利用涂层,化解泵的腐蚀和磨蚀
利用涂层,化解泵的腐蚀和磨蚀

几乎所有涉及液体的工业过程都在某个环节中用到了泵。从深海油气开采到DNA测序,都需要利用泵来完成各种各样的生产任务。然而,无论泵的设计或尺寸如何,每种应用的关键所在都是可靠性和效率。最大限度地减少停机时间和运行成本,对于现代工业至关重要。

 

    对于那些使用大型工业泵的用户来说,他们面临的特殊挑战包括以下两点,第一,通常都是在恶劣的环境条件下工作的,第二,要在持续遭受腐蚀和磨蚀威胁的同时维持泵的优良性能。随着对这些生产过程以及用于解决生产过程中的难题的技术愈来愈了解,用户可以实施更具成本效益的泵整修程序。

    腐蚀

 

    通常,把零件表面与流过泵的反应流体之间所发生的化学反应定义为腐蚀。腐蚀可分为两大类:一般或均匀腐蚀以及局部腐蚀,后者如点蚀和缝隙腐蚀。非不锈钢材料主要受到均匀腐蚀的影响,而那些形成氧化物层粘附在物体表面并使表面钝化的金属则容易发生局部腐蚀。

 

    流动加速腐蚀

 

    流动加速腐蚀(FAC)是指清除了金属表面的防护性氧化物层。该过程的速度受含氧量、流速以及一定程度上的氯含量的影响。由于水的高碳酸盐硬度而形成的钙质层能够减弱甚至阻止FAC。

    磨蚀

 

    当用于传输含有磨损性物质(如沙子)的液体时,泵会遭受严重的磨蚀,并且其中流速高的区域磨损尤为严重。这种现象在石油和天然气工业中屡见不鲜。在此类应用场合中,通常使用注射泵来迫使水流回油田中,从而维持将油提升到地表所需的压力。水流中夹带的砂粒会对泵造成磨损,而高工作压力更使磨蚀问题雪上加霜。

 

    从纯粹的设计观点来看,为了最大程度地减少磨蚀,该领域的泵制造商有以下两种方案可供选择:

 

    减小泵内每一处的流速或者

 

    按照这样一种方式来设计泵,使液体流过密合运转间隙处的流速较低。

然而,在大多数情况下,应用所要求的规范限制了上述任何一种解决方案的实施。在这些应用中,实践证明可行的解决方案,是在泵的选定区域涂上一层具有高耐磨蚀性的涂料。

 

    磨蚀—腐蚀

 

    在既有磨蚀又有腐蚀的工况下,恶化机理可能变得非常复杂,并且取决于基材的类型和流体的化学性质。腐蚀会导致基材表面形成弱粘附性的氧化物层,使基材变得容易遭受磨蚀,另一种可能的情况则是,腐蚀会破坏钝化层,导致材料表面活化,进而加速了腐蚀。在这种情况下,表面保护机制往往是最好且唯一的选择。

维护传统设备

 

    现代涂层技术可作为整修计划的一部分用于传统设备,延长泵的使用寿命。作为整修项目的一部分,涂覆新的涂层可以显著提高现有设备的性能和可靠性。

 

    最后,成功的防腐蚀方案的关键是充分了解应用对象,并利用所有可用的信息来确定最合适的措施。对于那些希望整修现有资产设备的人员,他们可以通过采取一系列改进措施来延长使用寿命并提高泵的性能。如果需要进行新的泵设计,则有机会确定最合适的基材和最佳的涂层体系,以提高泵的耐用性。

 

    未来

 

    随着涂层技术的不断进步,终端用户将能够选择可在制造过程中涂覆的定制涂层。 然而,即使使用最先进的涂层,也需要对涂覆工艺进行研发,以便利用这些工艺将涂料涂覆到铸造叶轮和蜗壳的复杂内表面上。因此,这仍然是泵设计的“圣杯”,一旦克服了这个挑战,工业泵的可靠性和使用寿命将会得到进一步提高。

 

    通过正确地使用基材和保护涂层,以及进行更好的泵设计来提供全面且具有成本效益的泵解决方案,可以最大限度地降低所有权成本。

 


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