緊固件材質的選擇對隔爆產品的性能具有直接且關鍵的影響，其作用貫穿防爆安全性、機械可靠性、環境適應性等多個維度。以下從技術原理和實際應用角度展開分析：
一、對防爆性能的核心影響
1. 火花引燃風險的控制
材質火花特性：
碳鋼等鐵基材料在摩擦、碰撞時易產生高溫火花（能量可達100mJ以上），可能引燃爆炸性氣體或粉塵；而不銹鋼（如304）、銅合金（如鋁青銅）的摩擦火花能量通常低于50mJ，低于多數爆炸性物質的引燃能量閾值（如甲烷的引燃能量為0.28mJ）。 標準要求： GB 3836.1-2021規定，隔爆外殼的緊固件需使用“低火花材質”或采取防火花措施（如表面涂層），避免成為點燃源。
2. 隔爆外殼的密封性維持
材質腐蝕對密封的影響：
若選用未做防腐處理的碳鋼緊固件，在潮濕、含腐蝕性氣體（如SO?、Cl?）環境中易生銹，導致螺紋卡死或外殼變形，破壞隔爆面的密封性能（如間隙增大超過標準允許值）。
案例：
某化工廠隔爆型電機因碳鋼緊固件生銹松動，導致外殼隔爆面間隙超標，在爆炸性氣體環境中運行時引發爆炸事故（參考《防爆電器故障分析》案例）。
二、對機械強度和結構可靠性的影響
1. 材質強度與載荷承受能力 不同材質的機械性能差異：
| 材質 | 抗拉強度（MPa） | 屈服強度（MPa） | 延伸率（%） |
|------------- |---------------- |---------------- |------------ |
| 304不銹鋼 | ≥520 | ≥205 | ≥40 |
| 45#碳鋼（淬火） | ≥600 | ≥355 | ≥16 |
| 鋁青銅 | ≥540 | ≥245 | ≥16 |
碳鋼的強度雖略高，但不銹鋼通過合金化（如添加鉬）和熱處理可提升強度（如316L不銹鋼），滿足多數隔爆設備的緊固需求。
振動環境下的可靠性： 振動電機等設備中，緊固件需承受交變載荷，不銹鋼的抗疲勞性能（疲勞極限約為抗拉強度的40%）優于未處理的碳鋼，可減少松動或斷裂風險。
2. 熱穩定性與溫度適應性
隔爆產品運行時外殼溫度可能升高（如電機運行時溫度可達100℃以上），不銹鋼的熱膨脹系數（17.2×10??/℃）與碳鋼（12×10??/℃）差異較小，可避免因熱脹冷縮導致緊固件應力松弛。
三、對環境適應性和使用壽命的影響
1. 耐腐蝕性能的差異 不銹鋼（如316）因含鉬元素，在海水、化工介質中耐蝕性顯著優于碳鋼： 某海上平臺隔爆設備使用316不銹鋼緊固件，服役10年未出現銹蝕；而碳鋼鍍鋅緊固件在3年后因鍍層破損出現銹跡（參考NACE SP0176標準案例）。 粉塵環境中，碳鋼表面若生銹，銹層脫落可能堵塞隔爆面間隙，影響外殼防爆性能。
2. 電化學腐蝕的預防 當緊固件與外殼材質不同時（如碳鋼緊固件配鋁合金外殼），若材質電化學電位差大（如鋁的電位-0.85V，鐵的電位-0.037V），在潮濕環境中易形成原電池，加速腐蝕。
解決方案： 選用與外殼材質電化學兼容性好的緊固件（如鋁合金外殼配不銹鋼緊固件時，需加絕緣墊片）。 使用同材質緊固件（如不銹鋼外殼配不銹鋼螺栓）。
四、標準規范中的強制性要求
1. GB 3836.2-2021： 明確規定緊固件材質需“抗腐蝕或采取防腐蝕措施”，且與外殼材質的電化學腐蝕傾向需通過試驗驗證。
2. IEC 60079-1： 要求緊固件若使用碳鋼，通過表面處理（如鍍鋅、鍍鎳）防止銹蝕，且處理層需滿足厚度（≥8μm）和附著力要求。
五、總結：材質選擇的核心原則
1. 防爆安全優先：優先選用低火花材質（不銹鋼、銅合金），避免碳鋼直接接觸爆炸性環境。
2. 環境適應性匹配：根據使用場景（如腐蝕性、高溫、振動）選擇耐腐蝕、耐疲勞的材質。
3. 機械強度適配：結合外殼載荷需求，確保緊固件強度與隔爆面密封要求匹配（如高強度螺栓用于高壓隔爆外殼）。
4. 合規性驗證：材質需通過防爆認證（如Ex認證），并提供火花試驗、耐腐蝕測試報告。
結論：緊固件材質是隔爆產品防爆性能的關鍵要素，錯誤選擇可能導致防爆失效，依據標準嚴格篩選。