GB/T 3836.2—2021 隔爆型"d"逐章深度解读

隔爆型专用术语表

条款号	术语	英文	核心含义
4.1	隔爆外壳	flameproof enclosure	能承受内部爆炸压力且阻止传爆的外壳
4.2	间隙（隔爆间隙）	gap (i)	接合面相对表面间的距离——隔爆的核心参数
4.3	接合面宽度	flamepath length (L)	从隔爆外壳内部到外部的接合面最小长度
4.4	火焰通路	flamepath	内部火焰向外传播的路径（经接合面冷却）
4.5	压力重叠	pressure piling	由于在外壳的一个空腔或间隔内发生点燃，造成另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（→ 专节解读）
4.6	容积	volume (V)	空腔净容积——决定试验压力和间隙值
4.7	爆炸压力	explosion pressure	内部可燃混合物点燃后产生的最大压力
4.8	参考压力	reference pressure (p_ref)	三种浓度下测得的最大爆炸压力（设计依据）

5.1 隔爆原理简述

当外壳内部发生爆炸时：

1. 外壳强度足以承受爆炸压力而不损坏或不永久变形
2. 接合面（法兰、轴封、螺纹等）的间隙 i足够小 → 爆炸产物通过时被冷却到低于点燃温度
3. 接合面宽度 L足够长 → 提供足够的冷却路径长度

5.2 外壳设计基本原则

• 强度优先：外壳必须通过静压试验和/或过压试验（详见第10章）
• 避免压力重叠：尽量减少内部空腔数量；多个空腔之间应有足够大的通道防止压力叠加
• 接合面加工质量：表面粗糙度直接影响有效间隙——一般要求 Ra ≤ 6.3 μm（平面接合面）
• 透明件：如需观察窗，必须同时满足隔爆接合面要求（见第6章）

5.3 外壳容积与试验压力的关系

容积 V	I 类（矿用）参考压力	IIA 参考压力	IIB 参考压力	IIC 参考压力
V ≤ 10 cm³	10 bar	10 bar	12 bar	15 bar
10 < V ≤ 500 cm³	10 bar	10 bar	15 bar	18 bar
V > 500 cm³	10 bar	12 bar	15 bar	20 bar

6.1 非金属材料要求

项目	要求	原因
热稳定性	球压试验 ≥ 125°C（或更高按温度组别）	高温下不软化变形导致间隙增大
阻燃性	阻燃等级明确（V-0/V-1/V-2）	内部点燃时不助燃
抗老化	热老化试验（1000h）+ UV 老化（户外）	长期使用性能不退化
表面电阻	≤ 1 GΩ（防静电）	防止静电积聚放电引燃
轻合金成分	Mg 含量限制（Ti ≤ 0.1% 时 Mg ≤ 6%）	防止摩擦火花

6.2 透明件（观察窗）的特殊要求

• 材料：钢化玻璃、高聚碳酸酯等，须通过冲击试验和热剧变试验
• 安装方式：必须满足隔爆接合面要求（不能仅靠胶粘）
• 透光率：使用过程中不应显著降低
• 如果透明件本身构成隔爆接合面的一部分，其配合尺寸必须符合间隙/宽度表

隔爆外壳的紧固件要求比通用要求更严格——因为紧固失效直接导致隔爆能力丧失：

7.1 紧固件基本规则

1. 螺钉公称直径 ≥ M6（在特殊情况下允许 M4~M5 但必须有可靠的防松措施）
2. 内六角圆柱头螺钉（杯头）禁止作为唯一紧固方式——除非有专门的防松结构
3. 紧固孔不应穿透到外壳空腔内（形成非隔爆通路）
4. 必须有可靠的防松措施：弹簧垫圈、锁紧螺母、螺纹胶（厌氧胶）、钢丝螺套等
5. 螺栓/螺孔配合等级不低于 H13/h12

7.2 特殊紧固方式

方式	适用场景	额外要求
螺纹紧固	端盖、法兰连接	啮合扣数满足要求；防松可靠
销钉定位	防止转动/错位	不能作为承力紧固件
铆接	永久性连接	铆接后不可拆卸；检查是否开裂
粘接	辅助密封	不能作为唯一紧固手段

8.1 接合面的五种基本类型

类型	示意图描述	典型应用	特点
平面式	两个平行平面贴合	法兰连接、箱体端盖	最常用，加工简单
圆筒式（止口）	轴与孔的圆柱配合	轴承座、转轴、操作杆	旋转部件必需
螺纹式	内外螺纹旋合	灯座、电缆引入管、堵头	自密封性好
迷宫/锯齿式	多重曲折路径	大型法兰、高压设备	增加冷却路径
复合式	上述两种以上组合	复杂外壳	最优但加工成本高

8.2 平面接合面的间隙 i 与宽度 L（完整查表）

表2 — I、IIA 和 IIB 类外壳接合面最小宽度 L 与最大间隙 i（源自 GB/T 3836.2—2021 表2，物理页 11）

注：表中部分数值引入了新标准（相对于旧版 GB 3836.2—1983）的更小间隙 L 或更大间隙值；这些数值基于美国 ANSI/UL 1203 中列出的 I 类段隔爆间隙。

表3 — IIC 类外壳接合面最小宽度 L 与最大间隙 i（源自 GB/T 3836.2—2021 表3，物理页 12）

^a 只有符合 5.2.7 的要求时，才允许乙炔和空气爆炸性混合物采用平面接合面。
^b 如果 f ≤ 0.5 mm，则圆筒部分的最大间隙可增大到 0.20 mm。
^c 如果 f < 0.5 mm，则圆筒部分的最大间隙可增大到 0.25 mm。

8.3 圆筒形接合面（止口/轴封）的要求

参数	IIA	IIB	IIC	说明
径向间隙 i_d	0.30 mm	0.20 mm	0.10 mm	直径方向总间隙
最小接合面宽度 L	6 mm	9.5 mm	12.5 mm	轴向最小长度
最小啮合长度（螺纹）	5 扣	5 扣	6 扣	螺纹接合面

8.4 螺纹接合面的特殊规定

• 螺纹精度：公制螺纹 6H/6g 或更高精度
• 啮合扣数：≥ 6 扣（IIC 要求更严）；对于小于 M8 的螺纹，至少 6 扣完整啮合
• 螺纹形状：应采用公制螺纹或惠氏螺纹（不允许自攻螺纹作为隔爆接合面）
• 配合等级：螺纹配合后最大间隙不超过该气体分组对应的 i 值

8.5 接合面上的孔（4 种典型示例）

接合面上不可避免地需要加工螺栓孔、定位孔、销钉孔等。GB/T 3836.2 在 5.2.4 节给出了 4 种典型示例（标准图 3~图 6），核心要求是 孔到外壳边缘的距离 l 必须满足间隙/宽度的整体要求——孔削弱了接合面，L 要从最不利路径算起。

4 种示例要点：

• 图 3 / 图 4：平面接合面上的孔（通孔和盲孔两种基本形式），最常见于法兰端盖
• 图 5：平面接合面上的台阶孔（用于安装嵌入式螺栓）
• 图 6：止口接合面上的孔（i 值最严：IIA ≤ 0.20 mm / IIB ≤ 0.15 mm / IIC ≤ 0.10 mm）

8.6 止口接合面上的孔（孔只计平面接合面）

当止口接合面上需要加工孔时，距离 l 的起点是 "外壳内侧"，而不是孔的物理边缘（见 5.2.4.5）。标准图 7 和图 8 分别表示孔位于外壳外侧/内侧时的 l 计算方法。

8.7 锥形接合面 / 圆弧面接合面（特殊几何）

GB/T 3836.2 第 5.2.5 和 5.2.6 节分别规定了锥形接合面和圆弧面接合面。这两类接合面没有标准剖面图，仅以文字规定要点：

• 锥形接合面（5.2.5）：接合面的宽度和垂直接合面间隙应符合表 2、表 3 相应值；间隙在锥面部分应均匀；对于 II C 类设备，锥角不应超过 5°。
• 圆弧面接合面（5.2.6）：在两部分之间不应存在有意造成的间隙；接合面宽度应符合表 2 要求；II C 类不准许使用圆弧面接合面（避免应力集中导致传爆）。

9.1 联锁装置

• 带电开盖联锁：当设备运行时无法打开盖子（或打开时自动断电）
• 联锁装置本身也必须是防爆型的（通常用 Ex e 或 Ex m 保护联锁触点）
• 联锁失效时应能通过专用工具才能解锁（防止被轻易旁路）

9.2 紧急断开

对于需要经常开启的大型隔爆外壳，应设置紧急断电开关，确保开门前电源已切断。

9.3 呼吸/排水装置

• 隔爆外壳如需呼吸阀或排水阀，这些装置本身必须是隔爆型的
• 排水通道不应成为直接的火焰通路

10.1 试验项目总览

序号	试验项目	目的	判定准则
1	静压试验	验证外壳耐压强度	施加 1.5 倍参考压力，保压 10~60s，无变形/渗漏
2	过压试验（爆炸法）	模拟真实爆炸工况	内部引爆后外壳不损坏、不传爆
3	不传爆试验	验证接合面有效性	外部混合物不被内部爆炸点燃
4	冲击试验	机械强度	I 类 7J / II/III 类 4J，无裂纹/变形
5	热剧变试验	透明件可靠性	50°C 温差循环，不破裂
6	绝缘介电强度	电气绝缘	工频耐压通过

10.2 静压试验详解

• 试验介质：水、油或空气（水/油更易观察泄漏）
• 试验压力：参考压力 × 1.5（但不低于特定最小值）
• 保压时间：水/油 ≥ 60 s；空气 ≥ 10 s
• 合格判据：无可见变形、无泄漏、无破裂

10.3 过压试验（内部引爆）详解

• 在外壳内部充入爆炸性混合物并引爆
• 测量内部爆炸压力（确认不超过设计预期）
• 检查外部是否有"传爆"迹象（外部引燃或外壳损坏）
• 每种气体分组（IIA/IIB/IIC）都要分别测试

11.1 IIB 的特殊性

IIB 代表乙烯级别的爆炸性气体（MESG 0.5~0.9 mm），比 IIA 严格但比 IIC 宽松。然而当 IIB 设备可能接触到氢气（H₂）时，需要满足额外的特殊要求：

11.2 "IIB + H₂" 标志的含义

• 标有 Ex d IIB + H₂ 的设备表示：基础按 IIB 设计，但额外通过了氢气相关测试
• 氢气的 MESG = 0.28 mm，MICR = 0.28，实际上接近 IIC 级别
• 因此 IIB + H₂ 的某些参数要求会向 IIC 靠拢

11.3 IIB + H₂ 的附加要求

项目	普通 IIB	IIB + H₂
最大间隙 i	按 IIB 表	部分情况下按 IIC 表或中间值
参考压力	15 bar（典型）	可能提高到 18 bar
试验气体	乙烯/丙烷混合物	增加氢气试验

12.1 为什么 IIC 最严格？

IIC 代表氢气、乙炔、二硫化碳等最易点燃的气体：

• 氢气：MESG 仅 0.28 mm，点燃能量极低（0.019 mJ）
• 乙炔：除易燃外还有分解爆炸风险（压力 > 1.5 bar 时）
• 二硫化碳：自燃温度极低（< 100°C）

12.2 IIC 的特殊设计要求

项目	IIC 要求	vs IIB 差异
最大间隙 i	≤ 0.10 mm（小容积）	IIB 可达 0.20 mm
接合面宽度 L	≥ 12.5 mm（圆筒）	IIB 可为 9.5 mm
螺纹啮合	≥ 6 扣完整	IIB 可为 5 扣
参考压力	15~20 bar	IIB 为 12~15 bar
外壳强度	壁厚更大 / 加强筋更多	同容积下 IIC 更厚重
表面粗糙度	Ra ≤ 3.2 μm（推荐）	IIB 允许 Ra 6.3 μm

12.3 乙炔分解爆炸的特殊处理

12.4 IIC 常见应用场景

• 电解车间（氢气产生）
• 乙炔气瓶储存/充装区
• 喷漆室（含溶剂挥发 + 可能的氢气）
• 半导体/光伏行业（多种化学品并存）
• 实验室（不确定气体成分时按最严选 IIC）

🔨 交互演示：压力重叠是如何发生的

点击下方按钮切换「隔离」和「联通」两种方案，观察爆炸时两腔的压力变化差异。

🔎 上方为交互式动画演示，可重复播放。数据示意值仅供理解原理，非标准规定值。

一、原理：为什么两个腔连在一起会"炸得更猛"？

翻译成工程语言，分三步走：

1. 预压缩阶段：腔 A 发生爆炸 → 爆炸波通过联通孔冲入腔 B → 腔 B 内的气体被预先压缩（还没点燃，但压力已经升高了）
2. 二次点燃阶段：火焰前锋也通过联通孔进入腔 B → 点燃了已经被预压的混合气体
3. 超压爆发：预压后的气体点燃 → 爆炸压力呈非线性叠加（不是 1+1=2，而是可能达到正常压力的 3~8 倍）

二、标准怎么测？15.2.2.4 试验要求逐条解读

压力重叠主要影响 ⅡB 类设备（丙烷/乙烯环境）。标准第 15.2.2.4 条 规定了完整的试验方法：

标准原图：两种典型的压力波形对比

三、设计与认证避坑指南

四、快速自查卡

自查问题	如果是 → 行动
外壳内部是否有 ≥ 2 个空腔？	→ 进入压力重叠风险评估
空腔之间是否有通孔/缝隙 > 1 mm²？	→ 视为联通，按多腔处理
设备类别是否为 ⅡB？	→ 型式试验必须包含 15.2.2.4
能否改为一整个空腔？	→ 最佳方案，从根本上消除
如果不能合并，能否完全隔离？	→ 用实体隔板封死所有通路
如果必须联通，通道够大吗？	→ 参考 Ch5 通则"足够大的通道"

13.1 出厂必检项目（每台 100%）

1. 外观检查：铸件无裂纹、表面涂层完好、标志清晰
2. 尺寸检查：关键接合面间隙抽检（使用塞尺）
3. 水压试验（降压版）：通常为型式试验压力的 80%~100%，保压时间缩短
4. 绝缘电阻测定：≥ 规定最小值（通常 ≥ 1 MΩ）
5. 通电功能测试：正常运行无误

13.2 现场安装后检查

• 电缆引入正确、密封可靠
• 所有紧固件已拧紧到位（建议使用扭矩扳手）
• 多余入口已封堵
• 接地连接可靠
• "X" 条件（如有）已被遵守

14.1 第一步：确定设计压力 p（参考压力 P_ref）

参考压力由爆炸压力测定（标准 15.2.2）给出：在外壳内充入对应类别的爆炸性混合物并点火，测得的压力波形经 5 kHz（1±10%） 三点低通滤波平滑后，取多次试验的最大平滑压力作为 P_ref。无法测定参考压力的小型设备，直接采用下表基准。

表 8　小型设备的相应压力（GB/T 3836.2—2021 表 8）
容积 V	类别	压力 / kPa
≤ 10 cm³ a	I、IIA、IIB、IIC	1 000
> 10 cm³	I	1 000
> 10 cm³	IIA、IIB	1 500
> 10 cm³	IIC	2 000

a　V ≤ 10 cm³ 这一档仅适用于焊接结构。
b　预期用于 -20 ℃ 以下环境温度的设备，上述压力须按下表系数增加。

表 7　降低环境条件的系数（GB/T 3836.2—2021 表 7）
最低环境温度 Ta,min	试验系数
≥ -20 ℃	1.0
≥ -30 ℃	1.37
≥ -40 ℃	1.45
≥ -50 ℃	1.53
≥ -60 ℃	1.62

14.2 第二步：按容积 V 与类别查 L 与 i

表 2　I、IIA、IIB 类 — 平面接合面、圆筒形接合面或止口接合面

单位：mm，均为最大间隙 i。「—」表示该宽度不适用于此容积区间。
注意：表 2 中另有「滑动轴承」「旋转电机转轴／滚动轴承接合面」两组独立数值（例如滑动轴承 L=25 时为 0.50/0.40/0.30），不可与上方主表混用——这是最常见的抄表错误。

表 3　IIC 类（节选关键行）

b　若 f < 0.5 mm，圆筒部分最大间隙可增大到 0.20 mm。
c　若 f < 0.5 mm，圆筒部分最大间隙可增大到 0.25 mm。
d　滚动轴承行：仅适用于带滚动轴承的旋转电机轴承压盖圆筒接合面（GB/T 3836.2—2021 表3）。IIC 类选型请务必以标准原文表 3 为准。

14.3 第三步：矩形外壳壁厚计算

矩形隔爆外壳的壁板可简化为四边固定、受均布载荷的矩形薄板，最大应力出现在板中心。按弹性小挠度理论：

应力系数 C
a / b	1.0	1.1	1.2	1.3	1.4	1.5	≥ 1.6
C	0.1374	0.1602	0.1812	0.1968	0.2100	0.2208	0.2208

14.4 圆筒形外壳壁厚计算

焊接方式	100% 无损探伤	局部无损探伤	不做无损探伤
双面对接焊	1.0	0.9	0.7
单面对接焊（有垫板）	0.9	0.8	0.7
单面对接焊（无垫板）	0.75	0.7	0.6

14.5 加强筋：把大面板切成近正方形

对比项	焊接加筋	机加工预留（压铸／铸造一体）
适用壳体	钢板焊接、不锈钢焊接	压铸铝、铸铝、铸铁
成型方式	筋板焊接固定于壳体内壁	模具预留，与壳体一次铸造成型
筋高范围	壁厚的 3~5 倍	壁厚的 2~4 倍
优点	灵活可变，适合非标大尺寸壳体	整体性好、无焊缝、外观整洁
缺点	存在焊接变形与焊缝缺陷风险	模具成本高、修改困难
适用批量	单件、小批量、非标定制	中大型批量、标准化产品

焊接加筋要点：筋板宽度取壁厚的 3~5 倍、厚度取壁厚的 1.0~1.5 倍；纵横交错布置，把面板分割成 a/b ≤ 1.5 的区块；筋板与壳体须连续焊，点焊在爆炸压力下易脱开；重要筋板建议做渗透检测（PT）；焊后须校平或去应力。

压铸／铸造加筋要点：筋与壁厚均匀过渡，避免截面突变造成缩孔、裂纹；筋根圆角 R ≥ 2 mm 防应力集中；压铸工艺中筋厚不宜超过壁厚的 0.8 倍以防缩松；布置须利于充型与脱模，避免深腔、倒扣；铸后可用 CNC 精加工保证接合面平面度。

14.6 承压能力核算（反向验证）

1. 确定试验压力：过压型式试验（静压法）= 1.5 × P_ref；不做例行试验的外壳 = 4 × P_ref；以批量试验代替例行试验的外壳 = 3 × P_ref；小型设备按表 8。
2. 反算壁板最大应力 σ_max：把试验压力代入 14.3 / 14.4 公式反算。
3. 强度校核：σ_max ≤ [σ] = σ_s / n（n 为安全系数）。
4. 变形校核：最大挠度 ≤ 允许值，一般不超过短边的 1/200。
5. 焊缝校核：焊接结构须单独校核焊缝强度（焊缝系数 φ 已计入壁厚公式）。

14.7 静压（过压）试验：七步闭环

1. 连接管路　水压试验机出口与外壳试压口连接
2. 充液排气　缓慢注入介质，至排气口连续流出后关闭
3. 缓慢升压　以均匀速率升至规定试验压力（1.5 × P_ref）
4. 保压观察　保压时间不少于 10 s，观察压力表是否稳定
5. 外观检查　检查有无渗漏、变形、焊缝开裂
6. 缓慢卸压　确认无异常后缓慢卸压，禁止快速泄压
7. 拆检测量　拆卸后复测接合面间隙有无永久性增大

对比项	型式试验（过压）	例行试验
目的	验证设计是否符合标准	确保每台隔爆外壳合格
样品	代表性样品（通常 2 件）	逐台，或满足免检条件
压力（静压法）	1.5 × Pref，不做例行则 4 倍，批量替例行则 3 倍	1.5 × Pref
动压法	可替代静压法；IIC 类每种气体 3 次	可按 15.2.3 方法二执行
焊接结构	—	含焊接结构的外壳必须做例行静压

免做例行过压试验的条件（16.2，不含焊接结构的外壳）：容积 ≤ 10 cm³；或容积 > 10 cm³ 且已按 4 倍参考压力的静压完成规定的型式试验。

14.8 七类常见不合格项（避坑清单）

14.9 外壳材质的硬门槛（GB/T 3836.1—2021 第 8 章）

这一节常被设计端忽略，却是方案阶段就必须锁定的前提——材质成分不达标，后面所有壁厚与间隙计算都白做。

A. 接合面间隙快速查询（常温，简化值）

接合面类型	IIA (mm)	IIB (mm)	IIC (mm)
平面法兰（V≤100cm³）	i ≤ 0.30	i ≤ 0.20	i ≤ 0.10
圆筒形（止口）	i ≤ 0.30, L ≥ 6	i ≤ 0.20, L ≥ 9.5	i ≤ 0.10, L ≥ 12.5
螺纹接合面	≥ 5 扣	≥ 5 扣	≥ 6 扣

* 精确值请以 GB/T 3836.2 原文表 1~表 4 及容积修正系数为准

B. 隔爆认证送检文件清单

文件	要点提示
总装配图	标注所有接合面尺寸（i/L）、容积 V、材质
零件图	接合面零件的公差、粗糙度、硬度
计算书	强度校核（壁厚/加强筋）、间隙计算
说明书	安装/维护/限制条件（X 条件）
BOM 表	非金属材料证明、紧固件规格

#	差异项	GB/T 3836.2	IEC 60079-1	影响
1	I 类矿用设备冲击能量	7 J	4 J	⚠️ 高
2	煤尘表面温度上限	150°C	无此硬限	⚠️ 高
3	引用标准体系	GB 系列	EN/ISO 系列	💡 低
4	试验报告格式	CNEx 格式	各机构自定	💡 低
5	电缆引入装置	补充了国内常用型号	以欧洲型号为主	💡 低

送检前自查	要点
✅ 接合面	间隙 i 符合气体分组表；宽度 L 足够；粗糙度达标
✅ 紧固件	≥M6；有防松；孔不穿壳；无裸露杯头
✅ 强度	计算书齐全；壁厚/加强筋合理；通过静压预估
✅ 材料	塑料件防静电；轻合金成分合规
✅ 透明件	钢化玻璃/PC；热剧变试验通过
✅ 标志	Ex d IIB/IIC T× Gb/Gc 正确；证书号齐全