工業(yè)泵減小腐蝕和磨蝕的影響

界各地的工業(yè)過程都要用到泵，才能高效地運作。最新的泵設計和涂層技術都有了顯著的進步，它們通過減小腐蝕和磨蝕的影響，不僅提高了生產率，還使運營成本降低。

一方面繼續(xù)研究導致泵性能變差的生產過程，一方面針對防護涂層研發(fā)更好的應用技術。通過更好地理解泵送過程以及影響它的因素，最終用戶能夠更好地改進他們的維護策略。

 

受影響的應用

幾乎所有涉及液體的工業(yè)過程都在其某個環(huán)節(jié)中用到了泵。從深海油氣開采到DNA測序，都需要利用泵來完成各種各樣的生產任務。然而，無論泵的設計或尺寸如何，每種應用的關鍵所在都是可靠性和效率。最大限度地減少停機時間和運行成本對于現(xiàn)代工業(yè)至關重要。

對于那些使用大型工業(yè)泵的用戶來說，他們面臨的特殊挑戰(zhàn)包括以下兩點，第一，通常工作在惡劣的環(huán)境條件下，第二，要在持續(xù)遭受腐蝕和磨蝕威脅的同時維持泵的優(yōu)良性能。隨著對這些生產過程以及用于解決生產過程中的難題的技術愈來愈了解，用戶得以實施更具成本效益的泵整修程序。

腐蝕

通常把零件表面與流過泵的反應流體之間所發(fā)生的化學反應定義為腐蝕。通常將腐蝕分為兩大類，一般或均勻腐蝕以及局部腐蝕，后者如點蝕和縫隙腐蝕。非不銹鋼材料主要受到均勻腐蝕的影響，而那些形成氧化物層粘附在物體表面并使表面鈍化的金屬則容易發(fā)生局部腐蝕。

流動加速腐蝕（FAC）是指清除了金屬表面的防護性氧化物層。該過程的速度受含氧量、流速以及一定程度上的氯含量的影響。由于水的高碳酸鹽硬度而形成的鈣質層能夠減弱甚至阻止FAC。

從以下實例中可以看出氧氣的影響：在含氧量低于20ppb（十億分之幾），流速約為15米/秒的水中，腐蝕速率通常約為0.01毫米/年。然而，當含氧量增加后，腐蝕速率會提高到幾毫米/年，這將給工業(yè)生產過程帶來重大挑戰(zhàn)。

幸運的是，F(xiàn)AC只對低碳鋼和鑄鐵造成了真正的問題。 增加鉻含量或使用不銹鋼將在極大程度上消除流動加速腐蝕所帶來的脆弱性。

磨蝕

當用于傳輸含有磨損性物質（如沙子）的液體時，泵會遭受嚴重的磨蝕，并且其中流速高的區(qū)域磨損尤為嚴重。這種現(xiàn)象在石油和天然氣工業(yè)中屢見不鮮，在這類應用場合中，通常使用注射泵來迫使水流回油田中，從而維持將油提升到地表所需的壓力。水流中夾帶的砂粒會對泵造成磨損，而高工作壓力更使磨蝕問題雪上加霜。

從純粹的設計觀點來看，為了最大程度地減少磨蝕，該領域的泵制造商有以下兩種方案可供選擇：

•減小泵內每一處的流速 或者
• 按照這樣一種方式來設計泵，使液體流過密合運轉間隙處的流速較低。

然而，在大多數(shù)情況下，應用所要求的規(guī)范限制了上述任何一種解決方案的實施。在這些應用中，實踐證明可行的解決方案是在泵的選定區(qū)域涂上一層具有高耐磨蝕性的涂料。

磨蝕—腐蝕

在既有磨蝕又有腐蝕的工況下，惡化機理可能變得非常復雜，并且取決于基材的類型和流體的化學性質。腐蝕會導致基材表面形成弱粘附性的氧化物層，使基材變得容易遭受磨蝕，另一種可能的情況則是，腐蝕會破壞鈍化層，導致材料表面活化，進而加速了腐蝕。在這種情況下，表面保護機制往往是最好且唯一的選擇。

氣蝕

氣蝕是泵葉輪上最常見的一種問題，它由壓差引起，可能發(fā)生在泵體或葉輪上。 當局部壓力下降到低于被泵送流體的飽和壓力時，流體中的突然壓降導致液體發(fā)生閃蒸，變成蒸氣。 由壓降形成的任何汽泡都會隨著流體的流動而掠過葉輪葉片。當氣泡進入某個局部壓力大于飽和壓力的區(qū)域時，汽泡突然破裂，產生沖擊波，隨著時間的推移，這種現(xiàn)象會對葉輪和/或泵殼體造成重大的損傷。

在大多數(shù)情況下，最好是防止氣蝕發(fā)生，而不是試圖減小氣蝕對泵送設備造成的影響。通常通過采取以下三種措施之一來達到這個目的：
•增大吸入壓頭
•降低流體溫度
•減小必需汽蝕余量（NPSHR）

對于無法避免氣蝕或者泵送系統(tǒng)遭受內循環(huán)或過度湍流的情況，可能需要檢查泵的設計，或者通過使用定制的涂層系統(tǒng)來盡量減小可能對泵造成的損傷。

恰當?shù)牟牧线x擇

對于泵制造商而言，關鍵是在泵的制造中使用最合適的基材來減輕腐蝕問題。 在有些應用中，由于考慮到成本因素而優(yōu)選使用碳鋼或鑄鐵材料，針對這些應用可以非常準確地估計腐蝕速率。根據(jù)可接受的年腐蝕速率，可以預計泵的使用壽命并將其納入應用的維護成本。

如果預期的腐蝕速率不被接受，那么必須將泵材料升級為不銹鋼，這會導致成本增大。如果不能接受這種成本增加的方案，則替代方案是根據(jù)每種應用的特點訂制使用先進的涂料。

如果針對一種應用選擇不銹鋼作為基材，那么泵的預期使用壽命能夠延長很多，在某些情況下甚至是無限的。然而，只有針對特定應用選擇合適的不銹鋼等級，對泵進行精心制造，并按照要求的流體規(guī)范來使用泵，才能確保泵的使用壽命足夠長。一旦有顆粒被引入到流體中，就需要特別小心。

在這種情況下，即使不銹鋼也容易被腐蝕，因為隨著鈍化層被破壞，基材變得活化，進而開始遭受腐蝕。通常可以重新建立鈍化層，但如果氯化物含量過高或pH值過低，那么材料可能依然保持活性狀態(tài)，并且腐蝕繼續(xù)發(fā)生。不銹鋼泵發(fā)生腐蝕的另一個常見原因是由于工藝中斷或間歇操作引起的停滯狀態(tài)。

對不銹鋼的另一個威脅是氯，它主要用于抑制泵或連接管道中的生物生長。 約2ppm的低濃度氯幾乎不會對不銹鋼造成什么影響，但重要的是要了解氯氣如何以及在何處被引入到水流中，以避免由于某一處濃度過高而損害保護層。

與更便宜的碳鋼材料相比，意外腐蝕輕易地就抵消了人們對不銹鋼耐用性提高的良好預期。

防護涂層

搞清楚以下兩個問題顯得十分重要，首先，應用防護涂層是否真的能夠提高泵的性能和使用壽命，其次，涂層的成本是否確實低于材料升級的成本。在大多數(shù)情況下，泵制造商都試圖通過使用最適合該應用的材料來滿足生產過程的要求，而僅僅把使用涂層當作一種備用解決方案。

諸如熔結環(huán)氧這類聚合物涂層可以應用于使用流化床或靜電涂敷的泵組件。只要涂層不被破壞，它們就能夠起到很好的防腐蝕作用。 作為一種聚合物涂層，它被限制用于低流速條件下，并且通常用于潔凈的水應用中，在這樣的應用環(huán)境中，它還可以通過平滑泵表面來改善液壓性能。

然而，適用于管道的涂層可能不適用于泵應用，因為在泵應用中，流速高得多，狹窄的通道使流量變得集中，而且運動部件難以保護。所以，一些通常用于管道內的方法（如電防腐），很多都不適用于泵。

在這些情況下，將涂層應用在一些預計流量會增大的特定區(qū)域，或者預計會出現(xiàn)碰撞損傷的位置（如90度彎曲）。 通常使用諸如空氣等離子噴涂（APS）或高速氧燃料（HVOF）等噴涂方法來涂敷堅硬的涂層。具體選擇哪種噴涂方法將取決于所需的涂層厚度和涂料成分。

通過使用高速氧焰方法而沉積的硬質合金涂層非常耐磨。優(yōu)選使用結合了鈷，鎳或鈷-鉻基質的碳化鎢。 由于粉末和熱噴涂工藝的改進，材料不僅具有良好的耐磨性和韌性，而且具有良好的耐腐蝕性。熱噴涂方法可以應用于大多數(shù)基材，但它是一種“視線”工藝，這使得復雜形狀部件（如葉輪）的涂敷變得很困難。

對于那些難以采用熱噴涂方法來涂敷的復雜部件，可以使用CVD工藝，它能夠形成非常堅硬的涂層，但是這種工藝要在超過850℃的溫度下進行。這樣的高溫限制了基材的選擇，因為在冷卻階段可能發(fā)生結構變化和部分變形。

并非所有的涂料都一樣

涂層系統(tǒng)對于改善泵的性能和耐用性有著積極的幫助作用，因此出現(xiàn)了大量的涂層服務。人們能夠相對容易地獲得原材料和基本設備，并利用它們給各類設備涂覆涂層。

然而，以HVOF涂層為例來看，它的質量主要取決于噴涂參數(shù)，例如材料溫度，涂覆速度，涂覆率和所用設備的質量。 像這樣一些涂料都需要耗費一定的時間才能正確地涂覆，這將不可避免地影響泵修繕的最終成本。然而，增大沉積速率將增加涂層內的應力，并且隨著時間的推移，這可能導致涂料性能退化和過早失效。

像蘇爾壽這樣的泵業(yè)公司及其涂料供應商已經花費了多年來研發(fā)他們所使用的涂覆程序和設置；對工藝過程具有廣博的知識和豐富的經驗是改善工藝的唯一途徑。每種涂層的最終工藝程序都得到嚴密保護，專有信息確保全球范圍內的每一位客戶都能獲得相同的涂層質量。

為了說明這些程序的重要性，特別是在泵應用中，不妨考慮安裝和拆卸葉輪的過程。 在許多情況下，需要將葉輪加熱以便能夠將其安裝到驅動軸上或從驅動軸上拆卸下來。 這種收縮配合過程可能導致涂層在日常維護操作中被損壞。 蘇爾壽公司確保其涂層技術能夠承受這種熱沖擊并持續(xù)提供持久的防腐蝕保護。

 

維護傳統(tǒng)設備

現(xiàn)代涂層技術可作為整修計劃的一部分用于傳統(tǒng)設備，延長泵的使用壽命。 作為整修項目的一部分，涂覆新的涂層可以顯著提高現(xiàn)有設備的性能和可靠性。

最后，成功的防腐蝕方案的關鍵是充分了解應用對象，并利用所有可用的信息來確定最合適的措施。 對于那些希望整修現(xiàn)有資產設備的人員，他們可以通過采取一系列改進措施來延長使用壽命并提高泵的性能。如果需要進行新的泵設計，則有機會確定最合適的基材和最佳的涂層體系，以提高泵的耐用性。

未來

隨著涂層技術的不斷進步，終端用戶將能夠選擇可在制造過程中涂覆的定制涂層。 然而，即使使用最先進的涂層，也需要對涂覆工藝進行研發(fā)，以便利用這些工藝將涂料涂覆到鑄造葉輪和蝸殼的復雜內表面上。 因此，這仍然是泵設計的“圣杯”，一旦克服了這個挑戰(zhàn)，工業(yè)泵的可靠性和使用壽命將會得到進一步提高。

通過正確地使用基材和保護涂層，以及進行更好的泵設計來提供全面且具有成本效益的泵解決方案，可以最大限度地降低所有權成本。化工泵 不銹鋼化工泵 IH型不銹鋼化工離心泵 IH不銹鋼化工離心泵 IR型夾套保溫化工泵 IR夾套保溫化工泵 標準化工流程泵 CZ型標準化工流程泵 耐腐蝕離心泵 AFB型耐腐蝕離心泵 FB型耐腐蝕離心泵 耐腐蝕污水泵 PWF耐腐蝕污水泵 防爆低濃漿泵 變頻無堵塞不銹鋼紙漿泵 不銹鋼耐腐蝕化工泵 直聯(lián)式不銹鋼耐腐蝕化工泵 玻璃鋼離心泵 FS型玻璃鋼離心泵 立式玻璃鋼液下泵 FSY立式玻璃鋼液下泵 WSY立式玻璃鋼液下泵 酚醛玻璃鋼管道泵 SL酚醛玻璃鋼管道泵 S型玻璃鋼泵 增強聚丙烯離心泵 FP增強聚丙烯離心泵 高溫液下泵 FY高溫液下泵 濃硫酸液下泵GBY濃硫酸液下泵 耐腐蝕液下泵 FYS耐腐蝕液下泵 臥式濃硫酸離心泵 GBW臥式濃硫酸離心泵 立式濃硫酸離心泵 GBL立式濃硫酸離心泵 氟塑料合金離心泵 FSB氟塑料合金離心泵 氟塑料合金化工離心泵 氟塑料自吸泵 FZB氟塑料自吸泵 

 

 

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