橡胶软管导电性标准分析1

李攀瑜，王风翔，胡登明

（上海船舶设备研究所，上海 200031）

0 引言

橡胶软管具有弯曲性能优异、抗腐蚀性能突出、保养维护简易等优点，在油气输送领域应用广泛。然而，橡胶作为一种非金属材料，其电阻率较高。油品在橡胶管道中流动时，会受到管壁的摩擦作用，油品中的分子会失去电子，进而积累在非金属壁面上。非金属材料的电阻率非常高，管壁上的负电荷泄漏慢、积累快，从而在管壁表面形成负电荷层。由于异性电荷相互吸引，负电荷层会进一步诱导形成扩散双电层[1-2]。由于油品一直流动，管壁处的流体处于连续更新状态，扩散层内的电荷容易被带走，进而使油流带电。然而，积聚在管壁上的静电荷难以及时释放到地面，易引发静电放电。为及时将软管管壁电荷导出，最直接有效的方式是降低静电泄放电阻。国内外均针对软管的导电性能制定了相应的标准或规范，用于指导软管的设计、制造、验收和使用。

本文对国内外各类橡胶软管标准、规范中的导电性要求进行全面梳理，并对各标准、规范中导电性要求的差异性进行具体分析。

1 国内各类橡胶软管标准和规范的导电性要求

国内制定的橡胶软管标准和规范主要针对飞机加油、船岸间吸排油、加油站及油槽车输油等方面。各标准和规范对导电性的具体要求见表1。

表1 标准和规范对导电性的具体要求

根据电阻率的不同，橡胶软管可分为电连接软管和导静电软管。各标准均对橡胶软管电阻值的大小进行了明确要求，但部分标准未指定导电介质。

2 国外主要橡胶软管标准和规范的导电性要求

EN 1765: 2016 标准[12]主要具有如下要求：1）M 级软管的电阻值不得超过100 欧姆/根；2）Ω 级软管的电阻值不得超过106欧姆/根；3）非连续导电软管的电阻值不得小于2.5×104欧姆/根。

EN 12115: 2011 标准[13]主要具有如下要求：1）M 级软管组合件的电阻值不应超过100 欧姆/根；2）Ω 级软管组合件的电阻值应小于106欧姆/根；3）当存在静电耗散安全要求时，M 级、Ω 级软管的管壁电阻不应超过109Ω，并标记为M/T 级或Ω/T 级。

ISO 1825: 2010 标准[14]、EN 1361: 2004 标准[15]与国内GB/T 10543—2014 标准要求一致。

3 导电性标准分析

综合分析国内外相关标准、规范对橡胶软管导电性要求，可得出如下结论：

1）对于M 级软管，即依靠低电阻金属丝（一般为2 根交叉缠绕的金属丝）导电的电连接软管，其电阻要求通常为≤100 欧姆/根。

2）对于Ω 级软管，即依靠导静电橡胶层导电的导静电软管，各标准和规范对电阻的要求不尽一致。大部分标准和规范要求的电阻上限为106Ω/m或106欧姆/根，但仅有部分标准和规范对电阻下线提出要求。

3）对于非连续导电软管，即含有静电导线或导电橡胶层但软管接头与静电导线或导电橡胶绝缘的软管，其电阻要求通常为≥2.5×104欧姆/根，仅有部分标准和规范对该种软管提出要求。

4 橡胶软管静电安全性探讨

油品在管道内流动时会形成冲流电流，部分电荷随管壁泄漏形成泄漏电流。当电荷的泄漏和增长达到动态平衡时，液体电量饱和，形成稳定的冲流电流[16]。橡胶软管的电阻值较大，其管壁往往会积累大量与冲流电流相反的电荷。

当静电场的强度超过管材的击穿场强时，可能发生2 种形式的静电放电[17]：1）在管内壁双电层和管道周围导体之间的火花放电，所释放的能量能熔融壁面材料，造成管壁穿孔；2）在管道外壁和管道周围导体之间的刷形放电，多次的刷形放电会造成管道表面腐蚀，减少管道寿命，若周围有爆炸性可燃气体聚集，可能引起更大灾害。

为有效消除静电，软管需采用嵌导电线或改善自身材料导电性等措施来减小静电泄漏电阻，避免电荷积聚。

4.1 导电介质/电阻率的影响

M 级软管交叉缠绕2 根低电阻金属导线，依靠该导线可快速实现电荷的转移、中和，避免静电荷积聚，目前大部分软管标准中均有该类型软管。然而，在能快速产生大量静电荷的场合，该型软管的金属丝常因电阻率较低而产生较大电流，还会有产生火花的隐患。此外，在静电泄放电流过大时，还可能导致静电导线熔断，进而将导电软管变为绝缘管。该型软管当多次弯折时，还可能导致金属导线断裂，从而造成电连接断路的不利情况。

Ω 级软管在胶料的内胶层/外胶层掺加导电炭黑、金属粉、金属纤维等导电材料，将绝缘的胶料改性为静电导体来进行导电，其电阻率受导电材料材质、含量、分布形式的影响。该型软管的电阻通常要高于金属导线，其导电胶层在整根软管圆周及长度方向均匀分布，故不会发生静电泄放通道断路的风险。由于该型软管电阻值较高，其静电泄放电流较减小，能平稳、缓和地导出静电。

M 级软管和Ω 级软管均属于静电导体，能安全、有效地导出静电，但必须接地。若需要限制静电导体对地的放电电流，则优先推荐使用Ω 级软管。

4.2 导电胶层的影响

根据静电发生原理，液体在管内的流动会造成电荷分离，随油流动的电荷形成冲流电流，而相反的电荷则积聚在管道内壁上。橡胶软管的内胶层直接与油品接触，其导电性能会对加油过程的油品静电产生较大影响。当绝缘管外壁附有接地导电层时，管壁上径向等效电阻会远小于轴向等效电阻，通过径向泄漏的电荷量远大于通过轴向泄漏的电荷量，径向接地导电层能明显降低管壁面的电场强度。因此，外胶导电是一种行之有效的静电导除方法。

对于某些安全要求较高的环境，若软管内壁不导静电，则当外部电荷大量聚集时，软管内部可能会被击穿。这种情况下推荐选用EN 12115: 2011 标准定义的Ω/T级软管，既能有效控制静电泄放电流，又能防止管壁静电过度积累。国内暂无该型软管标准，亟须对相关标准进行修订。

5 结论

本文总结了国内外各类橡胶软管标准、规范中的导电性要求，对软管的静电安全性、电阻率以及导电胶层的影响进行了讨论，可为国内导静电软管的设计、开发提供一定参考。各标准、规范关于导静电软管电阻范围的要求不尽一致，为使软管生产、检验标准化，应逐步研究、讨论软管的静电安全问题，将标准、规范的要求统一起来。