路径: 主页 > GB/T > 第276页 > GB/T 3836.11-2017 | 标准编号 | GB/T 3836.11-2017 (GB/T3836.11-2017) | | 中文名称 | 爆炸性环境 第11部分：气体和蒸气物质特性分类 试验方法和数据 | | 英文名称 | Explosive atmospheres -- Part 11: Material characteristics for gas and vapour classification -- Test methods and data | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | K35 | | 国际标准分类 | 29.260.20 | | 字数估计 | 46,430 | | 发布日期 | 2017-12-29 | | 实施日期 | 2018-07-01 | | 旧标准 (被替代) | GB/T 3836.11-2008; GB/T 3836.12-2008 | | 标准依据 | 国家标准公告2017年第32号 | | 发布机构 | 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局、中国国家标准化管理委员会 | GB/T 3836.11-2017
Explosive atmospheres--Part 11: Material characteristics for gas and vapour classification--Test methods and data
ICS 29.260.20
K35
中华人民共和国国家标准
代替GB/T 3836.11-2008,GB/T 3836.12-2008
爆炸性环境
第11部分:气体和蒸气物质特性分类
试验方法和数据
data,IDT)
2017-12-29发布
2018-07-01实施
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
中国国家标准化管理委员会发布
目次
前言 Ⅰ
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语和定义 1
4 气体和蒸气分类 2
5 设备使用有关的可燃性气体和蒸气数据 3
6 最大试验安全间隙试验方法 5
7 自燃温度试验方法 8
附录A(规范性附录) 自燃温度试验装置加热炉 12
附录B(资料性附录) 物质特性数据列表 19
参考文献 43
前言
《爆炸性环境》分为以下部分:
---第1部分:设备 通用要求;
---第2部分:由隔爆外壳“d”保护的设备;
---第3部分:由增安型“e”保护的设备;
---第4部分:由本质安全型“i”保护的设备;
---第5部分:由正压外壳“p”保护的设备;
---第6部分:由油浸型“o”保护的设备;
---第7部分:由充砂型“q”保护的设备;
---第8部分:由“n”型保护设备;
---第9部分:由浇封型“m”保护的设备;
---第11部分:气体和蒸气物质特性分类 试验方法和数据;
---第13部分:设备的修理、检修、修复和改造;
---第14部分:场所分类 爆炸性气体环境;
---第15部分:电气装置的设计、选型和安装;
---第16部分:电气装置的检查与维护;
---第17部分:正压房间或建筑物的结构和使用;
---第18部分:本质安全电气系统;
---第19部分:现场总线本质安全概念(FISCO);
---第20部分:设备保护级别(EPL)为Ga级的设备;
---第21部分:设备生产质量体系的应用;
---第22部分:光辐射设备和传输系统的保护措施;
---第23部分:用于瓦斯和/或煤尘环境的Ⅰ类EPLMa级设备。
本部分为《爆炸性环境》的第11部分。
本部分按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。
本部分代替GB/T 3836.11-2008《爆炸性环境 第11部分:由隔爆外壳“d”保护的设备 最大试
验安全间隙测定方法》和GB/T 3836.12-2008《爆炸性环境 第12部分:气体或蒸气混合物按照其最
大试验安全间隙和最小点燃电流的分级》。
与GB/T 3836.11-2008和GB/T 3836.12-2008相比,本次修订的主要变化有:
---增加术语“热表面引燃(自燃)”(见3.1)、“点燃延迟时间”(见3.2)和“自燃温度”(见3.3);
---修改了用MESG和/或MICR进行分类时的限值(见4.4,GB/T 3836.12-2008的4.1.1和4.1.2);
---气体混合物分类中增加勒夏特列关系式和相应要求(见4.6);
---增加“设备使用有关的可燃性气体和蒸气数据”(见第5章);
---修改了 MESG试验装置示意图(见图1,GB/T 3836.11-2008的图1);
---删除 MESG试验装置注入混合物的进气口直径数据(GB/T 3836.11-2008的4.5);
---删除 MESG试验装置点火源电极间火花隙数据(GB/T 3836.11-2008的4.6);
---增加点燃内部混合物的电压要求(见6.3.4);
---删除“观察窗”(GB/T 3836.11-2008的4.7);
---增加“最大试验安全间隙测定方法验证”(见6.5);
---删除最大试验安全间隙数据表(GB/T 3836.11-2008的表1);
---增加“自燃温度试验方法”(见第7章);
---删除附录“气体和蒸气分级表”(GB/T 3836.12-2008的附录A);
---增加附录“自燃温度试验装置加热炉”(见附录A);
---增加附录“物质特性数据列表”(见附录B)。
本部分使用翻译法等同采用IEC 60079-20-1:2010《爆炸性环境 第20-1部分:气体和蒸气物质特
性分类 试验方法和数据》。
与本部分中规范性引用的国际文件有一致性对应关系的我国文件如下:
---GB/T 3836.4-2010 爆炸性环境 第4部分:由本质安全型“i”保护的设备(IEC 60079-11:
2006,MOD);
---GB/T 3836.15-2017 爆炸性环境 第15部分:电气装置的设计、选型和安装(IEC 60079-14:
2007,MOD)。
本部分做了下列编辑性修改:
---修改了标准名称。
本部分由中国电器工业协会提出。
本部分由全国防爆电气设备标准化技术委员会(SAC/TC9)归口。
本部分起草单位:南阳防爆电气研究所、国家防爆电气产品质量监督检验中心、新黎明科技股份有
限公司。
本部分主要起草人:张刚、王军、刘姮云、侯彦东、郑振晓、王巧立。
本部分所代替标准的历次版本发布情况为:
---GB 3836.11-1991、GB/T 3836.11-2008;
---GB 3836.12-1991、GB/T 3836.12-2008。
爆炸性环境
第11部分:气体和蒸气物质特性分类
试验方法和数据
1 范围
《爆炸性环境》的本部分规定了在正常温度1)和压力条件下测定气体/空气或蒸气/空气混合物最大
试验安全间隙的试验方法和分类原则,为气体和蒸气分类提供指南;同时给出了常见的可燃性气体和蒸
气的特征参数,以便可以选择适当的设备。本方法不考虑障碍物对安全间隙可能产生的影响2)。本部
分也规定了在大气压下确定空气中化学纯蒸气或气体自燃温度的试验方法。
物质的化学性能和工程性能列表有助于工程师选择危险场所用设备。
这些数据范围的选择特别考虑了设备在危险场所的使用情况,也关注了标准测量方法。
注1:本部分的数据来源于参考文献中列出的一些参考资料。
注2:与参考资料比较时数据会有一些差异,但是偏差很小对选择设备没有影响。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文
件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
3 术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
注:对于其他术语的定义,特别是通用性能的定义,宜参考GB/T 2900.35-2008或其他相关部分。
3.1
用7.2.2规定的试验烧瓶试验产生的反应,有清晰可见的火焰或爆炸迹象,点燃延迟时间不超过
5min。
3.2
点燃延迟时间 ignitiondelaytime
点燃源引入和实际点燃之间的时间。
1) 在正常温度下,蒸气压力很低,不能配成所需浓度的物质是例外。对于这些物质,采用比产生必要的蒸气压力
高5K的温度,或者比闪点高50K的温度。
2) 与特定气体选择合适的外壳类别所用试验装置不同,测定安全间隙的试验装置,设计可能需要与本部分规定的
设备不同。例如,外壳容积、法兰宽度、气体浓度、法兰与任何外壳壁或障碍物的距离都可能要变动。设计需要
进行专门的研究,所以要推荐具体的设计要求不合实际,但是对于大多数应用情况,本部分有关条款介绍的一
般原理和注意事项仍然适用。
3.3
自燃温度 auto-ignitiontemperature
在特定试验条件下,使可燃性气体或蒸气与空气、或可燃性气体或蒸气与空气/惰性气体混合物燃
烧的(热表面)最低温度。
3.4
MESG
在本部分规定的试验条件下,对于各种浓度的气体或蒸气与空气的混合物,在内部点燃时,能够防
止内部气体混合物的点燃通过25mm长的火焰通路,此时内部空腔接合面之间的最大间隙。
3.5
MIC
符合IEC 60079-11的火花试验装置中,电阻电路或电感电路中引起爆炸试验混合物点燃的最小电流。
4 气体和蒸气分类
4.1 总则
根据特定气体或蒸气环境需要使用的设备类别或级别对气体和蒸气进行分类。
确定附录B中气体和蒸气列表的通用原则在下面给出。
4.2 依据最大试验安全间隙分类
气体和蒸气可依据其最大试验安全间隙分为Ⅰ类、ⅡA类、ⅡB类和ⅡC类。
注:测定最大试验安全间隙的标准方法宜采用6.2规定的试验装置进行测定。采用8L球形容器在靠近法兰间隙
处点燃进行测定,这种方法只能作为临时措施。
爆炸性气体环境用设备的类别是:
---Ⅰ类:煤矿瓦斯气体(甲烷)环境用设备;
---Ⅱ类:煤矿瓦斯气体(甲烷)环境之外其他爆炸性气体环境用设备。
Ⅱ类设备再分类,最大试验安全间隙限值如下:
---ⅡA类:MESG≥0.9mm;
---ⅡB类:0.5mm< MESG< 0.9mm;
---ⅡC类:MESG≤0.5mm。
注1:对于气体和易挥发性液体,在20℃时测定最大试验安全间隙。
注2:如果需要在高于环境温度时测定 MESG,则采用比产生必要的蒸气压力高5K的温度或者高于闪点50K的
温度,表中给出的 MESG值以及设备的分类以该试验结果为基础。
4.3 依据最小点燃电流比分类
可按照气体和蒸气的最小点燃电流与实验室甲烷的点燃电流之比对气体和蒸气进行分级。测定最
小点燃电流比的标准方法应采用IEC 60079-11规定的设备,但是,如果采用其他装置进行测定,可暂时
采用这些值。Ⅱ类设备再分类,最小点燃电流比(MICR)如下:
---ⅡA类:MICR >0.8;
---ⅡB类:0.45≤MICR≤0.8之间;
---ⅡC类:MICR< 0.45。
4.4 依据最大试验安全间隙和最小点燃电流比分类
对于大多数气体和蒸气,用一种方法,测定最大试验安全间隙或者最小点燃电流比进行分类即可。
在下列情况下用一种方法测定即可:
---ⅡA类:MESG >0.9mm,或者 MICR >0.9;
---ⅡB类:0.55mm≤MESG≤0.9mm,或者0.5≤MICR≤0.8;
---ⅡC类:MESG< 0.55mm,或者 MICR< 0.5。
当在下列情况下,需同时测定 MESG和 MICR:
---ⅡA类:0.8≤MICR≤0.9时,需用最大试验安全间隙确认;
---ⅡB类:0.45≤MICR≤0.5时,需用最大试验安全间隙确认;
---ⅡC类:0.5mm≤MESG≤0.55mm时,需用最小点燃电流比确认。
4.5 依据化学结构的相似性分类
当气体或蒸气属于同源系列化合物的一部分时,可暂时用这一系列化合物中其他分子量较低的化
合物的数据,推断这些气体或蒸气的分类。如果可能,最好进行试验。
4.6 气体混合物的分类
确定气体混合物的类别,一般宜先特别测定最大试验安全间隙或者最小点燃电流比,然后再确定。
一般用勒夏特列(LeChâtelier)关系式确定混合物的最大试验安全间隙,来评估混合物的类别:
MESGmix=
Xi
MESGi
式中:
Xi ---第i种组分在混合物气体中的体积分数或摩尔分数,%;
MESGi---第i种组分的最大试验安全间隙。
对于含有下列物质的混合物或气流,不宜采用此方法:
a) 含乙炔或有同等危险的物质;
b) 一种成分是氧气或其他强氧化性物质;
c) 高浓度一氧化碳(超过5%)。
由于,两种成分的混合物(其中一种是惰性气体,例如,氮),可能形成不和实际的较大 MESG值,宜
特别注意。
对于含有一种惰性气体(例如,氮)的混合物,氮的体积分数小于5%时,采用无限大的最大试验安
全间隙。氮的体积分数等于或大于5%时,采用最大试验安全间隙2mm。
布兰德斯(Brandes)和雷德克(Redeker)的论文中提供了另一种采用化学计量比的方法(见参考文献)。
5 设备使用有关的可燃性气体和蒸气数据
5.1 特性测定
5.1.1 总则
本部分列出的化合物符合第4章的要求,或者具有的物理性能与附录B列出的其他化合物的性能
相似。
5.1.2 设备类别
设备按照最大试验安全间隙或者最小点燃电流比分类。对于没有列出最大试验安全间隙或最小点
燃电流比的混合物,可根据第4章的化学相似性原则分类。
注:如果需要在高于环境温度时测定 MESG,则采用比产生必要的蒸气压力高5K的温度或者高于闪点50K的温
度,表中给出的 MESG值以及设备的分类以该试验结果为基础。
5.1.3 可燃性限值
有几种不同的测定方法,但最好采用在垂直管底部用低能量点燃的方法。数据(体积分数和单位体
积质量)在附录B中列出。
如果闪点高,化合物在正常环境温度下不会形成可燃性蒸气/空气混合物。如果这种混合物给出了
可燃性数据,则是在温度升高到足以使蒸气与空气形成可燃性混合物时测定的。
5.1.4 闪点
附录B表中给出的值是用“闭口杯”测量得出的数据。当该值不可用时,采用“开口杯”数据。符号
< (小于),表示闪点低于规定数值(摄氏度),可能是使用设备的限值。
5.1.5 温度组别
IEC 60079-14规定的气体和蒸气的温度组别见表1。
表1 温度组别和自燃温度范围分类
温度组别 自燃温度范围(AIT)/℃
T1
T2
T3
T4
T5
T6
AIT >450
300< AIT≤450
200< AIT≤300
135< AIT≤200
100< AIT≤135
85< AIT≤100
5.1.6 最小点燃电流(MIC)
IEC 60079-11规定了测定最小点燃电流的装置。试验装置应在含有(95±5)mH 空芯线圈的
24Vd.c.电路中运行。电路中的电流应进行调整,直至最易点燃浓度的特定气体或蒸气混合物被点燃。
5.1.7 自燃温度
自燃温度值取决于试验方法。首选方法和得出的数据在第7章和附录B中给出。
如果这些数据中没有列出某些化合物,则列出采用类似设备,例如,ASTM 标准(ASTME659)规
定的设备得出的数据3)。
3) 使用ASTMD2155(现在被ASTME659代替)规定的设备得出的结果由C.J.Hiado和S.W.Clark发布。设备
和Zabetakis使用的设备相似。如果没有IEC 设备和类似设备测定的数据,则列出用其他设备测出的最小值。
Hilado和Clark给出自燃温度数据更全面的列表,见参考文献。
5.2 特定气体和蒸气的特性
5.2.1 焦炉煤气
焦炉煤气是由氢气、一氧化碳和甲烷形成的混合物。如果氢气和一氧化碳的浓度总和(体积分数)
小于总量的75%,推荐使用ⅡB隔爆型设备,否则推荐使用ⅡC设备。
5.2.2 亚硝酸乙酯
亚硝酸乙酯的自燃温度是95℃,高于此温度发生爆炸分解。
注:不应将亚硝酸乙酯与其同分异构体硝基乙烷混淆。
5.2.3 一氧化碳最大试验安全间隙
一氧化碳最大试验安全间隙与正常环境温度下湿度饱和的空气混合物有关。这种确定表明存在一
氧化碳时使用ⅡB设备。湿度较小时得到的最大试验安全间隙可能较大。一氧化碳和水的混合物摩尔
比接近7时,最大安全试验间隙值最小(0.65mm)。一氧化碳/空气混合物中少量的碳氢化合物对减小
最大安全试验值有类似作用,因此要求使用ⅡB设备。
5.2.4 ⅡA类甲烷
工业甲烷,如天然气,在氢气含量不大于25%(体积分数)时,划分为ⅡA类。甲烷与ⅡA类其他化
合物的混合物,无论比例多少都划为ⅡA类。
6 最大试验安全间隙试验方法
6.1 方法概述
在正常温度1)和压力条件(20℃,100kPa)下,试验装置内外空腔充满已知的气体或蒸气/空气混合
物,并将两空腔之间的圆周间隙调整到期望值。点燃内部的混合物,通过外空腔上的观察窗观察火焰传
播(如果有)。通过微调间隙,找出防止外部任何浓度的气体或蒸气/空气混合物点燃的最大间隙值,确
定最大试验安全间隙。
6.2 试验装置
6.2.1 总则
下列条款介绍试验装置,并在图1示意说明。如果能证实自动调整能得出与手工操作设备相同的
结果时,也可自动调整。
6.2.2 机械强度
装置整体结构能承受最大1500kPa的压力,而间隙没有明显扩大,保证在爆炸期间不会出现间隙
扩大情况。
6.2.3 内空腔
内空腔“a”是一个容积20cm3 的球形空腔。
6.2.4 外空腔
外部圆柱形外壳“b”直径为200mm,高75mm。
说明:
a---内部球形空腔; f---观察窗;
b---外部圆柱形外壳; g---点火电极;
c ---间隙调整部件; h---间隙下部壳体,固定;
d---混合物排气口; i---间隙上部壳体,可调。
e---混合物入口;
图1 试验装置
6.2.5 间隙调整
内空腔的两部分“i”和“h”的布局,应能在相对边缘的平行平面之间设置25mm可调的间隙。间隙
的准确宽度可通过千分尺(“c”部分)调节。
6.2.6 注入混合物
通过进气口(“e”)将气体/空气或蒸气/空气混合物注入内空腔。外空腔通过间隙注入混合物。进
气口和排气口宜安装阻火器。
6.2.7 点火源
电极“g”的安装方式应使火花通路与接合面的平面垂直,并宜对称放置在平面两侧。
6.2.8 试验装置材质
试验装置的主要部件,尤其是内空腔的壁和法兰以及点火电极,通常采用不锈钢。对于某些气体或
蒸气,为了避免腐蚀或者其他化学影响,可采用其他材料。点火电极不宜采用轻合金。
6.3 程序
6.3.1 气体混合物的制备
对于特定的试验系列,由于混合物浓度的一致性对试验结果的离散性有显著影响,必须严格控制混
合物的浓度。在进气口和排气口的浓度达到相同之前,通过空腔的混合物流量要保持稳定,或者必须采
用具有等效可靠性的方法。
用于配置混合物的空气,水分体积分数不宜超过0.2%(相对湿度10%)。
6.3.2 温度和压力
试验环境温度为(20±5)℃,另有其他允许值时除外4)。试验装置内部压力调整到(1±0.01)kPa。
6.3.3 间隙调整
首先将间隙调到一个很小的值,检查确保法兰平行。检查间隙零位调整,但力矩值宜较小(例如,千
分尺头部圆周处施加约10-2N的力)。
6.3.4 点火
用电压约15kV的电火花点燃内部混合物。
6.3.5 观察点燃过程
进行试验时,通过间隙观察确认内部混合物是否点燃。如果内部混合物未点燃,试验无效。
当看到整个外空腔充满爆炸火焰时,认为外空腔内的混合物点燃。
6.4 最大试验安全间隙(MESG)测定
6.4.1 初始试验
用规定的易燃气体/空气或蒸气/空气混合物,对应若干个间隙进行二次点燃试验,以0.02mm作
为间隙调整级,调整范围包括从安全间隙到非安全间隙。根据试验结果,确定点燃概率为0%的最大间
隙g0 和点燃概率为100%的最小间隙g100。
在一系列混合物浓度下重复进行该试验系列,得出不同的间隙g0 和g100值。间隙值最小的混合物
是最危险的混合物。
6.4.2 验证试验
利用初始试验得出的最危险浓度相邻的几个浓度,调整间隙重复进行试验,确认试验结果,每一次
间隙调整进行10次爆炸试验。然后确定g0 和g100最小值。
6.4.3 最大试验安全间隙的复现性
不同试验系列测得的(g0)min值之间最大允许差值是0.04mm。
如果所有值都在此范围内,那么表中列出的 MESG值等于(g0)min值,此时(g100)min-(g0)min最小。
对于大多数物质,这个差值在一个间隙调整级即0.02mm范围内。
如果不同试验系列得出的(g0)min值之间的差别大于0.04mm,有关试验室宜确认试验装置能够复
现表中列出的氢气值之后,重复进行试验。
6.4.4 表列数据
最大试验安全间隙值,(g100)min-(g0)min的差值,以及6.4.1确定的最易点燃浓度在附录B表中
列出。
4) 正常环境温度条件下蒸气压力很低,不能形成所要求浓度的混合物除外。对于这些物质,采用比产生必要的蒸
气压力高5K的温度或者高于闪点50K的温度。
利用最大试验安全间隙值确定分类。(g100)min-(g0)min的差值表明最大试验安全间隙表列值的精
确度。
6.5 最大试验安全间隙测定方法验证
检查新设备以及现有设备的性能都应采用该验证程序。现有设备至少12个月或者仪器部件更换
或更新时应该检查一次。新设备根据6.3的说明,用表2列出的物质进行试验。当更新试验容器时,一
般用甲烷和氢气进行试验即可。
如果得出的值与表2给出的值偏差不大于0.02mm,通过验证。这些数值对环境温度(20±2)℃和
环境压力(1.013±0.02)kPa有效。
如果试验装置得出的结果符合规定的......
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