外壳耐压试验之压力重叠技术探讨

在进行防爆电气设备的外壳耐压试验时，会不可避免的接触到一个现象，那就是压力重叠。压力重叠，在GB/T 3836.2-2021中的解释为：由于在外壳的一个空腔或间隔内被预压的气体混合物点燃时呈现的状态。

标准中提到了“预压”，那预压是怎么产生的呢？在爆炸气体混合物被点燃后，将产生火焰和冲击波。如对甲烷来说，火焰传播速度0.338m/s，冲击波的速度为330m/s，氢气火焰传播速度为2.58m/s，冲击波速度高达280m/s；乙烯火焰传播速度为0.683m/s，冲击波速度700m/s。因此，当火焰还未传播到时，气体混合物已经收到冲击波的影响产生预压，从而导致压力重叠现场的产生。

对于外壳耐压试验来说，GB/T 3836.2-2021中认定下列情形时假设存在压力重叠：

• 当进行一组具有相同配置的试验时获得的压力值，其中一个压力值与另外的压力值之间的比例偏离≥1.5；
• 压力上升时间小于5ms。图1和图2提供了如何考虑压力上升时间的指南。参考这两幅图时，压力上升时间基于在最大压力上升速率处经过的时间。通常是最大压力10%和90%之间经过的时间。实际的波形有时呈现如图1所示的规则形状，或如图2所示的不规则形状。当测定压力上升时间，排除如图2波形中开始处所示的平稳期。

通常情况下，出现压力重叠的原因可能有：

• 点火前试验气体存在初始压力。
• 试品内部存在死角,部分空间气体置换不足。
• 试品通气口、点火、测试点位置对爆炸压力测试的影响。
• 外壳结构的影响。

对于生产厂家而言，需要重点关注压力重叠可能产生的原因以及可能产生危害，在防爆电气设计中加以避免。对于检验人员而言，需要重点关注压力重叠的具体现象，当出现压力重叠时，GB/T 3836.2-2021中规定，对于ⅡB类电气设备，如出现压力重叠，应采用规定的相应级别的每种气体至少进行5次试验。接着还应采用(24+1)%的氢气/甲烷(85/15)的混合物至少重复5次试验。