隔爆型电气设备外壳材料的强度要求

一、金属外壳的强度设计原则

材质成分限制‌

轻金属含量控制‌：Ⅰ类设备（煤矿瓦斯环境）金属外壳中铝、镁、钛和锆的总含量不得超过15%，其中钛和镁总含量≤7.5%；Ⅱ类设备（化工等环境）镁含量≤6%。

禁用高风险材料‌：乙炔环境中禁止使用铜含量＞60%的合金（避免生成爆炸性乙炔铜）。

厚度与结构强化‌

基础厚度要求‌：金属壳体厚度≥3mm，容积＞4L时必须使用铸钢或钢板。

加强设计‌：

容积≤2L的铸铝壳体，壁厚需4-8mm，法兰厚度8-12mm；

容积＞2L时采用加强筋结构，确保壳体承受5倍内部爆炸压力。

机械性能验证‌

外壳需通过1.5倍实际爆炸压力测试，铸钢外壳需满足抗拉强度≥150MPa，铸铁材质需≥HT250牌号。

二、非金属材料的特殊要求

适用范围限制‌

仅允许用于容积≤2L的外壳，且需通过抗冲击、耐高温测试（-20℃至+80℃环境保持结构完整）。

材质特性规范‌

阻燃性能‌：必须采用不燃或难燃材料（如阻燃工程塑料），燃烧指数≤30秒。

防静电处理‌：表面绝缘电阻≤1×10⁹Ω，避免静电积聚引发放电。

三、关键结构部件的强化措施

隔爆接合面参数‌

间隙控制‌：平面接合面间隙≤0.15mm，圆筒接合面间隙≤0.1mm。

表面处理‌：粗糙度Ra≤6.3μm，避免因表面缺陷导致密封失效。

透明件与观察窗‌

采用钢化玻璃或聚碳酸酯材料，厚度≥10mm，需承受1.5MPa水压测试。

四、不同设备类别的差异化标准

设备类别 典型应用场景 材料强度要求

Ⅰ类 煤矿井下 铸钢壳体厚度≥8mm，禁止使用铝合金

Ⅱ类 化工厂、炼油厂 316不锈钢壳体，接合面宽度≥25mm

Ⅲ类 粉尘环境 外壳防护等级IP6X，表面温度≤T90℃

五、材料选择的实践建议

腐蚀环境‌：沿海地区优先选用316L不锈钢，氯离子腐蚀环境下禁用铝合金。

经济性考量‌：小容积设备（＜0.5L）可采用热固性塑料外壳，但需定期更换密封件。

验证标准‌：所有材料需符合GB 3836.2-2021的爆炸压力测试和机械冲击测试（6J冲击能量验证）。