机械火花点燃性能试验优化

1.试验导则

在进行固体材料的机械火花点燃爆炸性气体-空气混合物的试验时，试验人员都必须遵循这样的原则：

不管是下列的任何试验，试验都必须尽可能地模拟材料的实际应用工况进行。实际应用工况包括：机械火花是碰撞产生的、摩擦产生的还是二者混合产生的，材料的材质、硬度、形状、表面状态，可能的碰撞（摩擦）角度、速度、能量，碰撞（摩擦）和被碰撞（摩擦）的顺序，等等。

由于机械火花点燃爆炸性气体-空气混合物的再现性不令人满意，因而，试验人员应该根据实际应用工况有针对性地选择下述的自由落体试验法、旋转摩擦试验法还是高速冲击试验法中的一项或者几项。

由于机械火花点燃爆炸性气体-空气混合物的或然率不如电气火花点燃时那样高，而且随机性大、再现性小，因而，试验人员可以根据实际应用工况对试验施加1.0～1.5倍的安全系数。

2.试验用气体混合物

根据机械火花点燃爆炸性气体-空气混合物的机理，在进行机械火花点燃试验时，试验人员可以采用以下的爆炸性气体-空气混合物。

（1）在进行容易氧化的材料试验时

●对于Ⅰ类和ⅡA级设备，甲烷，5.5%～6.5%（体积比）。

●对于ⅡB级和ⅡC级设备，氢气，10%～13%（体积比）。

（2）在进行难以氧化的材料和铝-生锈钢试验时

●对于Ⅰ类和ⅡA级设备，甲烷，6.5%～7.5%（体积比）。

●对于ⅡB级和ⅡC级设备，氢气，17%～20%（体积比）。

3.试验方法与合格判据

（1）自由落体试验法

在进行自由落体试验时，试验人员应该在落下重物试验台（图2.12）上模拟机械火花的产生过程。

试验人员应该根据实际情况确定落下重物的质量、重物落下的高度以及其他的指标。

重物落下高度是这项试验的重要参数；它涉及碰撞发生瞬间落下重物与被碰撞物之间的相对位移速度。试验人员可以将估计的实际落下高度施加1.5倍安全系数的高度作为试验时重物落下高度。

在试验时，试验人员可以调节被冲击试验板的角度来获取产生激烈火花的状态，通常情况下，冲击角α=45°～55°；调节被冲击试验板的位置，使每一次碰撞都落在新的点上。

落下重物的材料、被冲击试验板的材料应该尽可能地和实际情况相一致。

对于容易氧化的材料进行试验时，10次试验没有发生1次点燃，或者，在混合物中富氧（25±0.5）%的情况下，32次试验只发生不超过8次点燃，便可以认为被试材料的机械火花是安全的。

对于难以氧化的材料进行试验时，在对落下高度施加1.5倍安全系数的情况下，32次试验没有发生1次点燃，便可以认为被试材料的机械火花是安全的。

（2）旋转摩擦试验法

旋转摩擦试验分为以下两种方法。这两种方法都是模拟实际生产过程中可能发生的碰撞摩擦工况。

1）快速交替式碰撞摩擦(www.xing528.com)

在进行快速交替式碰撞摩擦时，试验装置的旋转部分应该能够不连续地安装上被试材料的试验样品（图2.13），摩擦板上安装的是另一种试验材料。

图2.12 自由落体试验装置示意图

1—落下重物 2—纸膜 3—爆炸试验罐 4—可以调节角度的试验板 α—冲击角　h—重物落下高度

在进行这种试验时，试验次数是由旋转部分安装试样的多少确定的。

2）连续间断式摩擦

在进行连续间断式摩擦时，试验装置的旋转部分应该能够连续地安装上被试材料的试验样品（图2.14），摩擦板上安装的是另一种试验材料。

图2.13　快速交替式碰撞摩擦试验装置示意图

1—爆炸试验罐　2—安装被试样品的旋转部分 3—摩擦板　4—试样1　5—试样2 D—摩擦板垂直进给方向

图2.14　连续间断式摩擦试验装置示意图

1—爆炸试验罐　2—试样1　3—摩擦板 4—安装被试样品的旋转部分　5—试样2 D—摩擦板垂直进给方向

在进行这种试验时，通常认为，试验样品相对滑动0.5m被认为是1次试验。而且，每两次试验之间应该间隔10s。

在试验时，试验人员应该根据实际可能发生的旋转速度，施加1.5倍的安全系数，作为试验时旋转部分的旋转速度。

试样之间的接触压力应该以能够产生激烈的机械火花时的压力为最佳接触压力。试验人员应该预先调整这个压力。

对于容易氧化的材料进行试验时，1600次试验没有发生1次点燃，或者，在混合物中富氧（25±0.5）%的情况下，32次试验只发生不超过8次点燃，便可以认为被试材料的机械火花是安全的。

对于难以氧化的材料进行试验时，1600次试验没有发生1次点燃，便可以认为被试材料的机械火花是安全的。

（3）高速冲击试验法

高速冲击试验仅仅是供试验人员参考的一种试验方法，用以考核高速飞行的物体撞击时可能引起的点燃。

在试验时，试验人员应该使用试验材料制成弹丸，用步枪或类似装置发射，高速撞击试验板（另一种试验材料）。

在40次试验中没有发生1次点燃，便可以认为被试材料符合要求。

4.试验室声明

由于机械火花点燃爆炸性气体-空气混合物试验结果的不稳定性和使用环境的不确定性，因而，实验室在签发试验报告时应该声明，本次试验合格的材料仅适于委托试验方提供的材料使用环境中使用。