靜電放電現(xiàn)象是一種常見(jiàn)的物理現(xiàn)象,大量地存在于我們的日常生活中,由于靜電放電過(guò)程中,伴隨著能量的釋放,當(dāng)能量足夠大時(shí),會(huì)引起可燃性環(huán)境的點(diǎn)燃或爆炸,因此在GB25285.1列出的13種點(diǎn)燃源中,靜電也是一種主要的點(diǎn)燃源。防爆層面來(lái)說(shuō)有必要引起足夠的重視并加以控制。
靜電的產(chǎn)生
產(chǎn)生靜電主要有兩種方式,一種是摩擦起電。兩個(gè)物體發(fā)生接觸位置相對(duì)移動(dòng)或分離時(shí),一個(gè)物體上的電子脫離原子核的束縛而跑到另一個(gè)物體上,該物體就顯示出正電,如果是絕緣材料,產(chǎn)生的電荷不能傳導(dǎo)或被中和,幾乎只能停留在產(chǎn)生的地方,大量的電荷積聚在物體表面,當(dāng)遇到電位不同的導(dǎo)體時(shí),就會(huì)迅速轉(zhuǎn)移,形成放電現(xiàn)象。產(chǎn)生靜電的物體,不僅僅是固體,高速流動(dòng)的液體、粉末也能產(chǎn)生靜電。
另一種產(chǎn)生靜電的方式,是感應(yīng)起電,例如,物體達(dá)到高電勢(shì),或由于處在電場(chǎng)中而攜帶電荷。不過(guò)這種由于需要高電勢(shì),不在防爆設(shè)備相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)探討中。
靜電的預(yù)防
為了避免電荷在表面的積聚,或者避免積聚到高的電位,應(yīng)當(dāng)采取有效的措施,防止電荷的積聚,或者盡快將電荷釋放,通??梢赃x用導(dǎo)電材料或加強(qiáng)接地的方式。在GB3836.1標(biāo)準(zhǔn)中提供了多種可供選擇的方式。
其中最常用的方式就是控制材料的表面電阻。這就要求能盡量準(zhǔn)確地測(cè)量出材料的表面電阻相關(guān)參數(shù)。
目前GB3836.1中是測(cè)量表面電阻值。
由于檢驗(yàn)手段進(jìn)步以及標(biāo)準(zhǔn)的更新不同步,各標(biāo)準(zhǔn)之間產(chǎn)生了一些差異,下面將簡(jiǎn)單比較各標(biāo)準(zhǔn)中表面電阻檢驗(yàn)的差異。
表面電阻的檢驗(yàn)
目前,國(guó)內(nèi)防爆產(chǎn)品涉及到表面電阻檢驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)為GB3836.1-2010,但防爆標(biāo)委會(huì)也在根據(jù)IEC標(biāo)準(zhǔn)更新的情況積極制修訂新的標(biāo)準(zhǔn),涉及到IEC60079-0:2017、IEC60079-32-2:2015。其中IEC60079-32-2 Electrostastic hazards-test是關(guān)于靜電危險(xiǎn)試驗(yàn)的專用標(biāo)準(zhǔn),該標(biāo)準(zhǔn)中包含了多種試驗(yàn)方法,其中表面電阻試驗(yàn)方法與GB3836.1中類似,但又有多處差異。
要求 |
GB3836.1-2010 |
IEC60079-0:2017 |
IEC60079-32-2:2015 |
環(huán)境 |
溫度(23±2)℃,濕度(50±5)% |
溫度(23±2)℃, 濕度(50±5)%或(30±5)% |
溫度(23±2)℃、 相對(duì)濕度(25±2)% |
樣品 |
外殼或矩形試件 |
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預(yù)處理 |
試件應(yīng)用蒸餾水擦凈,然后用異丙基乙醇(或其他任何能與水混合且不影響試樣或電極材料性能的溶劑)清洗,在干燥前再用蒸餾水清洗 |
試件應(yīng)用蒸餾水擦凈,然后用異丙基乙醇(或其他任何能與水混合且不影響試樣或電極材料性能的溶劑)清洗,在干燥前再用蒸餾水清洗 |
最好只用刷子清理表面; 但是如果表面上有手指印或其它臟污,并且表面上沒(méi)有采用特殊抗靜電劑,應(yīng)用2-丙醇(異丙醇)或其它不影響試驗(yàn)樣品材料的溶劑清潔試樣,然后在空氣中干燥 |
電極 |
導(dǎo)電漆, 寬度1±0.2mm, 長(zhǎng)度100±1m, 間距10±0.5mm |
導(dǎo)電漆, 寬度1±0.2mm, 長(zhǎng)度100±1m, 間距10±0.5mm |
a.柔軟的條狀橡膠導(dǎo)電電極安裝在帶有彈簧的金屬壓舌上; b.導(dǎo)電泡沫條安裝在絕緣支架上; c.銀漆(silver paint) 寬度≥1mm, 長(zhǎng)度100±1m, 間距10±0.5mm |
試驗(yàn)電壓 |
(500±10)V的直流電壓,(65±5)s |
(500±10)V的直流電壓,(65±5)s; (10±0.5)V的直流測(cè)量電壓,歷時(shí)(15±5)s; 電阻小于10M?,測(cè)量電壓應(yīng)增至(100±5)V,歷時(shí)(15±5)s |
如果電阻在1 MΩ和10 MΩ之間,應(yīng)在(15±5)s內(nèi)把測(cè)量電壓增至(100±5)V。 如果電阻在10 MΩ和100 MΩ之間,應(yīng)用(500±25)V 電壓測(cè)量,時(shí)間(65±5) s。如果表面電阻大于100 MΩ,電壓至少(500±25)V,最好是(1000±50)V,時(shí)間(65±5)s |
試驗(yàn)過(guò)程 |
表面電阻等于施加在電極間的直流電壓與流過(guò)兩極間的電流之比 |
表面電阻等于施加在電極間的直流電壓與流過(guò)兩極間的電流之比 |
在與預(yù)處理相同氣候條件下進(jìn)行試驗(yàn); 把試樣放置在表面電阻超過(guò)10 TΩ的絕緣墊上; 把電極放置在試樣表面上; 在電極上施加20 N的力(如果是涂漆電極則不需要); 對(duì)同一試樣在不同位置重復(fù)測(cè)量9 次,或者,如果試樣太小重復(fù)測(cè)量不可行,或者測(cè)量結(jié)果范圍在±10%之內(nèi),也可用另外的試樣重復(fù)測(cè)量。對(duì)于這種情況,可以減少測(cè)量次數(shù),但是應(yīng)不少于3 次試驗(yàn) |
合格判定 |
不大于109Ω |
在相對(duì)濕度(50+5)%下測(cè)量,不大于1GΩ; 在相對(duì)濕度(30+5)%下測(cè)量,不大于100GΩ |
取各次測(cè)量的幾何平均值 |
從上表中,我們可以清楚地發(fā)現(xiàn),IEC60079-32-2標(biāo)準(zhǔn)中的內(nèi)容相比另外兩個(gè)版本更加細(xì)致,測(cè)試要求也更多樣。主要有以下差異:
首先,測(cè)試環(huán)境要求比其它版本更苛刻,相對(duì)濕度需要控制在(25±2)%,這就要求檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)嚴(yán)格控制試驗(yàn)室的環(huán)境,必要時(shí)應(yīng)在環(huán)境試驗(yàn)箱內(nèi)進(jìn)行。
第二,樣品不再統(tǒng)一要求預(yù)先清洗,一般樣品用刷子清理表面即可,即使需要清理表面臟污,也應(yīng)避免溶劑影響材料性能。
第三,電極可以在三種型式中選擇,并且電極的寬度由1mm改為大于1mm,便于加工電極或涂漆,但要注意保持電極之間的距離要求。另外,涂漆電極的材料也由原來(lái)的導(dǎo)電漆(conducting paint)改為銀漆(silver paint)。另外,增加了兆歐表定期用已知電阻(1 MΩ~1 TΩ)進(jìn)行校準(zhǔn)的要求;還需要測(cè)量電極的壓力,如果電極達(dá)到最小電阻值時(shí)施加的力大于20 N,則應(yīng)用更柔軟的導(dǎo)電橡膠代替。雖然比GB3836.1增加了要求,但實(shí)際更利于檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)執(zhí)行。目前的導(dǎo)電漆涂電極的方式在實(shí)際操作中很不方便,需要提前涂電極,由于導(dǎo)電漆粘性大,涂出的電極很難滿足標(biāo)準(zhǔn)要求,而且漆也可能破壞材料的性能,影響結(jié)果。
第四,不同絕緣等級(jí)的材料,需要選擇不同的試驗(yàn)電壓,可以更加準(zhǔn)確地測(cè)量電阻的值;
第五,明確了試驗(yàn)過(guò)程,包括絕緣墊的要求、電極壓力、測(cè)量次數(shù)等。便于各試驗(yàn)機(jī)構(gòu)統(tǒng)一檢驗(yàn)要求。
最后,GB3836.1、IEC60079-0中均未明確測(cè)量次數(shù),IEC60079-32-2除了明確測(cè)量次數(shù),還規(guī)定取幾何平均值作為結(jié)果。
總結(jié)
隨著測(cè)量技術(shù)的進(jìn)步,標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)檢驗(yàn)的要求更加細(xì)化,即使是IEC6079-0:2017相對(duì)GB3836.1-2010(IEC60079-0:2007)也有明顯的變化,而IEC60079-32-2作為專門的靜電危險(xiǎn)試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn),其內(nèi)容更加詳細(xì),目前該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)的國(guó)標(biāo)也在制訂中,標(biāo)準(zhǔn)對(duì)檢驗(yàn)設(shè)備、設(shè)施有了更高的要求,檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)及時(shí)跟進(jìn),完善設(shè)備和檢驗(yàn)規(guī)程,以更好地開(kāi)展檢驗(yàn)。
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