IEC 60079-182025 CMV 爆炸性环境第18部分封装“m”的设备保护标准立项发展报告

爆炸性环境第18部分：封装“m”的设备保护标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:ExplosiveAtmospheres-Part18:EquipmentProtectionbyEncapsulation"m"摘要爆炸性环境用电气设备的安全防护是石油、化工、矿业及粉尘处理等行业的重大技术课题，直接关系到人民生命财产安全和工业生产连续性。IEC60079-18《爆炸性环境第18部分：封装“m”的设备保护》是国际电工委员会（IEC）防爆电气设备标准体系中的核心组成部分，确立了封装“m”型防爆技术的统一技术要求和试验方法。本报告基于IEC60079-18:2025CMV版本，围绕标准的技术框架、主要修订内容、适用范围及预期影响展开系统分析。该标准所涉及的封装“m”保护型式，通过将可能产生电弧、火花或危险温度的部件完全封入化合物中，使其在正常运行和认可的异常条件下均无法引燃爆炸性环境，具有结构紧凑、防护可靠、免维护等突出优势，近年来在智能仪表、传感器、执行机构及LED照明等小型电气设备中应用日益广泛。本报告指出，IEC60079-18:2025CMV的发布顺应了工业智能化、设备小型化和国际标准趋同化的趋势，提升了标准的可操作性和技术先进性，对推动我国防爆电气产品设计制造能力提升、促进国际贸易便利化具有重要参考价值。建议相关企事业单位及标准化技术组织积极跟踪标准动态，加快转化实施，完善配套检测能力建设。关键词：爆炸性环境；封装保护；IEC60079-18；设备防爆；化合物封装；电气安全；国际标准一、引言爆炸性环境广泛存在于石油天然气开采与加工、化学工业、煤炭开采、粮食加工、医药制造以及各类粉尘作业场所。在这些环境中，电气设备若未采取有效的防爆保护措施，其正常运行或故障状态下产生的电弧、火花或危险温度均可能成为点燃源，引发灾难性的爆炸事故。为此，国际电工委员会（IEC）下设的IEC/TC31（爆炸性环境用设备）技术委员会负责制定和维护一系列防爆电气设备标准，其中IEC60079系列标准构成了全球防爆领域最权威、应用最广泛的标准体系。IEC60079-18专门规定了爆炸性环境中封装“m”型设备保护的技术要求。所谓封装“m”保护，是指将可能点燃爆炸性气体的部件封装在化合物中，使爆炸性气体、蒸气或粉尘无法与这些部件接触，从而在正常运行、规定的异常条件乃至某些罕见故障下均能有效防止点燃。该保护型式由德国联邦物理技术研究院（PTB）于20世纪60年代率先提出并系统研究，后逐步纳入IEC标准体系。与隔爆型“d”、增安型“e”等传统保护型式相比，封装“m”不要求外壳承受爆炸压力，也无需保持较大的电气间隙，因而在电气电子设备微型化、集成化方面具有显著优势。2025年6月19日，IEC正式发布IEC60079-18:2025CMV版本。该版本以“CMV”（CommentaryMark-upVersion，注释标记版本）形式呈现，在标准正文中通过不同颜色和标记方式直观展示相较于前一版本的技术变更内容，并附带技术委员会对各项修订原因的权威解释。这一发布形式不仅便于标准使用者快速把握技术变化要点，更有利于各成员国在标准转化过程中准确理解修订意图，减少歧义。本报告将对该标准的技术内容、主要修订方向、行业影响及我国转化实施建议进行系统分析和论述。二、标准立项背景与必要性2.1防爆技术发展需求日益迫切随着全球能源工业的持续发展以及化工、制药、食品加工等行业对安全生产要求的不断提高，爆炸性环境中使用的电气设备种类和数量急剧增长。据工业和信息化部相关统计，我国防爆电气产品市场规模已超过千亿元人民币，年复合增长率保持在8%以上。与此同时，设备的小型化、智能化和网络化趋势对防爆保护技术提出了更高要求。传统的大型隔爆外壳已难以满足紧凑型智能仪表、无线传感器节点、微型执行机构等设备的防护需求，封装“m”技术以其独特的保护原理和结构优势，日益成为上述应用场景的首选方案。2.2标准技术内容亟需更新完善IEC60079-18自发布以来经历了多次修订，其技术内容随着化合物材料科学的发展、电子产品小型化趋势的加速以及现场实践的积累而不断深化。封装材料和工艺技术的进步使得更高等级的温度组别和更紧凑的结构设计成为可能；同时，长期现场运行经验也暴露了原有标准在部分试验方法、化合物选型要求等方面存在的不足。例如，对于薄层封装（涂层封装）的热效应评估、化合物与基材之间的热膨胀系数匹配、封装层内部缺陷的无损检测方法等关键技术问题，旧版标准的规定已难以完全满足当前技术和产业发展的需要。2.3国际标准协调一致的客观要求在全球贸易一体化的大背景下，防爆电气设备的国际互认机制（如IECEx体系）对各国采用统一标准提出了明确要求。我国作为IEC的正式成员和IECEx体系的重要参与方，有义务也有必要及时跟踪并转化国际标准的最新成果。当前，我国已发布GB/T3836系列标准，其中GB/T3836.16对应于IEC60079-18用于评定封装型设备。及时掌握新版IEC标准的技术修订动态，对于我国相应国家标准的同步更新具有直接的参考和指导意义。2.4安全性保障的底线需求防爆电气设备的核心功能是保障安全，任何技术标准的滞后或缺失都可能带来不可接受的安全风险。封装“m”保护型式虽然具有诸多优点，但其安全性高度依赖于封装材料的长期稳定性、封装工艺的可靠性以及设计裕度的合理性。近年在国内外多次防爆电气设备监督检查中发现，部分封装“m”型产品存在化合物填充不满、固化不充分、导线连接不可靠等质量隐患。这些问题的解决，亟需在标准层面进一步细化技术要求和试验方法，为产品设计、制造和检验提供明确依据。三、标准技术内容解析3.1标准适用范围与保护原理IEC60079-18:2025规定了爆炸性环境中封装“m”型设备保护的设计、制造、试验和标记要求。该标准适用于下列情况中的电气设备或电气设备部件：a）设备内部可能产生电弧、火花或危险温度；b）这些部件被封装在化合物中，使其无法点燃周围的爆炸性环境。该保护型式的基本原理可概括为三大屏障：（1）物理隔离屏障，封装化合物将电气部件与爆炸性环境完全隔开；（2）温度控制屏障，通过合理设计确保封装层外表面温度始终低于所涉及气体的引燃温度，即使在异常工况下也应满足这一要求；（3）耐久性屏障，封装化合物在预期使用寿命内应保持其电气绝缘性、机械强度和防护性能。三大屏障共同作用，确保封装“m”设备在正常运行和规定的异常条件下均不具备点燃能力。值得强调的是，封装“m”并非简单的“灌胶”工艺，而是一种经过严格工程设计和验证的系统性保护方案。设计人员需要综合考虑元器件的发热特性、封装化合物的导热性能、热膨胀行为、电绝缘强度、粘接性能以及长期老化特性等多方面因素，同时还必须对封装工艺过程施加有效控制。3.2封装化合物的分类与选型要求标准将封装化合物按用途和性能要求进行了系统分类，并对各类化合物的性能验证提出了明确的试验要求。主要内容包括：在化合物分类方面，标准延续了依据使用温度和功能特性进行分类的方法，将封装化合物分为常规型、耐热型、耐寒型和导热增强型等类型。针对不同类型明确了相应的性能试验要求和接受判据，如热稳定性试验、耐热循环试验、电绝缘性能试验等。在材料性能方面，标准对封装化合物的电绝缘强度、体积电阻率、介电常数、导热系数、线膨胀系数、吸水性、阻燃性，以及与基材（如印制电路板材料、金属外壳材料）的粘接强度等关键性能参数做出了规定。值得关注的是，2025版标准对化合物的长期老化性能提出了更为明确的要求，强调了在设备预期使用寿命内保持封装完整性（包括粘接界面的完整性）的重要性。在选型导则方面，标准以资料性附录的形式提供了封装化合物选用的技术指南，包括根据设备使用环境温度、最高表面温度要求、散热需求等因素进行选型的推荐流程和方法，这对指导工程设计人员和制造企业正确选用封装材料具有很高的实用价值。3.3设计要求与结构规定新版标准对封装“m”设备的设计要求进行了系统强化，涉及结构设计、电气设计、热设计等多个维度：在结构设计方面，标准对封装外壳的最小壁厚、封装层最小厚度、电气元件间距、封装体内的电气间隙和爬电距离等提出了明确要求。特别是对于含有裸露带电部件的封装结构，标准强调须通过设计计算和型式试验双重手段验证封装层在可能的机械冲击、热应力和电气应力综合作用下的可靠性。在导热设计方面，标准要求设计人员对功率器件（如功率晶体管、变压器、电阻等）的发热量进行详细计算，并根据封装化合物的导热系数和允许的最高温度，校核封装体外表面的最高温度是否满足温度组别要求。对于导热路径较长的结构，还应评估封装体内部可能出现的局部过热风险。新版标准进一步充实了热仿真分析的指导性内容，明确了在何种条件下可采用简化计算方法和在何种条件下应进行数值模拟分析。在引线连接方面，标准对进出封装体的导线和电缆连接提出了专门要求，包括导线的截面积选择、连接端子的结构形式、内部导线固定方式以及引线出口处的密封处理等。这些要求对于确保设备长期运行中电气连接的可靠性至关重要。3.4型式试验要求IEC60079-18:2025在型式试验方面进行了多处修订和补充，试验项目更趋完善，试验条件更加贴近实际使用工况。主要试验项目包括：（1）机械试验：包括冲击试验和跌落试验。标准对试验样品的数量、试验温度条件（常温、最高工作温度和最低工作温度）、冲击能量的选择等进行了规定。新版标准对低温条件下的冲击试验要求进行了专门界定，以避免封装材料在低温条件下脆化失效的风险。（2）热稳定性试验：验证封装化合物在最高工作温度和最低工作温度之间反复变化时的稳定性。试验通过规定次数的温度循环后，检查封装体是否出现裂纹、剥离、变形等影响防爆性能的缺陷。新版标准对温度循环的上下限确定方法、循环次数和检查方法进行了更加明确的规定。（3）热老化试验：在高温条件下对封装样品进行长时间老化处理，以模拟设备长期运行后的材料性能劣化情况。试验后应对样品的电绝缘性能和机械完整性进行综合评价。这是确保封装“m”设备长期安全可靠运行的关键试验项目。（4）电绝缘试验：包括绝缘电阻测量和介电强度试验。标准明确了在不同环境条件（常态、湿热处理后等）下的试验电压值和接受判据。（5）IP防护试验：对封装体的防固体异物和防水能力进行验证，确保封装层在整个使用寿命期间能够有效阻挡外部水分和杂质的侵入。（6）特定条件下的补充试验：如对于用于粉尘环境的设备，需进行粉尘密封性试验；对于有阻燃要求的场合，需进行相应等级的燃烧试验等。3.5标志与使用说明标准对封装“m”设备的铭牌标志内容进行了规定，要求标明防爆标志“Exm”、防爆类别（I类、II类或III类）、温度组别或最高表面温度、证书编号等信息。此外，标准还规定了使用说明书中应包含的技术信息，包括允许的使用环境条件、封装化合物的识别信息（以便维修时正确识别和选用）、禁止在爆炸性环境中开启或维修的警示，以及特殊使用条件（如有）等。四、2025版主要技术修订内容IEC60079-18:2025CMV版本在技术内容上进行了多项重要修订，主要体现在以下几个方面：4.1术语和定义的更新新版标准根据IEC60079-0对基础防爆标准术语的修订情况，对相关术语和定义进行了同步更新和统一，确保标准体系内部的一致性。例如，对“封装化合物”“工作温度范围”“最高表面温度”等关键术语的定义进行了细化和明确，减少了不同标准之间因定义差异引起的歧义。4.2对薄层封装（涂层）技术要求的细化随着电子设备超薄化发展趋势的加剧，封装层厚度较小的薄层封装（涂层封装）应用场景日益增多。然而，薄层封装在机械防护能力和长期可靠性方面面临着更大的挑战。新版标准针对薄层封装提出了更加严格的试验方法和接受准则，特别增加了对涂层厚度均匀性的要求、基材表面处理工艺的规范化要求以及涂层附着力（结合力）的量化和验证方法等内容。这些修订回应了业界对薄层封装安全可靠性长期存在的疑虑，为薄层封装技术的规范应用提供了明确依据。4.3热效应评估方法的完善热设计是封装“m”设备设计的核心环节之一，直接关系到设备的温度组别评定和防爆安全性。2025版标准在热效应评估方面引入了更加科学合理的计算方法，进一步完善了导热路径建模要求，并对热仿真分析的边界条件设置、材料热物性参数的选取原则以及仿真结果的验证方法进行了更为详细的指导。此外，标准还针对多点热源、局部过热、热耦合效应等复杂工况补充了新的评估要求，为设计人员提供了更全面、更科学的热设计工具。4.4化合物与基材相容性要求的强化封装化合物与基材（如电路板、金属外壳、引线框架等）之间的化学相容性和物理匹配性，是影响封装长期可靠性的重要因素。新版标准对化合物与基材的相容性试验进行了强化，包括：明确要求开展高温高湿条件下的粘接界面老化试验；增加温度循环条件下界面应力评估的要求；补充化合物中腐蚀性离子（如氯离子、硫化物等）含量限制及析出物对金属部件腐蚀影响的评价方法。这些新增内容弥补了旧版标准在此方面规定的不足。4.5引入无损检测技术要求针对封装体内部缺陷（如气泡、裂纹、未填充区域等）难以从外部发现的工程痛点，新版标准引入了无损检测（NDT）的相关要求，明确在型式试验中对规定类别的样品进行无损检测，以发现可能影响防爆性能的内部缺陷。标准推荐了适用的检测方法（如超声波检测、X射线检测等），并规定了相应的检测覆盖范围和缺陷判定准则。检测方法选取须结合设备结构的复杂性、可触及性和经济性等因素综合考虑，并在型式试验方案中予以明确。4.6对维护和修理的要求新版标准增加了对封装“m”设备在使用过程中的检查和维护要求，强调了对于现场安装的封装“m”设备应定期进行外观检查，重点关注封装体是否有裂纹、变色、变形、剥落等异常现象。标准明确指出，除非制造商的使用说明书中另行规定，现场不得对封装“m”设备进行打开或修复操作；确有修复必要时，应由具备相应能力的制造商或其授权机构按照规定的工艺规程执行，并在修复后重新进行相关性能验证。4.7特殊环境适用性的补充为适应氢能经济、新型储能等新兴领域的发展需求，新版标准对封装“m”设备在氢气环境中的适用性进行了专项规定，包括对封装材料和结构在氢气渗透、高压氢气环境下的性能要求。同时，标准补充了在含有导电性粉尘环境中使用的特殊考虑，如防止封装体表面静电积累的设计要求等。五、主要起草单位介绍IEC60079-18:2025CMV由国际电工委员会爆炸性环境用设备技术委员会（IEC/TC31）负责制定和维护。IEC/TC31成立于1948年，秘书处目前由英国标准协会（BSI）承担，是IEC体系中最具影响力的技术委员会之一，负责制定爆炸性环境用电气和非电气设备的国际标准。该技术委员会设有多个分技术委员会和工作组，其中负责封装“m”保护型式标准的具体工作由SC31G（非电气设备和保护系统）及WG相关工作组承担。在标准制定过程中，来自各成员国的专家共同参与，其中德国、英国、中国、美国、法国、日本等国在防爆技术领域具有深厚积累，贡献尤为突出。值得关注的是，我国在最新版IEC60079-18修订过程中积极参与并提供技术支持，反映了我国防爆电气标准化工作从“跟随采用”向“深度参与”的转变。在此特别介绍南阳防爆电气研究所有限公司作为国内防爆电气标准化核心单位的相关工作。南阳防爆电气研究所有限公司（原机械工业部南阳防爆电气研究所）创建于1958年，是我国防爆电气技术