管道干式阻火器的防爆檢驗試驗方法說明
阻火器作為阻止可燃性氣體發生燃燒或者爆炸后繼續傳播的安全裝置，在化工、礦山、煤礦、水運等行業中被大量采用。阻火器的種類很多，防爆阻火器是其中之一。今天提出一些對阻火器防爆設計及防爆檢驗的看法。
目前國內應用于煤炭行業的阻火器，主要依據AQ1074—2009《煤礦瓦斯輸送管道干式阻火器通用技術條件》等行業標準制造檢驗；應用于石油及化工行業的阻火器，主要是依據GB 13347和GB5908制造并檢驗；另有應用于內燃機進排氣系統的阻火器，其制造檢驗標準是GB20800.1。另外由于GB20800修改采用EN 1834，二者試驗方法有所不同。
阻火器有關防爆性能方面的試驗主要是：
(1)外殼強度試驗：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的最大壓力并施加一定的安全系數，以此證明阻火器外殼可以承受該壓力。
(2)內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中制造一次可能出現的最嚴重的爆炸，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部件和阻火器傳到周圍環境中。
1、外殼強度試驗
表3是上述標準針對阻火器外殼強度的試驗方法的對比。
表3外殼強度試驗方法對比
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標準 |
試驗壓力 |
試驗時間 |
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 |
無裂痕或永久性變形
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設計壓力一般為 0.6MPa、1.6MPa、2.5 MPa三個等級。 |
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GB13347 |
1.5倍設計壓力 |
不小于10min |
無滲漏 |
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GB5908 |
O．9MPh |
5min
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無滲漏、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測 定壓力 |
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GB 20800.1
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靜壓法：進氣阻火器，1.5MPa，最大1.5MPa；排氣阻火器，1.5P，最大1.0MPa； |
1min以上 |
無滲漏，無可見變形
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修改采用EN1834：該檢 驗方法與GB3836.2一致； |
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動壓法：在1.5倍大氣壓下通入規定的爆炸性氣體混合物并點燃 |
1min以上 |
無裂痕或永久變形 |
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EN1834 |
靜壓法：同GB20800.1 |
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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 |
該試驗方法引用自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講，個人認為GB2080011和EN1834的試驗方法比較科學。但是其余標準中，除GB13347在設計壓力為0.6MPa時以及GB5908規定的阻火器，試驗壓力有可能小于GB20800和EN1834外(但是試驗時間較長，所以其安全系數并不低)，其它試驗均比GB20800.1和EN1834嚴酷的多。所以EN1834和GB20800.1的防爆安全性能應是合格的。
2、內部點燃的不傳爆試驗
AQ 1074、GB 13347、GB 5908中的阻火試驗以及EN 1834、GB 20800．1中的內部點燃不傳爆試驗，其試驗檢測目的不同，前者檢測是否有火焰傳出或外部氣體被點燃，主要要求阻火陛能；后者檢測是否有火焰傳出并引爆外部爆炸性氣體，主要要求阻火和防爆性能(內部不傳爆)。但其理論基礎均是前文所述的MESG理論。所以可以對有關標準中的試驗方法加以對比。
(1)試驗裝置對比
GB 13347和GB 5908中阻火試驗的試驗裝置如圖1所示。
阻火試驗方法：阻火器兩端均聯接管道形成封閉空腔，充以規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傳出或氣體被點燃。
EN1834及GB20800.1中的內部點燃不傳爆試驗是針對往復式內燃機用阻火器的，其它用途的阻火器可據情參考借用。
(2)試驗方法對比
表4是有關阻火器標準對阻火及內部點燃不傳爆試驗方法的對比。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》中規定石油氣管道阻火器的檢驗方法和GB13347一致，但該標準中明確規定僅適用于ⅡA級烴類爆炸性氣體混合物的輸送系統、氣體回收系統和氣體放空系統的阻火器。從上表可以看出，除GB20800.1外，大部分阻火器的試驗安全系數都約為1。GB20800.1修改采用EN 1834，在阻火器試驗方法上，未采用EN1834，但亦未完全參照GB3836.2。如表5所示。
表4阻火器試驗方法對比
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標準 |
試驗氣體混合物及其MESG |
試驗次數 |
MESG安全系數 |
備注 |
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AQ1704 |
CH4理論當量比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 |
尚無據可查混合物的MESG值 |
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GB20800.1
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進 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： (27±1)％H2 MESG=0.29mm2) 第二次試驗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；試驗方法同進氣阻火器，但IIA類除可以用(55±1)％H2 進行試驗外，亦允許使用在常壓下(4.2士0.1)％C3H8(MEsG=0.92mm)進行試驗。 |
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EN1834 |
進 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： (27±1)％H2 MESG=0.29mm 第二次試驗： (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進行試驗 |
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注：1)AQ1074規定：按甲烷和空氣的理論當量比配入天然氣。尚未查出該理論當量比的具體數值。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，故其最大試驗安全問隙為標準MESC。下同。
3)此安全系數為針對ⅡA類爆炸性氣體混合物的安全系數。GB5908為明確規定所涉及的阻火器用于ⅡA環境，但石油儲罐、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類設備進行試驗時施加安全系數的方法是加大設備的隔爆間隙或增加試驗初始壓力。cB20800．1并未按照GB3836.2中的相關規定加大間隙或增加初壓，所以其安全系數為1。
5)Ⅱc類電氣設備除用MESG值較小的H2做第一次試驗外，為了防止C2H2不完全燃燒而產生的碳，通過接合面噴出麗點燃周圍爆炸性混合物，需用C2H2做第二次試驗。
表5 GB20800.1中阻火器內部點燃不傳爆試驗
安全系數施加情況
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阻火器種類 |
施加試驗安全系數情況 |
備注 |
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進氣 阻火器 |
ⅡA |
施加 |
按照GB 3836．2的試驗規定，各級別的隔爆型電氣設備進行試驗時均施加相應的安全系數。 |
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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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