |
按照GB3836.2的試驗規(guī)定，各級別的阻爆型電氣設(shè)備進(jìn) 行試驗時均施加相應(yīng)的安全系數(shù) |
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IIB |
施加 |
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IIC |
不施加 |
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排氣阻火器 |
IIA |
可以施加 |
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IIB |
施加 |
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|
IIC |
不施加 |
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