紧固件材质的选择对隔爆产品的性能具有直接且关键的影响，其作用贯穿防爆安全性、机械可靠性、环境适应性等多个维度。以下从技术原理和实际应用角度展开分析：
一、对防爆性能的核心影响
1. 火花引燃风险的控制
材质火花特性：
碳钢等铁基材料在摩擦、碰撞时易产生高温火花（能量可达100mJ以上），可能引燃爆炸性气体或粉尘；而不锈钢（如304）、铜合金（如铝青铜）的摩擦火花能量通常低于50mJ，低于多数爆炸性物质的引燃能量阈值（如甲烷的引燃能量为0.28mJ）。 标准要求： GB 3836.1-2021规定，隔爆外壳的紧固件需使用“低火花材质”或采取防火花措施（如表面涂层），避免成为点燃源。
2. 隔爆外壳的密封性维持
材质腐蚀对密封的影响：
若选用未做防腐处理的碳钢紧固件，在潮湿、含腐蚀性气体（如SO₂、Cl₂）环境中易生锈，导致螺纹卡死或外壳变形，破坏隔爆面的密封性能（如间隙增大超过标准允许值）。
案例：
某化工厂隔爆型电机因碳钢紧固件生锈松动，导致外壳隔爆面间隙超标，在爆炸性气体环境中运行时引发爆炸事故（参考《防爆电器故障分析》案例）。
二、对机械强度和结构可靠性的影响
1. 材质强度与载荷承受能力 不同材质的机械性能差异：
| 材质 | 抗拉强度（MPa） | 屈服强度（MPa） | 延伸率（%） |
|------------- |---------------- |---------------- |------------ |
| 304不锈钢 | ≥520 | ≥205 | ≥40 |
| 45#碳钢（淬火） | ≥600 | ≥355 | ≥16 |
| 铝青铜 | ≥540 | ≥245 | ≥16 |
碳钢的强度虽略高，但不锈钢通过合金化（如添加钼）和热处理可提升强度（如316L不锈钢），满足多数隔爆设备的紧固需求。
振动环境下的可靠性： 振动电机等设备中，紧固件需承受交变载荷，不锈钢的抗疲劳性能（疲劳极限约为抗拉强度的40%）优于未处理的碳钢，可减少松动或断裂风险。
2. 热稳定性与温度适应性
隔爆产品运行时外壳温度可能升高（如电机运行时温度可达100℃以上），不锈钢的热膨胀系数（17.2×10⁻⁶/℃）与碳钢（12×10⁻⁶/℃）差异较小，可避免因热胀冷缩导致紧固件应力松弛。
三、对环境适应性和使用寿命的影响
1. 耐腐蚀性能的差异 不锈钢（如316）因含钼元素，在海水、化工介质中耐蚀性显著优于碳钢： 某海上平台隔爆设备使用316不锈钢紧固件，服役10年未出现锈蚀；而碳钢镀锌紧固件在3年后因镀层破损出现锈迹（参考NACE SP0176标准案例）。 粉尘环境中，碳钢表面若生锈，锈层脱落可能堵塞隔爆面间隙，影响外壳防爆性能。
2. 电化学腐蚀的预防 当紧固件与外壳材质不同时（如碳钢紧固件配铝合金外壳），若材质电化学电位差大（如铝的电位-0.85V，铁的电位-0.037V），在潮湿环境中易形成原电池，加速腐蚀。
解决方案： 选用与外壳材质电化学兼容性好的紧固件（如铝合金外壳配不锈钢紧固件时，需加绝缘垫片）。 使用同材质紧固件（如不锈钢外壳配不锈钢螺栓）。
四、标准规范中的强制性要求
1. GB 3836.2-2021： 明确规定紧固件材质需“抗腐蚀或采取防腐蚀措施”，且与外壳材质的电化学腐蚀倾向需通过试验验证。
2. IEC 60079-1： 要求紧固件若使用碳钢，通过表面处理（如镀锌、镀镍）防止锈蚀，且处理层需满足厚度（≥8μm）和附着力要求。
五、总结：材质选择的核心原则
1. 防爆安全优先：优先选用低火花材质（不锈钢、铜合金），避免碳钢直接接触爆炸性环境。
2. 环境适应性匹配：根据使用场景（如腐蚀性、高温、振动）选择耐腐蚀、耐疲劳的材质。
3. 机械强度适配：结合外壳载荷需求，确保紧固件强度与隔爆面密封要求匹配（如高强度螺栓用于高压隔爆外壳）。
4. 合规性验证：材质需通过防爆认证（如Ex认证），并提供火花试验、耐腐蚀测试报告。
结论：紧固件材质是隔爆产品防爆性能的关键要素，错误选择可能导致防爆失效，依据标准严格筛选。