国核工程有限公司
摘要：文章从设计转化、试验分析着手，对按照美标设计的非安全级接线箱进行国产化设计转化，在未实质违背原设计要求的情况下，降低了设备采购成本。
关键词：非安全级接线箱；设计转化；试验分析。
1.项目背景
某核电项目按照UL和NEMA标准设计了非安全级接线箱。事实上，遵循IEC标准和GB标准的国内相关制造商已具备多年的核电同类设备的设计制造供货经验。为了降低采购及项目执行成本，在不违背原设计实质要求的情况下，通过设计转化实现国产化。
2.UL50结构设计转化分析
根据设计规范书中引用的UL50相关设计要求，结合国标GB/T 7353-1999，对设计材质为不锈钢316L的箱型结构设计转化分析如下：
2.1壳体厚度
UL50标准要求：无支撑框架及最大宽度为457mm的接线箱壳体材质厚度应大于1.35mm。
设计转化后要求：设计选用厚度为1.5mm和2mm的316L不锈钢，满足设计要求。
2.2焊接
UL50标准要求：接线箱内外所有焊接处、连接处应通过重叠法兰或金属表面包边或等同于整体法兰的连续焊缝来闭合。
设计转化后要求：设计采用整体折弯设计，以减少结合面，箱体拼接缝隙小于1mm；焊接牢固，焊缝光滑均匀，无焊穿、裂纹、咬边、气孔等现象。
2.3门或盖板
UL50标准要求：最大长度为178mm的箱体，其盖板或门厚度大于1.35mm；最大长度为457mm的箱体，其盖板或门的厚度大于1.7mm。
设计转化后要求：最大长度178mm及以下的箱型盖板选用1.5mm的316L不锈钢，长度大于178mm小于或等于457mm的箱型盖板选用2mm的316L不锈钢，满足要求。
3.UL50试验要求分析
3.1箱体的相对挠度试验
UL50的试验要求：箱体材质厚度小于1.35mm时，须按照相关要求进行挠度试验。
转化后试验要求：本设计箱体采用钢板厚度为1.5mm或2mm，大于1.35mm，无需试验。
3.2盖板或门的挠度试验
UL50的试验要求：最大长度为178mm的接线箱，其盖板或门厚度不小于1.35mm；最大长度为457mm的接线箱，其盖板或门的厚度不小于1.7mm。满足上述要求的门或盖板，当其任何点受445N的垂直力时，其挠度应小于6.4mm。
转化后试验要求：GB/T 7353-1999中未涉及挠度试验，将按照UL要求进行测试，获取挠度值。
3.3铰链强度试验
UL50的试验要求：箱门应承受自身重量4倍并不小于9.1kg的负荷，铰链不发生永久变形。若门面积小于232* 300mm2，钢制铰链销直径大于3.2mm或铜/铝材质铰链销直径大于4.0mm，则无需进行此试验。
转化后试验要求：本设计箱门面积均不大于232*300 mm2，且铰链销为钢制，设计直径大于4mm，满足要求，无需进行此试验。
3.4抗压试验
UL50的试验要求：向受试箱体外表面施以445N的作用力保持1分钟，箱体空间减少低于最小可接受值，部件及内部接线仍可用，绝缘未发生破损破裂，未发生其他可能造成触电或着火的可能性增加的情况，则可认为试验成功。
转化后试验要求：按照UL要求进行试验。
3.5 其他试验
3.5.1敲落孔试验/螺纹式开孔试验：本设计为直接开孔，试验不适用。
3.5.2聚合物箱体的结合试验/刚性金属导管连接试验：本项目材质设计为316L不锈钢，试验不适用。
3.5.3管毂力矩/绝缘材料模压应力释放试验：管毂、绝缘材料不在本项目设计范围内。
3.5.4棒进试验：本项目无带通风孔的箱体，试验不适用。
4.UL50E试验要求分析及转化
原设计规范要求接线箱满足NEMA TYPE 12（户内安装）或NEMA TYPE 4X（户外安装）两种防护要求，对应UL50E中的具体试验要求如下：
表1：接线箱防护试验要求
4.1 户内防尘试验
UL50E试验要求：通过风机以一定的风速向密闭腔室内的受试箱体喷洒干水泥粉（每立方腔室至少喷洒1.5kg的水泥，持续喷洒5分钟）。试验后无粉尘进入箱体。
试验分析：此防尘要求与GB4208标准中IP6X的要求类似等效，将按照GB4208标准中的IP6X要求设计，并通过试验验证。
4.2 喷水试验
UL50E要求：采用内径为25mm的喷嘴以240L/min的流速向受试箱体的各个接缝处喷水，且喷嘴必须以6mm/s的速度沿着接缝移动一次。试验结束后箱体内无进水。
试验分析：此防尘要求与GB4208标准中IPX6的要求类似等效，将按照GB4208标准中的IPX6要求设计，并通过试验验证。
4.3 密封圈试验
UL50E要求：
（1）NEMA TYPE 4X和NEMA TYPE 12的箱型，都需进行抗张强度、伸长率试验和抗压强度试验。抗张强度、伸长率试验后抗张强度不小于试验前抗张强度的75%，伸长率不小于试验前伸长率的60%，且无可见的变质、变形、熔化、破裂。抗压试验后测量样件厚度，不小于试验前厚度的50%，则满足试验要求。
（2）NEMA TYPE 12的箱型密封圈样件浸没在903号浸没油（美标）中70小时后，膨胀率小于25%，收缩率小于1%，则满足试验要求。
试验分析：本项目设计采用硅橡胶作为密封圈，按要求进行测试。
4.4其他试验
4.4.1外部结冰/户内、户外、附加防腐试验：本项目设计选用316L不锈钢，材质本身具有耐低温、耐腐蚀特性，试验不适用。
4.4.2导管未对准试验：导线管不在本项目设计范围内。
5 总结
通过上述设计转化和试验分析，在未实质违背原设计要求的情况下，确定了国标替代、参照美标及不适用的设计、试验要求，为该项目的国内采购提供了支持，相比于境外采购，国内采购可大幅降低采购经济成本和时间成本。
参考文献
[1] GB/T 7353-1999 《中华人民共和国国家标准 工业自动化仪表盘、柜、台、箱》
[2] UL 50-2007 Enclosures for Electrical Equipment，Non-Environmental Considerations
[3] UL 50E-2007 Enclosures for Electrical Equipment，Environmental Considerations
[4] GB 4208-2008 《中华人民共和国国家标准 外壳防护等级（IP代码）》
论文作者:耿飞
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第36期
论文发表时间:2019/4/25
标签：箱体论文; 盖板论文; 接线论文; 厚度论文; 挠度论文; 标准论文; 抗张强度论文; 《建筑学研究前沿》2018年第36期论文;