GB/T 18881-2002 汽油车排气净化催化剂

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GB/T 18881-2002 汽油车排气净化催化剂
GB/T 18881-2002（2002-11-19发布，2003-06-01实施）

前 　　言
　　为贯彻《中华人民共和国环境保护法》和《中华人民共和国大气污染防治法》，控制汽油车排气污染物，使催化剂产品生产和应用规范化，提出严格的产品质量监督管理的技术依据是十分必要的。
　　鉴于汽油车排气净化催化剂产品国内尚无标准可循，特根据国内现行生产及使用情况制定《汽油车排气净化催化剂》国家标准。本标准为国内首次制定。
　　本标准的附录A为规范性附录。
　　本标准由国家发展计划委员会稀土办公室提出。
　　本标准由全国稀土标准化技术委员会归口。
　　本标准起草单位：昆明贵金属研究所、桂林利凯特环保实业股份有限公司、中国有色金属工业标准计量质量研究所。
　　本标准主要起草人：黄荣光、贺小昆、舒柏崇、邓水平、杨冬霞、卢向东、朱玉华、亢锦文、范顺科。
汽油车排气净化催化剂
________________________________________
1 范围
　　本标准规定了汽油车排气净化催化剂的要求、试验方法、检验规则和标志、包装、运输、贮存。
　　本标准适用于以堇青石蜂窝陶瓷材料作为基体并负载稀土、贵金属或其他金属等活性组分的汽油车排气净化催化剂。
2 规范性引用文件
　　下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
　　GB/T 2828 　逐批检查计数抽样程序及抽样表（适用于连续批的检查）
　　GB/T 5181-2001　 汽车排放术语和定义
　　GB/T 8170　 数值修约规则
　　GB/T 17803　　稀土产品牌号表示方法
　　GB 18352.1-2001　　轻型汽车污染物排放限值及测试方法（I）
　　HCRJ 007　　汽油车排气催化转化器
　　JC/T 686　　蜂窝陶瓷
3 术语和定义
　　GB/T 5181 确立的以及下列术事和定义适用于本标准。
3.1 汽油车排气净化催化剂 catalyst for petrol vehicle exhaust purification
　　安装在汽油车排气系统中用于降低污染物排放的催化转化器的芯体，其主要作用是通过催化氧化还原反应降低汽油车排放污染物[一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)和氮氧化合物(NOx)]的排放量。
3.2 氧化型催化剂 oxidation catalyst
　　一种加速碳氢化合物和一氧化碳氧化为水蒸汽和二氧化碳的催化剂。
3.3 三效催化剂 three-way catalyst
　　一种氧化碳氢化合物和一氧化碳并同时还原氮氧化物的催化剂。为了获得最佳转化效率，发动机必须在很狭窄的空燃比范围（接近理论配比状态）内工作。
3.4 催化剂转化效率 catalyst conversion efficiency
　　指在规定工况下，催化转化器入口与出口污染物浓度的变化率，计算公式如下：
转化效率(%)=(转化器入口污染物(i)浓度的测量数值-转化器出口污染物(i)浓度的测量数值）/转化器入口污染物(i)浓度的测量数值×100
　　式中：
　　i——分别代表污染物CO、HC或NOx。
3.5 起燃温度 light-off temperature
　　指催化剂对某一污染物的催化转化效率达到50％时所对应的催化转化器入口气体温度。用符号T50(i)表示，“T”为摄氏温度，“i”分别代表污染物CO、HC或NOx。
4 要求

4.1 产品分类
4.1.l 产品按功能和用途分为氧化型催化剂(OXC)和三效催化剂(TWC)。
4.1.2 产品按载体形状和规格分为3个牌号，且应符合表1规定，特殊要求可由供需双方协商确定。
表 1
产品牌号        201100        201101        201102
形状        圆柱体        椭圆柱体        跑道型
代号        Y        T        P
规格        截面尺寸/mm        φ30～φ180        30×20～190×70(长轴×短轴)        30×20～190×70(长轴×短轴)
        截面尺寸偏差/mm        ±1.5
        高度/mm        10～180
孔数/(孔/cm2)        48,64,96
　　注：产品牌号表示方法符合GB/T 17803中的规定。
4.2 产品标记
　　产品标记应包括产品名称、产品牌号、产品功能、产品形状、产品规格、孔数、国家标准编号，如下所示：
　　201101牌号的氧化型催化剂，椭圆柱体，长轴为145 mm，短轴为80mm，高度为100mm，孔数为64孔/cm2的产品标记为，催化剂201101-OXC-T 145×80×100-64 GB/T 1888l—2002。
4.3 催化性能
4.3.1 产品催化性能配气检测和台架检测结果应满足下列要求：
4.3.1.1 转化效率(X)：在过量空气系数λ=0.95～1.05范围内某一点同进达到下列要求即可。
XCO≥85%，XHC≥80%，XNOx≥70%。
4.3.1.2 起燃温度(最佳工作窗口条件下)：在过量空气系数λ＝0．95～1．05范围内某一点同时达到下列要求即可。
T50(CO)≤250℃，T50(HC)≤260℃，T50(50NOx)≤270℃。
4.3.2 产品整车催化性能应达到GB 18352.1—200l表2中的要求。
4.3.3 产品整车催化性能寿命应达到80000km。
4.4 物理性能
　　产品的物理性能应符合表2的规定。
表 2
检测项目        性能指标
抗压强度/MPa        A轴方向>8、B轴方向>1.5
热膨胀系数(室温～800℃)/℃-1        ≤2.2×10-6
转化温度/℃        ≥1100
4.5 外观
　 产品的外观质量应符合表3的规定。
表 3
缺陷名称        缺陷允许范围
边裂纹        载体周边可视裂纹长度不大于15mm，深度不大于4mm
边棱缺损        最大缺陷尺寸不超过7mm×15mm×20mm(半径×弧长×高度)

5 试验方法
5.1 尺寸偏差检测方法
　　产品尺寸偏差检测方法应按JC/T 686中的规定进行。
5.2 催化性能试验方法
5.2.1 产品转化效率、起燃温度配气试验方法应按本标准附录A(规范性附录)中的规定进行。
5.2.2 产品转化效率、起燃温度台架试验方法应按HCRJ 007中的规定进行。
5.2.3 产品整车催化性能试验方法应按GB 18352.1—200l附录C中的规定进行。
5.2.4 产品整车催化性能寿命试验方法应按GB 18352.1—2001附录F中的规定进行。
5.3 物理性能试验方法
　　产品物理性能试验方法应按JC/T 686中的规定进行。
5.4 外观检测方法
　　产品外观检测采用目视检查。
5.5 数值修约
5.5.1 转化效率试验结果按GB/T 8170中的规定修约成两位有效位数。
5.5.2 起燃温度试验结果按GB/T 8170中的规定修约成三位有效位数。
6 检验规则
6.1 检查和验收
6.1.1 产品应由供方质量技术监督部门进行检验，保证产品质量符合本标准的规定，并填写质量证明书。
6.1.2 需方应对收到的产品按本标准的规定进行检验，如检验结果与本标准的规定不符时，应在收到产品之日起的3个月内向供方提出，并由供需双方协商解决。如需仲裁，仲裁取样在需方共同进行。
6.2 组批
　　产品应成批提交检验，每批应由同一牌号、同一生产工艺、同一规格、同一批号的产品组成。
6.3 检验项目
　　每批产品出厂前应进行尺寸偏差、外观、催化性能配气检验或台架检验。整车催化性能、寿命和产品物理性能检验由供方根据生产情况进行定期检验或抽检，但供方应以工艺保证产品可达到本标准的质量要求，如用户要求按批做这些性能的出厂检测，应在合同中注明。
6.4 取样
　　产品取样应符合表4的规定。
表 4
检验项目        取样规定        合格质量水平AQL        一般检查水平IL        要求的章条号        试验方法的章条号
尺寸偏差        逐件检验        —        —        表1        5.1
催化性能        配气        按本标准附录A中A.4.2.2规定                —        4.3.1        5.2.1
        台架        按GB/T 2828的规定        4.0        S-2        4.3.1        5.2.2
        整车        按GB/T 2828的规定        4.0        S-2        4.3.2        5.2.3
        寿命        按GB/T 2828的规定        4.0        S-2        4.3.3        5.2.4
物理性能        按GB/T 2828的规定        4.0        S-2        4.5        5.3
外观        逐件检验        —        —        4.5        5.4

6.5 检验结果判定
6.5.1 尺寸偏差、外观不符合本标准规定时，按件判定不合格。允许逐件检验，合格者交货。
6.5.2 催化性能、物理性能试验结果不合格时，GB/T 2828中规定的抽样方案进行不合格项目的重复试验，若仍有一项结果不合格，则该批产品为不合格。
7 标志、包装、运输和贮存
7.1 标志
　　产品包装箱上应打印上产品名称、产品规格、批号、数量、标准编号、供方名称、出厂日期以及防水、防酸、 防压、防摔等标志。
7.2 包装
　　包装箱设计应考虑产品防水、防碰撞，保证产品在运输途中不受损伤。
7.3 运输
　 　运输途中严禁强烈震动，防止水或其他液体渗入。
7.4 贮存
　　产品应装箱贮存于通风、干燥、无腐蚀的仓库内，并定期检查。
7.5 质量证明书
　　每箱产品应附有产品质量证明书，注明：
　　a) 供方名称、地址、售后服务电话；
　　b) 产品名称；
　　c) 产品牌号；
　　d) 规格；
　　e) 生产批号；
　　f) 件数；
　　g) 各项分析检验结果和质量技术监督部门印记；
　　h) 本标准编号；
　　i) 出厂日期（或包装日期）。

附　录　A
（规范性附录）
催化剂催化性能配气评价测定方法
A.1 范围
　　本方法规定了催化剂催化性能配气评价（转化效率、起燃温度）的测试方法。
　　本方法适用于催化剂催化性能配气评价（转化效率、起燃温度）的测试。
A.2 方法提要
　　催化剂催化性能配气评价测定方法即以氮气作为平衡气，采用标准钢瓶气按比例混合模拟汽车排气，在一定的升温条件下流经催化反应床，分别测定不同时间、不同温度条件时催化反应器入口与出口气体浓度，计算出催化剂的转化效率，并通过曲线查出催化剂起燃温度，从而实现对催化剂性能的评价。其工作原理示意图如图A.1所示。

图A.1 催化剂催化性能配气评价测定方法原理示意图
A.3 仪器、设备
A.3.1 非扩散型红外分析仪(NDIR)
　　主要用于分析CO，在仪器最佳工作条件下，凡能达到下列指标者均可使用：
　　量程：0～3%，0～5%。
　　线形偏差：≤土1%。
　　响应灵敏度：≤0.2%。
A.3.2 氢火焰离子分析仪(FID)
　　主要用于分析HC，在仪器最佳工作条件下，凡能达到下列指标者均可使用：
　　量程：0～1%，0～0.5%，0～0.1%。
　　精密度：在20%测量范围精度：P20≤0.02μg。
　　　　　　在80%测量范围精度：P80≤0.03μg。
　　响应时间：5s(95%时间)。
A.3.3 化学发光分析仪(CLD)
　　主要用于分析NOx，在仪器最佳工作条件下，凡能达到下列指标者均可使用：
　　量程：0～0.2%，0～0.l%，0～0.05%。
　　精密度：0.00005%或1%读数，取其较大值。
　　滞后时间：< 25s。
A.4 测定步骤
A.4.1 安全措施
　　试验前应注意检查各气瓶接口、分析仪接口及反应炉各接口处的密封性，如有泄漏应及时解决。
A.4.2 试样
A.4.2.1 试样规格
　　试样为蜂窝状、圆柱形载体，以体积表示，试样尺寸应满足：每小时流过每升催化剂的气体体积(即空速)为：SV＝50,000h-1～55,000h-1具体体积根据用户所采用气体流量确定。
A.4.2.2 取样
　　试样取样遵循下述方法：
　　将催化剂载体从纵向1/2和横向l/2处分为四份，于左上(下)部或右下(上)部靠近中心处选取—份试样进行检测，需要重复试验时应在原取样试样轴心对称处取样。如图A.2所示：

图A.2 催化剂取样示意图
A.4.3 测定
A.4.3.1 接通质量流量计、多组分分析仪、计算机采样系统等仪表电源，预热。
A.4.3.2 将催化剂放人催化反应炉中。
A.4.3.3 打开气源，通过质量流量计，配气。
　　根据汽油发动机的排气成分，模拟配气并均匀混合。配气情况如表A.1所示。
表 A.1
气体        NOx        CO        THC        SO2        H2O        O2        H2        N2
体积分数ω/%        0.1土0.01        1.5土0.15        0.15土0.015        0.002        2.0～10        0～5        0.4～0.8        平衡气
　　注：C3H6/C3H8=2:1。

A.4.3.4 从室温升至100℃恒温10min后，按10℃/min的升温速率进行程序升温，并通过切换检测阀记录反应器人口与出口的各种气体含量，平均1 min记录一个数据。
A.4.3.5 测试结束，关闭气源，切断质量流量计及分析仪电源，使催化剂自然冷却至室温，取出催化剂。
A.4.3.6 数据处理、作图。
A.5 分析结果计算与表述
　　按下式计算程序升温过程催化剂转化效率：
　　　　　　　　　　　　X(%)＝(c0(i)-c1(i))/c0(i)×100………………………(A．1)
　　式中：
　　　X——转化效率；
　　　c0(i)——反应器入口气体浓度；
　　　c1(i)——反应器出口气体浓度；
　　　i——分别为反应气体CO、HC、NOx或O2。
　　确定催化剂的起燃温度T50(i)，以温度为横坐标，催化剂转化效率为纵坐标绘制催化剂起燃温度特性曲线，如图A.3所示。

图A.3 催化剂起燃温度特性曲线
C.6 允许差
　　同一实验室、同一试样测试结果之间的差值应不大于表A.2所列允许差。
表 A.2
测试项目        允许差
起燃温度T/℃        5
转化效率X/%        5