防爆電器設(shè)備的防腐之道
石化場所由于使用環(huán)境及工藝裝置的特點(diǎn)，在電氣設(shè)備防爆的同時，防腐問題不容輕視。本文分析了腐蝕對防爆安全性的影響，并介紹了相關(guān)的設(shè)計和選型要求。
石油工業(yè)、石油化學(xué)工業(yè)及化學(xué)工業(yè)企業(yè)(以下簡稱：石化企業(yè))生產(chǎn)中使用的原料(含中間產(chǎn)品)和產(chǎn)品絕大多數(shù)不僅具有易燃、易爆性，而且具有較強(qiáng)的腐蝕性。
自上世紀(jì)90年代后，我國石化行業(yè)為拓展市場，逐漸開始加工國外原油，為降低原油采購成本，追求利潤大化，使用以中東、南美等地區(qū)含硫和高酸值的外來原油的比例逐年上升。例如國內(nèi)某煉化廠2016年原油總加工量中含硫和高含硫油的比例竟高達(dá)80%以上。
中東原油的含硫量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于國內(nèi)原油的含硫量，其中，沙特重質(zhì)原油的含硫量竟高達(dá)3.09%。中東原油中主要的腐蝕性介質(zhì)有硫及硫化物、氯鹽、環(huán)烷酸、酸性水、H2、氰化物，突出的是含硫量高，這些物質(zhì)會對石化設(shè)備造成強(qiáng)烈腐蝕。
此外，石化企業(yè)生產(chǎn)場所中環(huán)境溫度和濕度變化較大，生產(chǎn)場所的戶外露天和半露天化環(huán)境較多。加之一些石化企業(yè)的工藝裝置的跑、冒、滴、漏現(xiàn)象較多，這些因素綜合在一起增加了腐蝕問題的嚴(yán)重性。
腐蝕成電氣設(shè)備安全的巨大隱患
雖然腐蝕是一種司空見慣的現(xiàn)象，但稍加關(guān)注就可發(fā)現(xiàn)腐蝕對設(shè)備正常、安全、可靠運(yùn)行有巨大危害。據(jù)統(tǒng)計，由于腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失竟占國民生產(chǎn)總值3%左右，全世界每年因腐蝕帶來的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)7000億美元，我國這方面的損失也高達(dá)幾百億之巨。我國石化企業(yè)因腐蝕造成裝置的停車事故，其直接、間接損失十分驚人。如某石化廠因高低壓開關(guān)防腐、防凝露性能差，短短幾年內(nèi)燒毀高低壓斷路器有數(shù)十臺之多。一些石油煉化廠的開關(guān)電器腐蝕造成爬電、漏電現(xiàn)象十分嚴(yán)重，致使有的按鈕只好用木棒操作，許多電器外殼被腐蝕得壁厚變薄、強(qiáng)度和防護(hù)性能降低，許多電器外殼銹跡斑斑，連銘牌型號和數(shù)據(jù)都無法辨認(rèn)。腐蝕使絕緣老化加快，嚴(yán)重?fù)p害電器線圈的絕緣性能，致使線圈短路、斷路事故增多。
許多石化企業(yè)選購的燈具不防腐，使用一段時間后，因燈頭銹死無法更換燈泡，電工只好用剪斷燈頭線的辦法來更換燈泡。
石化企業(yè)電纜線路、配管線路和架空明設(shè)線路遭腐蝕也很嚴(yán)重，致使電纜線路短路，高壓架空線污閃事故時有發(fā)生，避雷設(shè)施和接地系統(tǒng)的完好率低下。
選用防爆防腐型的電氣設(shè)備
石化企業(yè)使用的電氣設(shè)備首要考慮的是防爆安全性，因?yàn)槭髽I(yè)燃燒爆炸事故是突發(fā)性和災(zāi)難性的，而腐蝕往往是一種漸變的積累過程。因此，容易使管理人員造成僥幸心理和拖延處理的惰性，從而忽視了腐蝕的危害性。因此，石化企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場許多電氣設(shè)備的腐蝕問題成為降低和損害防爆安全性的嚴(yán)重隱患，決不可掉以輕心。
防爆型電氣設(shè)備使用在腐蝕性比較嚴(yán)重的石化場所，其防爆性能受影響的情況表現(xiàn)在以下幾方面：
一是隔爆型電氣設(shè)備的隔爆面可能喪失隔爆性能。隔爆型電氣設(shè)備主要的防爆措施是隔爆面，產(chǎn)品出廠時隔爆面上雖涂有防銹油脂，但防銹油脂時間長了，造成老化失效，或者用戶檢修后未涂防銹油脂。因此，隔爆面受腐蝕的現(xiàn)象比較常見，腐蝕嚴(yán)重時隔爆面的配合間隙及表面粗糙度均不能滿足防爆標(biāo)準(zhǔn)的要求。隔爆面的腐蝕情況從設(shè)備外面不能察覺，生產(chǎn)管理人員認(rèn)為它還是一臺防爆型電氣設(shè)備，其實(shí)它的隔爆面可能已被腐蝕成千瘡百孔而喪失了防爆性能，這種潛在的隱患往往危害性更大。
二是防爆電器設(shè)備的金屬外殼腐蝕后壁厚減薄、強(qiáng)度降低，影響設(shè)備的防爆安全性。防爆電機(jī)外殼散熱片腐蝕爛掉，影響散熱性能。
三是防爆電器設(shè)備緊固件腐蝕后強(qiáng)度降低，設(shè)備部件的緊固性降低，設(shè)備的防護(hù)性能、防爆性能均會受影響。
四是電氣設(shè)備絕緣材料受腐蝕后，絕緣性能降低，可能出現(xiàn)擊穿短路、爬電、漏電等不利因素;電氣連接受腐蝕后連接的完好性、可靠性降低，這些也都會直接影響設(shè)備的防爆安全性。
五是電氣設(shè)備防護(hù)用的密封件、接線盒的電纜密封圈等受腐蝕后，橡膠、塑料材質(zhì)會逐漸溶脹，高分子有機(jī)材料會發(fā)生分解反應(yīng)。這些材料的老化和分解影響設(shè)備的防護(hù)性能和防爆安全性。
六是防爆燈具和一些防爆開關(guān)電器的觸頭部件，因腐蝕影響正常的接觸和動作功能;燈具的燈座因腐蝕可能導(dǎo)致無法更換燈泡。
七是防爆電器設(shè)備因腐蝕而難以實(shí)施正常的維護(hù)和檢修，影響設(shè)備正常運(yùn)行的防爆安全性。例如，在石化場所看到，有的防爆電動機(jī)風(fēng)罩螺釘因腐蝕嚴(yán)重，維護(hù)檢修時螺釘頭被擰斷，現(xiàn)場難以更換，致使風(fēng)罩無法正常緊固，而與風(fēng)扇發(fā)生摩擦，如出現(xiàn)摩擦火花是極其危險的。
八是還有些事情看似微不足道，但其安全隱患的危害確實(shí)不可等閑視之。如防爆電器設(shè)備的銘牌和接地要求在防爆標(biāo)準(zhǔn)上都有明確的規(guī)定，但石化現(xiàn)場使用的防爆電器設(shè)備，有的制造廠未按要求使用規(guī)定的材質(zhì)和尺寸。使用一段時間后，銘牌因腐蝕已無法辨認(rèn)其防爆型式、產(chǎn)品型號和產(chǎn)品的技術(shù)數(shù)據(jù)，致使日常維護(hù)和設(shè)備檢修時難以確認(rèn)其是否適合使用場所和裝置的要求，因此，保護(hù)防爆安全性能無從談起。至于接地螺釘腐蝕后，其接地的完好率的降低也將直接影響防爆安全性。
腐蝕對防爆電器設(shè)備的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)、功能和使用維護(hù)的影響都直接關(guān)系著設(shè)備的防爆安全性，并且由于腐蝕的漸變和作用的累積性，其對防爆安全的潛在危害性更嚴(yán)重。因此，防爆電器設(shè)備不僅必須具備與場所要求相適應(yīng)的防爆性能，而且還必須具備與場所要求相適應(yīng)的防腐性能。石化企業(yè)生產(chǎn)場所使用的防爆電器設(shè)備如果防腐性能不適應(yīng)要求，不僅造成對設(shè)備的腐蝕危害，而且會對設(shè)備的防爆安全性產(chǎn)生嚴(yán)重影響。因此，在石化場所電氣設(shè)備選型時，選擇防爆防腐型才是適宜的。
防爆電器設(shè)備選型的防腐問題
石化企業(yè)的大部分場所都應(yīng)該按戶外環(huán)境來考慮設(shè)備的選型。一般戶內(nèi)環(huán)境是指不會受到風(fēng)吹雨打或直接受到日光長時間輻射的建筑物內(nèi)部環(huán)境，石化企業(yè)的生產(chǎn)場所大多是有頂無墻或是在框架內(nèi)的環(huán)境，這類場所仍可能被雨雪侵襲，被太陽曝曬，冬天氣溫與室外一樣，這樣的環(huán)境內(nèi)的電氣設(shè)備還是按戶外型選擇為宜。戶外型按0類防輕腐蝕要求來設(shè)計制造。
石化場所只選用基本系列防爆電器產(chǎn)品不能滿足防腐的需要。通?；鞠盗械姆辣娖鳟a(chǎn)品，如基本系列隔爆型三相異步電動機(jī)，按其本身技術(shù)條件的要求，只具備防輕腐蝕的性能，產(chǎn)品試驗(yàn)時，按400℃、12周期交變濕熱試驗(yàn)來考慮其隔爆面是否銹蝕及絕緣介電強(qiáng)度是否能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。因此，這類產(chǎn)品使用于較重腐蝕的石化場所時，其防腐性能就遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠用了。但是，一些石化企業(yè)在訂購防爆電器產(chǎn)品時，往往不注重提出防腐要求，一般只選購基本系列防爆電器產(chǎn)品。
防爆標(biāo)準(zhǔn)增加了用戶對防爆電器產(chǎn)品防腐工作的要求。GB 3836.1-83“防爆性環(huán)境用電氣設(shè)備通用要求”中曾明確規(guī)定：I類(即煤礦用)和Ⅱ類(即工廠用)有耐輕微腐蝕要求的防爆電器設(shè)備，均須按標(biāo)準(zhǔn)第28章的要求進(jìn)行濕熱試驗(yàn)。2000年修訂的新版防爆電器設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)采用IEC標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定的同時，考慮到我國國情，保留了I類防爆電器設(shè)備進(jìn)行濕熱試驗(yàn)的要求，但Ⅱ類防爆電器設(shè)備則沒有這項(xiàng)要求。這里需要指出的是，Ⅱ類防爆電器設(shè)備沒有濕熱試驗(yàn)要求，并不等于Ⅱ類設(shè)備就不需要進(jìn)行濕熱試驗(yàn)，而是由用戶和制造廠根據(jù)產(chǎn)品的實(shí)際使用環(huán)境的腐蝕要求，協(xié)商確定是否需要，這樣就更增加了用戶對設(shè)備防腐要求的責(zé)任，更有利于石化場所防爆電器產(chǎn)品防腐狀況的改善。
防腐電氣產(chǎn)品的主要技術(shù)措施
合理設(shè)計密封結(jié)構(gòu)對電工產(chǎn)品采用密封結(jié)構(gòu)是有效的防腐手段。外殼的接合面間隙采用填充和密封措施;戶內(nèi)型旋轉(zhuǎn)電機(jī)軸承部位采用內(nèi)部曲路結(jié)構(gòu);戶外型旋轉(zhuǎn)電機(jī)采用甩水環(huán)曲路結(jié)構(gòu);靜止設(shè)備采用止口結(jié)構(gòu)加密封填料的措施應(yīng)用較多，或采用高分子液體密封材料(液體墊圈);電氣設(shè)備安裝使用過程式中需注意保證外殼結(jié)構(gòu)的防護(hù)要求，如電纜與電動機(jī)接線盒連接孔處，應(yīng)采用橡膠密封圈或橡膠泥密封。
正確選擇外殼的防護(hù)等級為防止人體觸及或接近外殼內(nèi)的帶電部分和觸及運(yùn)動部件，并防止固體異物進(jìn)入外殼內(nèi)部，以及防止水進(jìn)入外殼內(nèi)部，國家標(biāo)準(zhǔn)“G B/T4942.1旋轉(zhuǎn)電機(jī)外殼防爆分級(IP)、G B/T4942.2低壓電器外殼防護(hù)等級”對電氣設(shè)備外殼的防護(hù)等級作了具體規(guī)定。防腐電氣產(chǎn)品應(yīng)選擇合適的外殼防護(hù)等級。
小型電氣產(chǎn)品常選用較高的防護(hù)等級，一般不低于于IP53，常用的有IP54、IP55、IP65。
對于大型開關(guān)柜(箱)之類的產(chǎn)品，要考慮多種因素，如設(shè)備的散熱、便于維護(hù)、密封工藝、經(jīng)濟(jì)性等。故目前防腐電氣產(chǎn)品仍以IP54、IP55為主。
正確選擇防腐材料。選擇防腐材料是重要的防護(hù)技術(shù)措施。腐蝕介質(zhì)各類繁多，材料的品種性能又是千差萬別，因此必須認(rèn)真選擇。例如，電機(jī)外殼采用鑄件還是鋼板結(jié)構(gòu);電器和成套裝置外殼采用金屬還是工程塑料;載流導(dǎo)體采用銅材還是鋁材;連接零部件采用低碳不銹鋼，還是碳鋼被覆尼龍塑料;兩種金屬連接時，如何避免形成電偶而不使陽極金屬腐蝕等等。必須注意兼顧設(shè)備本身的性能和結(jié)構(gòu)要求、環(huán)境中腐蝕性介質(zhì)對材質(zhì)的要求，以及場所中電氣產(chǎn)品的防爆要求。如在氨氣或鹽酸氣體的環(huán)境中鋁是穩(wěn)定的，鋁合金作為防腐燈具和防爆防腐控制箱的外殼材料，運(yùn)行效果良好。近年來國內(nèi)許多防爆電器生產(chǎn)企業(yè)開始普遍采用工程塑料制作防爆電器外殼，以滿足防腐要求。
合理設(shè)計產(chǎn)品外形。防腐電氣產(chǎn)品的外形設(shè)計要求考慮不易積灰和積水，產(chǎn)品接線盒內(nèi)要適當(dāng)放大爬電距離和電氣間隙。外殼的頂部好設(shè)計為稍微上凸的形式，接縫及連接處也不得設(shè)置在外殼頂部，戶外電氣產(chǎn)品需加裝遮陽的防水罩，以提高其防護(hù)性能。
合理選擇金屬表面涂鍍工藝。為了保護(hù)電氣產(chǎn)品金屬構(gòu)件表面免遭腐蝕，一般采用表面涂漆和金屬涂層來控制腐蝕。漆膜和鍍層的邊角不均勻覆蓋和疵點(diǎn)裂縫等工藝缺陷是引起腐蝕的主要原因。目前，國內(nèi)廣泛采用的環(huán)氧粉末靜電噴涂熱因工藝和合金電鍍工藝是有效的防腐措施，如果在各類戶內(nèi)使用的電氣產(chǎn)品的金屬外殼表面噴涂環(huán)氧粉末防護(hù)層，由于環(huán)氧粉末涂層具有優(yōu)良的機(jī)械強(qiáng)度和耐化學(xué)腐蝕性能，且涂層較厚，在強(qiáng)腐蝕環(huán)境下使用效果極佳。試驗(yàn)表明，電機(jī)外風(fēng)罩若采用油漆涂層，在強(qiáng)腐蝕環(huán)境使用，一般幾個月或一年就需更換，而使用環(huán)氧粉末涂敷的外風(fēng)罩在相同環(huán)境下使用10年也沒有問題。
增設(shè)防凝露措施?？諝庵械乃魵夂颗c氣溫有密切關(guān)系，在密封的電氣設(shè)備外殼內(nèi)，特別是在密封的高壓電氣設(shè)備和密封的空間內(nèi)，由于內(nèi)部溫度驟然低于外部環(huán)境溫度，而容易使內(nèi)部的水蒸氣冷凝成水珠，并粘附在外殼內(nèi)壁和絕緣上，使絕緣水平下降，產(chǎn)生電氣短路。因此，對中、大型電工產(chǎn)品應(yīng)在封閉的空間內(nèi)裝加熱器，以防停機(jī)時受潮。
電氣設(shè)備腐蝕在石化企業(yè)普遍存在，給我國石化企業(yè)安全生產(chǎn)帶來巨大威脅，造成非常嚴(yán)重直接、間接損失。因此，企業(yè)要高度重視電氣設(shè)備的防腐問題，采取合理設(shè)計密封結(jié)構(gòu)、正確選擇外殼的防護(hù)等級、正確選擇防腐材料、合理選擇金屬表面涂鍍工藝等諸方面入手，提高防腐的效果，降低因防腐措施不到位引起設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)劣化，減少各類事故隱患，進(jìn)而保障企業(yè)的安全生產(chǎn)。
