GB/T 34496-2017 燃气重型车用排气净化催化剂

　　ICS 7 1 . 120 . 99 G 75

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 34496—2017

　　燃气重型车用排气净化催化剂 Catalystforheavy-dutygasenginevehicleexhaustpurification

　　2017-10-14 发布 2018-05-01 实施

　　中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会

　　发

　　布

　　GB/T 34496—20 17

　　前 言

　　本标准按照 GB/T 1 . 1—2009 给出的规则起草。

　　本标准由全国稀土标准化技术委员会(SAC/TC 229)提出并归口 。

　　本标准起草单位：昆明贵研催化剂有限责任公司、中 自环保科技股份有限公司、潍柴动力空气净化科技有限公司、广西玉柴机器股份有限公司、有色金属技术经济研究院。

　　本标准主要起草人：张玉雪、黄卫强、常仕英、王奉双、王云、朱赞、杜君臣、赵云昆、李文松、王淑英、杨佳、张家华。

　　GB/T 34496—20 17

　　燃气重型车用排气净化催化剂

　　1 范围

　　本标准规定了燃气重型车用排气净化催化剂的要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输、贮存及质量证明书。

　　本标准适用于以陶瓷蜂窝载体作为基体并负载稀土、贵金属或其他金属等活性组分的燃气重型车用排气净化催化剂产品。 本标准中的燃气重型车包括设计车速大于 25 km/ h 的 M2 、M3 、N1 、N2 和 N3类及总质量大于 3 500 kg 的 M1 类车辆。 本标准中的氧化型催化剂(GOC)适用于稀薄燃烧的燃气类发动机(CNG/LNG/LPG) 。本标准中的三效催化剂(TWC) 适用于等当量比燃烧的发动机(CNG/LNG/ LPG) 。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件对于本文件的应用是必不可少的。 凡是注 日期的引用文件，仅注 日期的版本适用于本文件 。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

　　GB/T 2828 . 1 计数抽样检验程序 第 1 部分：按接收质量限(AQL)检索的逐批检验抽样计划GB/T 5181 汽车排放术语和定义

　　GB/T 8170 数值修约规则与极限数值的表示和判定

　　GB/T 15089 机动车辆及挂车分类

　　GB 17691 车用压燃式、气体燃料点燃式发动机与汽车排气污染物排放限值及测量方法(中国Ⅲ 、 Ⅳ、Ⅴ阶段)

　　GB/T 17803 稀土产品牌号表示方法

　　GB 20890 重型汽车排气污染物排放控制系统耐久性要求及试验方法

　　GB/T 23277 贵金属催化剂化学分析方法 汽车尾气净化催化剂中铂、钯、铑量的测定 分光光度法

　　GB/T 25994 蜂窝陶瓷

　　HJ 509 车用陶瓷催化转化器中铂、钯、铑的测定 电感耦合等离子体发射光谱法和电感耦合等离子体质谱法

　　3 术语和定义

　　GB/T 5181、GB/T 15089 和 GB 17691 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

　　3.1

　　M1 、M2 、M3 、N1 、N2 、N3 类车辆 classM1/M2/M3/N1/N2/N3 vehicle

　　M1 类车辆指包括驾驶员座位在内，座位数不超过 9 座的载客车辆;

　　M2 类车辆指包括驾驶员座位在内，座位数超过 9 座，且最大设计总质量不超过 5 000 kg 的载客车辆;

　　M3 类车辆指包括驾驶员座位在内，座位数超过 9 座，且最大设计总质量超过 5 000 kg 的载客车辆;

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　　N1 类车辆指最大设计总质量不超过 3 500 kg 的载货车辆;

　　N2 类车辆指最大设计总质量超过 3 500 kg,但不超过 12 000 kg 的载货车辆;

　　N3 类车辆指最大设计总质量超过 12 000 kg 的载货车辆。

　　3.2

　　氧化型催化剂 gasoxidationcatalyst;GOC

　　安装在发动机排气系统中，通过氧化催化反应，能降低排气中一氧化碳(CO)、碳氢化合物(CH 4 和NMHC)排放量的催化转化单元。

　　3.3

　　三效型催化剂 gasthree-waycatalyst;TWC

　　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 gatalystconversionefficiency

　　在规定工况下，催化剂入口与出口污染物浓度的变化率，计算办法如式(1) :

　　……………………( 1 )

　　式中：

　　η —转化效率，% ;

　　i1 —转化器入口污染物的浓度数值，代表污染物 CO、CH4 、NOr ;

　　i2 —转化器出口污染物的浓度数值，代表污染物 CO、CH4 、NOr 。

　　3.5

　　起燃温度 light-offtemperature

　　催化剂在特定空速下对某一污染物的催化转化效率达到 50%时所对应的催化剂入口气体温度。用符号 T50(i)表示，“T”为摄氏温度(℃),“i”代表污染物 CO、CH4 、NOr 。

　　3.6

　　空速 spacevelocity

　　排气在标准温度(25 ℃)和标准压力(100 kPa)状态下的容积流量(L/h) 除以催化剂载体容积(L)所得数值，单位为 h- 1 。

　　3.7

　　排气背压 backpressure

　　在规定的流量(单位 kg/h)条件下，气体通过催化剂与大气压力的相对差值，计算办法如式(2) :

　　P=P1 - P0 ……………………( 2 )

　　式中：

　　P —催化剂排气背压，单位为千帕(kPa) ;

　　P1 —催化剂气体入口端排气压力，单位为千帕(kPa) ;

　　P0 —大气压力，单位为千帕(kPa) 。

　　3.8

　　名义排气背压 nominalbackpressure

　　测试催化剂前五个批次 15 颗产品的背压，绘制正态分布图，取所有背压正态分布的中值定义为该型号催化剂的背压名义值。

　　3.9

　　理论空气量 theoreticalair

　　单位质量燃料完全燃烧所需要的空气质量。

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　　3 . 10

　　过量空气系数 excessairratio

　　燃料消耗的实际空气量与需要的理论空气量之比，以符号 λ 表示。

　　3 . 1 1

　　等当量比燃烧 stoichiometricburn

　　发动机燃烧时，空气和燃料的量按理论的比例加入。

　　3 . 12

　　稀薄燃烧咯 earnburn

　　发动机燃烧时，空气和燃料的比例大于理论当量比。

　　3 . 13

　　贵金属含量 preciousmetalcontent

　　单位体积催化剂上负载的贵金属质量，单位用克每升(g/L)表示。

　　3 . 14

　　涂层脱落率 coatingweightlossratio

　　催化剂在模拟实际应用的尾气流量条件下对涂层牢固性的损伤，造成涂层脱落，脱落率等于涂层损失量与催化剂的涂层质量之比，计算办法如式(3) :

　　……………………( 3 )

　　式中：

　　μ —脱落率，% ;

　　M1 —测试前的样品质量，单位为克(g) ;

　　M2 —测试后的样品质量，单位为克(g) ;

　　M0 —催化剂中的涂层质量，单位为克(g) 。

　　3 . 15

　　堵孔率 percentageofpluggedhole

　　催化剂横截面的堵塞的孔道数占总孔数的比例，计算办法如式(4) :

　　……………………( 4 )

　　式中：

　　μ —堵孔率，% ;

　　n1 —堵塞的孔数;

　　n — 总孔数。

　　3 . 16

　　催化性能测试样品 catalyticperformancetestsample

　　以 Φ25 . 4 mm×H 76 . 2 mm 的陶瓷载体制作测试用样品，直径允许偏差为± 1 mm,高度允许偏差为 ±1 . 5 mm,测试样品体积v≈38 . 6 mL,样品尺寸也可自行规定。

　　4 产品分类

　　同一型式的催化剂应采用相同的载体结构和材料，相同的载体容积、外形尺寸和孔密度，相同的催化剂活性组分总含量及其比例。 产品分类见表 1 。产品牌号应符合 GB/T 17803 的规定。 需方有特殊要求时，由供需双方协商确定。

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　　表 1 产品分类

　　5 要求

　　5 . 1 外观质量

　　外观质量应符合供需双方商定的图纸要求，图纸无要求的不能出现下表 2 所列的缺陷范围。

　　表 2 外观质量缺陷

　　5 . 2 尺寸偏差

　　尺寸偏差应符合表 3 的规定，需方如有特殊要求，由供需双方协商确定。

　　表 3 尺寸偏差

　　5 . 3 贵金属总含量及比例

　　催化剂贵金属总含量在设计值的 ±10%偏差以内、贵金属含量比例在设计值 ±10%偏差以内。

　　5 . 4 涂层脱落率

　　催化剂的涂层脱落率 μ≤2%。

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　　5 . 5 排气背压

　　背压在名义排气背压的 ±10%偏差以内。

　　5 . 6 催化性能

　　催化剂采用小样测试，天然气(NG) 类按附录 A 进行配气测试，起燃温度应符合表 4 的规定;液化石油气(LPG)类按附录 B进行配气测试，起燃温度应符合表 5 的规定。

　　表 4 NG类催化性能要求

　　表 5 LPG类催化性能要求

　　5 . 7 耐久性

　　催化剂耐久性应满足 GB 20890 中要求或需方要求。

　　6 试验方法

　　6 . 1 外观质量

　　产品的外观质量采用目视检测，确定是否有 5 . 1 中表 2 所列的缺陷，对有缺陷的地方，使用游标卡尺对其尺寸进行测量。

　　6 . 2 尺寸偏差

　　产品尺寸偏差检测方法应按 GB/T 25994 中的规定进行。

　　6 . 3 贵金属总含量及比例

　　贵金属总含量及比例按 GB/T 23277 或 HJ 509 中的规定进行。

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　　6 . 4 涂层脱落率

　　6 . 4 . 1 烘干

　　将催化剂置于 120 ℃空气环境中保温，保温时间达到 30 min,并在其后的每 10 min进行称重，质量变化相对原始样品质量小于 1%,则可判定为已被烘干。

　　6 . 4 . 2 称重

　　在分析天平上称重催化剂，要求分析天平的精度为± 1 mg,样品 自保温炉中取出至称重不得超过2 min。

　　6 . 4 . 3 脱落试验

　　将被测样品 自然冷却至室温后，在距离催化剂端面 1 . 5 cm 的地方，用 0 . 55 MPa 的无油压缩空气，均匀缓慢地吹扫催化剂端面，每个端面吹扫的时间为 60 s,若 60 s后仍有粉尘脱落物，则直至通过灯光观察载体的中心位置无明显的粉尘脱落为止，测试吹扫后的样品质量。

　　6 . 5 排气背压

　　测试空气流速设定 658 kg/h、1 316 kg/h两个工况点，测试方法按附录 A 中规定的进行。

　　6 . 6 催化性能

　　NG类和 LPG类催化剂起燃温度配气检测方法应分别按附录 B 和附录 C 中的规定进行。

　　6 . 7 耐久性

　　耐久性试验方法参照 GB 20890 的规定进行。

　　6 . 8 数值修约

　　数值修约按 GB/T 8170 的规定进行。

　　7 检验规则

　　7 . 1 检查和验收

　　7 . 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。

　　7 . 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，仲裁取样由双方在需方处共同取样。

　　7 . 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。

　　7 . 3 检验项目

　　每批产品出厂前应进行外观质量、尺寸偏差、涂层脱落率、排气背压和新鲜样品催化性能的检验。催化剂水热老化后的性能和贵金属含量及比例的检验由供需双方根据生产情况协商确定，供方应以工

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　　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，应在合同中明确。 耐久性按照型式认证，在产品开发时，测试一次即可，产品批量生产时，不再做重复认证。

　　7 . 4 取样

　　产品取样应符合表 6 的规定。

　　表 6 产品取样

　　7 . 5 检验结果判定

　　7 . 5 . 1 外观质量不符合本标准规定时，则判该件产品为不合格，但允许逐件检验，合格件交货。

　　7 . 5 . 2 尺寸偏差不合格时，按 GB/T 2828 . 1 中规定的抽样方案进行不合格项 目 的重复检验，如仍有不合格项，则判该批产品为不合格。

　　7 . 5 . 3 贵金属含量及比例、涂层脱落率、排气背压、催化性能不合格时，取双倍试样进行不合格项 目 的重复检验，若检测结果仍不合格，则判该批产品为不合格。

　　7 . 5 . 4 耐久性能检验结果不合格时，由供需双方协商解决。

　　8 标志、包装、运输和贮存、质量证明书

　　8 . 1 标志、包装

　　8 . 1 . 1 标志

　　产品包装箱上应打印上：

　　a) 供方名称;

　　b ) 供方地址;

　　c) 产品名称;

　　d) 产品规格;

　　e) 批号 ;

　　f) 数量 ;

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　　g) 出厂日期;

　　h) 防水、防酸、防压、防摔等标志。

　　8 . 1 . 2 包装

　　包装箱设计应考虑产品防水、防碰撞，保证产品在运输中不受损伤。

　　8 . 2 运输

　　运输途中不应强烈震动，防止水或其他液体渗入。

　　8 . 3 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。

　　8 . 4 质量证明书

　　每批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) 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)。

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　　附 录 A

　　(规范性附录)

　　排气背压(气流阻力)的测定方法

　　A.1 方法提要

　　在常温条件下，采用罗茨鼓风机产生一定流量的空气模拟汽车排气，流经催化反应床，分别测定不同流量条件下催化剂的排气压力，计算出催化剂的与大气压力的相对差值，测定催化剂气流阻力，从而实现对催化剂产品一致性的评价。 其工作原理示意图见图 A. 1 。

　　说明：

　　① —压差变送器;

　　② — 流量计;

　　③ —稳压储气囊;

　　④ —鼓风机。

　　图 A.1 催化剂常规背压测试装置示意图

　　A.2 仪器、设备

　　A.2 . 1 使用的仪器部件

　　推荐使用的仪器部件见表 A. 1 。

　　表 A.1 使用的仪器部件

　　A.2 . 2 设备精度要求

　　所选用的流量计、压力传感器要符合：精确度：± 1 . 5% F. S。 为保证数据可比性，不同试验数据对

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　　比过程中应确认所使用的测量仪器在测试原理和精度等方面应保持一致。

　　A.3 操作步骤

　　A.3 . 1 试验前检查

　　催化剂排气背压试验前应检查试验设备处于正常工作状态。

　　A.3 . 2 样品安装

　　将催化剂安装在对应的测试工装中，并锁定工装。

　　A.3 . 3 测试

　　启动设备，按表 A. 2 要求设置不同工况点入口流量，稳定运行 5 min,读取各工况点下的催化剂入口压力和大气压力的相对差值，各工况点入口流量实测值应在设定值允许偏差范围内。 测试结束，关闭设备，取出催化剂，切断电源。

　　表 A.2 催化剂工况

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　　附 录 B

　　(规范性附录)

　　LPG类催化性能配气评价测定方法

　　B.1 试验装置

　　见图 B. 1 。

　　说明：

　　① —瓶配气;

　　② — 流量计;

　　③ —水饱和器;

　　④ —混合器;

　　⑤ —温控仪;

　　⑥ —冷凝器;

　　⑦ —气体分析仪;

　　⑧ —计算机;

　　⑨ —通风橱。

　　图 B.1 试验装置图

　　B.2 试验条件

　　B.2 . 1 稀燃时氧化型催化剂，按照表 B. 1 的配气组成，在空速为(60 000±5 000) h-1 条件进行配气。 当客户有特殊要求时，可依据具体情况加入其他气体，同时相关的技术指标需重新修订。

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　　表 B.1 配气组分含量推荐方案

　　B.2 . 2 等当量比燃烧时三效催化剂，按照表 B. 2 的配气组成，以过量空气系数 λ= 1 . 00 ±0 . 03,空速为(60 000±5 000) h-1 条件进行配气。 当客户有特殊要求时，可依据具体情况加入其他气体，同时相关的技术指标需重新修订。

　　表 B.2 配气组分含量推荐方案

　　B.2 . 3 催化剂小样水热老化试验条件按表 B. 3 设定，其中程序升温速率不低于 5 ℃ / min。 当客户有特殊要求时，可依据具体情况加入其他气体。

　　表 B.3 水热老化试验条件推荐方案

　　B.3 测试过程

　　B.3 . 1 截取试样

　　催化性能测试样品的小样尺寸推荐为 1 inch×3 inch( Φ25 . 4 mm×76 . 2 mm) 。如果催化剂为均匀涂敷，取样位置为前端中央;如果为分区涂敷，小样沿长度方向跨越分区界限，两边各取一半。

　　B.3 . 2 试样的装载

　　将待测样件用衬垫包好(不能堵孔、漏气，厚度以刚好能将样品放入催化炉为宜)后放入催化炉恒温区，装上样品后确保热电偶位置(催化剂样品入口前 5 mm±2 mm) 。将裹好的催化剂小心装入石英管中 。将装好催化剂的石英管放入加热炉中，旋紧加热炉两端螺母。

　　B.3 . 3 活化处理

　　在模拟尾气组成的气氛条件下，调试加热炉从室温按 ≤ 20 ℃ / min 的升温速率升到 550 ℃ , 在550 ℃下活化(保温)60 min。

　　B.3 . 4 新鲜活性测试

　　按照表 B.1 或表 B.2 的配气规定，空速 60 000 h- 1 ± 5 000 h-1 条件下，从 100 ℃开始，以 10 ℃ /min

　　的升温速率升到 550 ℃ ,连续采集 C3 H8 、CO 和 NO狓 的浓度。 测试数据以温度为横坐标、转化率为纵坐标绘制连续起燃温度曲线，读取 C3 H 8 、CO 和 NO狓 的起燃温度 T50 。

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　　B.3 . 5 水热老化试验

　　新鲜活性测定之后，按表 B. 3 控制水热老化试验条件做催化剂水热老化处理。

　　B.3 . 6 水热老化后活性的测试

　　水热老化后活性的测试现按 B. 3 . 1~B. 3 . 4 步骤进行活性测试。

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　　附 录 C

　　(规范性附录)

　　NG类催化性能配气评价测定方法

　　C.1 试验装置

　　见图 C. 1 。

　　说明：

　　① —瓶配气;

　　② — 流量计;

　　③ —水饱和器;

　　④ —混合器;

　　⑤ —温控仪;

　　⑥ —冷凝器;

　　⑦ —气体分析仪;

　　⑧ —计算机;

　　⑨ —通风橱。

　　图 C.1 试验装置图

　　C.2 试验条件

　　C.2. 1 稀燃 时 氧 化 型 催 化 剂，按 照 表 C. 1 的 配 气 组 成，以 过 量 空 气 系 数 λ = 1 . 45 ± 0 . 05 , 空 速 为(60 000±5 000)h-1 条件进行配气。 当客户有特殊要求时，可依据具体情况加入其他气体，同时相关的技术指标需重新修订。

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　　表 C.1 配气组分含量推荐方案

　　C.2.2 等当量比燃烧时三效催化剂，按照表 C. 2 的配气组成，以过量空气系数 λ=0 . 97±0 . 03, 空速为(60 000±5 000) h-1 条件进行配气。 当客户有特殊要求时，可依据具体情况加入其他气体，同时相关的技术指标需重新修订。

　　表 C.2 配气组分含量推荐方案

　　C.2.3 催化剂小样水热老化试验条件按表 C. 3 设定，其中程序升温速率不低于 5 ℃ / min。 当客户有特殊要求时，可依据具体情况加入其他气体。

　　表 C.3 水热老化试验条件推荐方案

　　C.3 测试过程

　　C.3. 1 截取试样

　　催化性能测试样品的小样尺寸推荐为 1 inch×3 inch( Φ25 . 4 mm×76 . 2 mm) 。如果催化剂为均匀涂敷，取样位置为前端中央;如果为分区涂敷，小样沿长度方向跨越分区界限，两边各取一半。

　　C.3.2 试样的装载

　　将待测样件用衬垫包好(不能堵孔、漏气，厚度以刚好能将样品放入催化炉为宜)后放入催化炉恒温区，装上样品后确保热电偶位置(催化剂样品入口前 5 mm±2 mm) 。将裹好的催化剂小心装入石英管中 。将装好催化剂的石英管放入加热炉中，旋紧加热炉两端螺母。

　　C.3.3 活化处理

　　在模拟尾气组成的气氛条件下，调试加热炉从室温按 ≤ 20 ℃ / min 的升温速率升到 550 ℃ , 在550 ℃下活化(保温)60 min。

　　C.3.4 新鲜活性测试

　　按照表 C.1 或表 C.2 的配气规定，空速 60 000 h- 1 ± 5 000 h-1 条件下，从 100 ℃开始，以 10 ℃ /min

　　的升温速率升到 550 ℃ ,连续采集 CH4 、CO 和 NO狓 的浓度。 测试数据以温度为横坐标、转化率为纵坐标绘制连续起燃温度曲线，读取 CH 4 、CO 和 NO狓 的起燃温度 T50 。

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　　C.3 . 5 水热老化试验

　　新鲜活性测定之后，按表 C. 3 控制水热老化试验条件做催化剂水热老化处理。

　　C.3 . 6 水热老化后活性的测试

　　水热老化后活性的测试现按 C. 3 . 1~C. 3 . 4 步骤进行活性测试。