隔爆型「d」设计指南：从隔爆接合面到出厂试验

建议阅读时间：25 分钟 导语：隔爆型是结构设计细节最多、认证翻车率最高的型式。本篇按设计流程整理 GB/T 3836.2-2021 的核心要求与工程实践：隔爆接合面参数怎么查、壁厚怎么算、多腔压力重叠怎么防、紧固件视窗转轴怎么做、试验压力体系怎么配，以及一张常见失爆错误清单。 对应标准：GB/T 3836.2-2021

⚠️ 本文为工程辅助参考资料，整理自公众号「防爆于未燃」原创的隔爆设计系列文章；所有参数以 GB/T 3836.2-2021 标准原文与防爆检验机构要求为准。

一、保护等级 da / db / dc

等级	EPL	适用	限制条件
da	Ma / Ga	仅便携式可燃气体探测器的催化式传感器	最大内部净容积 ≤5cm³；由 ia 级本安电路供电
db	Mb / Gb	绝大多数常规隔爆设备	——
dc	Gc	带电气开关触点的小型设备与 Ex 元件	内部净容积 ≤20cm³；额定电压 ≤690V、电流 ≤16A

标志必须写明保护等级，如 Ex db ⅡB T4 Gb。选型不要全部默认 da——0 区的 da 对结构、容积、元器件功率有额外约束，普通 1 区设备用 db 即可。

二、隔爆接合面：三参数 + 六类型

三个核心参数：接合面宽度 L（内部经接合面到外部的最短通路）、间隙 i（圆筒形为直径差 W=D−d）、表面粗糙度 Ra ≤6.3μm。

六种接合面类型：平面、止口（圆筒+平面组合）、圆筒形、锥形（ⅡC 锥角 ≤5°）、锯齿形（≥5 个完整啮合齿、齿距 ≥1.25mm、包角 60°±5°，仅限固定接合面）、螺纹接合面。

Ⅰ / ⅡA / ⅡB 类非螺纹接合面（GB/T 3836.2-2021 表 2）

最大间隙 i（mm），格式为 Ⅰ类/ⅡA/ⅡB：

宽度 L	V≤100cm³	100<V≤500	500<V≤2000	2000<V≤5750	V>5750
6mm	0.30/0.30/0.20	—	—	—	—
9.5mm	0.35/0.30/0.20	0.35/0.30/0.20	0.08/0.08/0.08	—/0.08/0.08	—/0.08/—
12.5mm	0.40/0.30/0.20	0.40/0.30/0.20	0.40/0.30/0.20	0.40/0.20/0.15	0.40/0.20/0.15
25mm	0.50/0.40/0.20	0.50/0.40/0.20	0.50/0.40/0.20	0.50/0.40/0.20	0.50/0.40/0.20

注意区分：表 2 同一页还有「旋转电机转轴接合面」的专用列（滑动轴承/滚动轴承），允许间隙比平面/圆筒/止口行宽（如 ⅡB 25mm 滑动轴承为 0.30/0.25/0.25/0.20/0.20），只适用于电机转轴，不能套用到箱盖法兰等静止接合面。2021 版把原「V>2000cm³」一栏细分为「20005750」两栏，大容积 ⅡA/ⅡB 的间隙要求比 2010 版收紧，套用旧版手册数据时要留意。

ⅡC 类平面接合面典型值（表 3）

宽度 L	V≤100cm³	100<V≤500	500<V≤2000	V>2000
6mm	0.10	—	—	—
9.5mm	0.10	0.10	—	—
15.8mm	0.10	0.10	0.04	—
25mm	0.10	0.10	0.04	0.04

乙炔环境特殊规定：平面接合面须同时满足 i ≤0.04mm、L ≥9.5mm、V ≤500cm³；只有符合 5.2.7 特殊要求的 ⅡC 类设备才能用于乙炔环境。

容积档位怎么算：容积为净容积；多腔有通孔连通的按总容积计算；处于档位边界时建议按高一档设计。灯具在未安装光源的状态下测定容积。

螺纹接合面

• 圆柱形螺纹：螺距 ≥0.7mm，啮合 ≥5 扣，啮合深度 ≥5mm（V≤100cm³）或 ≥8mm（V>100cm³）；公差 6g/6H 或更高。
• 锥形螺纹：符合 ANSI/ASME B1.20.1（NPT），啮合 ≥5 扣。

三、螺孔与紧固件

螺孔边缘至接合面边缘的距离（5.2.4 条）：L<12.5mm 时 l ≥6mm；12.5≤L<25mm 时 l ≥8mm；L≥25mm 时 l ≥9mm。

紧固件九条硬要求（第 11 章）：

• 11.1 从外侧装配的紧固件须符合 GB/T 3836.1 特殊紧固件要求；Ⅰ 类设备头部还须有护圈或沉孔。
• 11.2 不准许使用塑料或轻合金紧固件。
• 11.3 性能等级或屈服强度须在设备上标志（附录 F：8.8 级起常用）。
• 11.4 双头螺栓应熔焊或铆牢永久固定。
• 11.5 紧固件不应穿透外壳壁（除非构成隔爆接合面且不可分开）。
• 11.6 不穿透螺孔，孔底剩余壁厚 ≥ 螺栓直径的 1/3，最小 3mm。
• 11.7 螺栓不带垫圈拧入盲孔时，孔底至少保留一整扣裕量。
• 11.8 除引入装置外的开口须封堵保持隔爆性能。
• 11.9 螺纹式门或盖应另借助内六角紧定螺钉或等效方法固定。

工程经验：螺栓拧入深度钢件 ≥1 倍直径、铸铁/铜/铝件 ≥1.5 倍直径；同一接合面螺栓规格一致、间距一般 100~150mm、对角均匀紧固；弹簧垫圈压平即可。

四、外壳壁厚怎么算

设计压力：参考压力由动态爆炸试验测定（Ⅰ类甲烷、ⅡA 丙烷、ⅡB 乙烯、ⅡC 乙炔+氢气），取多次爆炸峰值最大值。小型设备无法测定时按基准试验压力：V≤10cm³ 全部 1000kPa；V>10cm³ 时 Ⅰ 类 1000kPa、ⅡA/ⅡB 1500kPa、ⅡC 2000kPa。

矩形壳体（薄板弹性小挠度理论）：δ = b·√(kCp/σT)，安全系数 k 一般取 1.3~1.5；应力系数 C 随长宽比 a/b 增大，1.0→0.1374，≥1.6→0.2208（封顶）。大面板必须加加强筋，分割成接近正方形的小区块（a/b ≤1.5）。

加强筋：焊接筋板宽度取壁厚 3~5 倍、厚度 1.0~1.5 倍，连续焊、禁止点焊，重要筋板建议渗透检测（PT）；铸造/压铸筋高取壁厚 2~4 倍、筋根圆角 R ≥2mm。

圆筒形壳体按中径公式计算，焊缝系数 φ：双面对接焊 100% 探伤 1.0、局部 0.9、不探伤 0.7；单面焊（有垫板）0.9/0.8/0.7、（无垫板）0.75/0.7/0.6。

壁厚经验参考（经验值，最终以理论计算和型式试验为准）：

外壳容积	铸铝壳体	钢板焊接	法兰厚度
≤2.0L	4~6mm	3~4mm	8~10mm
2.0~4.0L	6~8mm	4~6mm	10~12mm
4.0~10L	8~10mm	6~8mm	12~16mm
10~50L	10~14mm	8~10mm	16~20mm
>50L	压铸不经济，推荐钢板/不锈钢焊接	10~16mm	20~30mm

案例：ⅡB 类 1000×750×350mm 控制箱（Q235 焊接），大面加十字筋分为 4 个 500×375 区块后，壁厚计算值约 12.3mm，整箱取 15mm，经有限元模拟与防爆试验验证合格。

五、腔体设置与压力重叠

腔体分割（12.2 条：隔板及穿过隔板的绝缘套管、操纵杆同样须满足隔爆要求）：按功能分区——电气腔（主腔）必须为隔爆 "d"；接线腔可用 "d" 或增安 "e"（构成 de 复合防爆）；电池腔独立设置并按附录 E 设专用标志，电池与关联电路与其他电源之间用接地金属屏障隔离。

直接引入与间接引入（附录 I）：Ⅰ 类设备直接引入须同时满足——① 正常运行不产生火花、电弧或危险温度；② 额定功率 ≤250W 且电流 ≤5A。超限必须设独立接线腔间接引入。

压力重叠（3.8 条定义）：某一空腔点燃后引起相通空腔内被预压的混合物点燃，非点火侧压力可达点火腔的 3~5 倍（案例估算可达 6 倍）。12.3 条要求通过结构设计尽可能预防，不可避免时外壳按更高应力设计。防预手段：增大联通孔面积、完全隔离分腔、避免细长联通通道（细长小孔是压力重叠的充分条件）、优化容积比。

主腔与接线腔之间必须用实心隔板完全隔离，电气连接只能通过隔爆端子或绝缘套管穿墙——不要开长槽穿线。

六、视窗、转轴与操纵杆

视窗（第 9 章）：安装形式三种——框架机械压紧式（最推荐）、粘结一体式（承压不能依赖粘结力，必须有额外机械固定，否则型式试验判废）、预装可更换框架组件。粘结通路长度：V≤10cm³ ≥3mm、≤100cm³ ≥6mm、>100cm³ ≥10mm。透明件经验面积限值：Ⅰ 类 ≤60cm²、ⅡB ≤100cm²，超限加金属防护格栅（间隙 ≤10mm）。玻璃只负责承压，不参与隔爆接合面宽度计算。

操纵杆（第 7 章）：杆径超过查表最小宽度时，L 至少等于杆径（上限 25mm）；磨损会增大间隙的场合强制采用可更换衬套；至少一侧用无火花金属（铅黄铜）；润滑脂槽不计入接合面宽度、两段宽度不能累加；O 型圈只能设在隔爆面外侧。

转轴（第 8 章）：最小径向间隙 ≥0.05mm（强制下限，防摩擦火花）；ⅡC 电机严禁滑动轴承；滑动轴承的轴承盖须配圆筒隔爆接合面（宽度 ≥ 轴径、上限 25mm），且至少一面为无火花金属。

七、材料与表面处理红线

• 隔爆接合面严禁喷漆、喷塑、涂固化密封胶；允许非凝固型防锈油脂或磷化处理；非配合外表面可正常喷漆。
• 金属镀层厚度 >0.008mm 时，须按无镀层状态验证间隙和传爆（0.008mm 比头发丝还细一个数量级，供应链要管控）。
• 乙炔环境：高铜合金禁止使用（防生成爆炸性乙炔铜）；呼吸/排液装置乙炔工况含铜量 ≤60%。
• 锌合金不允许用作承受爆炸压力的外壳主体，仅限不受压的小附属零件。
• Ⅰ 类采掘工作面设备外壳必须钢板或铸钢；非采掘面可用 HT250 及以上铸铁；铸铁等级不低于 HT150。
• 温度与间隙耦合：壳体与轴材料膨胀系数不同时，要校核高低温极限工况下的间隙。案例：ⅡC 铸铝壳+不锈钢轴、装配间隙 0.10mm（= 限值），温升 40℃ 后间隙达 0.1113mm 超标；须下调装配间隙或选同膨胀系数材料。

八、快开门与联锁

快开式门或盖（3.11 条：一个装置的简单操作即可开合）按 17.3.1 条必须与隔离开关机械联锁——「断电开门、关门送电」双向闭环：隔离开关断开前外壳保持隔爆性能；门盖恢复隔爆性能后隔离开关才能闭合。电气联锁不能单独使用。螺钉固定门盖（17.3.2）与螺纹式门盖（17.3.3）设警告标志，设备明显处设「严禁带电开盖」警告牌。联锁装置要防篡改（解除需专用工具），出厂逐台做联锁功能测试。

九、引入装置选型要点

• 密封圈核心原则：橡胶圈内径不大于电缆外径 1mm；煤矿用密封圈厚度 ≥20mm；材质邵氏硬度 45~60 度，须通过热稳定试验并有检验报告。
• 联通节长度要校核「亲嘴」现象：内长过短时螺母拧到底胶圈仍未被压缩。下限 L > H + h + 6 扣旋入长度；上限 L < H + h + 螺母可旋入长度 − 胶圈压缩量（压缩量 ≤7mm）。
• 允许公制螺纹（6H/6g）与 NPT 锥形螺纹；封堵必须使用 Ex 封堵件，不得与管接头一起使用。
• 导管引入仅 Ⅱ 类允许；Ⅰ 类引入装置密封试验压力 2000kPa，Ⅱ 类 3000kPa。

十、试验体系

三步走（15.1 条）：参考压力测定（15.2.2）→ 过压试验（15.2.3）→ 内部点燃不传爆试验（15.3）。

试验	压力/条件
型式过压（静压法）	1.5×参考压力，保压 ≥10s，每样品一次
不做例行试验的外壳	4×参考压力
批量试验代替例行	3×参考压力
例行过压试验	1.5×参考压力

• 参考压力试验气体与次数：Ⅰ 类 3 次甲烷、ⅡA 3 次丙烷、ⅡB 3 次乙烯、ⅡC 5 次乙炔 + 5 次氢气。旋转电机静止/转动状态分别试验、两端交替点燃、至少 4 组。
• 不传爆试验：试验间隙 iE 控制在图纸最大结构间隙的 90%~100%（0.9iC ≤ iE ≤ iC）；ⅡC 可三选一——增隙至 1.35~1.5 iC、常间隙 1.5 倍大气压、富氧法；da 级不传爆 50 次（ⅡC 50+50 次）。
• 含焊接结构的外壳必做例行过压试验（16.3 条）；不切实际时须已通过 4 倍过压型式试验，并用射线/超声/磁粉/渗透检测验证焊缝。
• 批量抽样（16.6 条，按 GB/T 2828.1）：≤100 台抽 ≥8、101~1000 台抽 ≥32、1001~10000 台抽 ≥80；抽检不合格 → 剩余全部按 3 倍压力复测。
• 试验后复测接合面间隙，永久性增大即判废；型式试验样品不得作为正品出厂。

十一、常见失爆错误清单

1. 隔爆面刷漆、喷塑「防锈」——必须工艺遮蔽，图纸标注「隔爆面禁止喷漆喷塑」
2. 加工平面度超差导致局部间隙超标，或法兰太薄紧固后翘曲
3. 容积「算小不算大」——连通腔按总容积、边界档位按高一档
4. 螺栓降级（4.8 冒充 8.8）、规格混用、间距过大
5. 螺孔攻穿腔体、盲孔无螺纹裕量
6. 主腔与接线腔之间开长槽穿线
7. 用普通端子代替隔爆穿墙端子，或 ⅡB 端子用于 ⅡC 环境
8. Ⅰ 类设备超 250W/5A 直接引入
9. 电池与电气混腔、无屏障隔离
10. 联通腔体不评估压力重叠，按单腔压力算壁厚
11. 操纵杆无衬套、润滑槽计入接合面宽度
12. 转轴间隙 <0.05mm、ⅡC 电机用滑动轴承
13. 粘结视窗只靠胶、视窗超面积无防护格栅
14. 电镀层超 0.008mm、乙炔环境用高铜合金
15. 快开门无联锁、联锁易被解除
16. 焊接结构不做例行过压试验、试验后样品当正品出厂

延伸阅读（站内公众号原文）

隔爆外壳设计系列八篇：引入装置选型 · 接合面与壁厚 · 腔体与互联 · 视窗转轴操纵杆 · 紧固件与螺孔 · 快开门与联锁 · 材料镀层与 EPL · 型式与例行试验；标准解读见 一文读懂 GB/T 3836.2-2021。

在线工具：隔爆外壳「d」参数查询（表 2/表 3 间隙速查）、标准参数查表。