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    潜水泵是如何利用涂层化解外界带来的腐蚀和磨蚀

    文章来源:梦能科技   浏览次数:2799

    背景

    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?;奔浜驮诵谐杀?,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。

    一、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。



    二、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?;岫员迷斐赡ニ?,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。在磨蚀-腐蚀现象明显的情况下,最好的解决方案是采用特殊的涂层。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。



    三、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?;せ仆亲詈们椅ㄒ坏难≡?。

    四、防护涂层

    搞清楚以下两个问题显得十分重要:首先,应用防护涂层是否真的能够提高泵的性能和使用寿命,其次,涂层的成本是否确实低于材料升级的成本。诸如熔结环氧这类聚合物涂层可以应用于使用流化床或静电涂敷的泵组件。只要涂层不被破坏,它们就能够起到很好的防腐蚀作用。作为一种聚合物涂层,它被限制用于低流速条件下,并且通常用于洁净的水应用中,在这样的应用环境中,它还可以通过平滑泵表面来改善液压性能。然而,适用于管道的涂层可能不适用于泵应用,因为在泵应用中,流速高得多,狭窄的通道使流量变得集中,而且运动部件难以?;?。所以,一些通常用于管道内的方法(如电防腐),很多都不适用于泵。
    在这些情况下,将涂层应用在一些预计流量会增大的特定区域,或者预计会出现碰撞损伤的位置(如90度弯曲)。通常使用诸如空气等离子喷涂(APS)或高速氧燃料(HVOF)等喷涂方法来涂敷坚硬的涂层。具体选择哪种喷涂方法将取决于所需的涂层厚度和涂料成分。通过使用高速氧焰方法而沉积的硬质合金涂层非常耐磨。优选使用结合了钴,镍或钴-铬基质的碳化钨。由于粉末和热喷涂工艺的改进,材料不仅具有良好的耐磨性和韧性,而且具有良好的耐腐蚀性。热喷涂方法可以应用于大多数基材,但它是一种“视线”工艺,这使得复杂形状部件(如叶轮)的涂敷变得很困难。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。

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