Усовершенствованный дизайн материалов и конструкции для продления срока службы насоса
Выбор материала существенно влияет на производительность насоса в коррозионных, абразивных и высокотемпературных средах. В этом разделе рассматриваются металлургические свойства, обработка поверхности и соображения по проектированию конструкции.
2.1 Материалы, устойчивые к коррозии
Нержавеющая сталь:
316L (УНС S31603): Содержит 2-3% молибдена для устойчивости к хлоридам (ПРЕН = 24)
Дуплекс 2205 (УНС S31803): структура 40% феррита/60% аустенита с ПРЕН = 34
Хастеллой C-276 (УНС N10276): Устойчив к серной кислоте и хлоридной коррозии.
Ковкий чугун:
Американское общество по испытанию материалов (ASTM) A536-84 Класс 60-40-18 для применения в питьевой воде
Эпоксидное покрытие (ССПЦ-СП10) продлевает срок службы в агрессивных почвах
Неметаллические варианты:
Поливинилиденфторид (ПВДФ) для работы с плавиковой кислотой
Полимер, армированный углеродным волокном (Углепластик), для легких и высокопрочных изделий
2.2 Инновации в области механического проектирования
Конструкция крыльчатки:
Полуоткрытые рабочие колеса: Уменьшение запутывания волокон в сточных водах (рисунок 3)
Закрытые рабочие колеса: Более высокая эффективность для чистых жидкостей (ИСО 5199 Класс N)
Лопасти, загнутые назад: Минимизируйте радиальную тягу в системах с высоким расходом
Системы герметизации:
Давление барьерной жидкости поддерживается на 1,5 бар выше давления в системе
Буфер азотного газа для приложений с нулевым уровнем выбросов
Вращающаяся поверхность из углеродного графита с неподвижным кольцом из карбида кремния
Максимальное давление: 10 бар
Одинарные механические уплотнения (API 682 план 11):
Двойные уплотнения (API 682 План 53B):
Системы подшипников:
Конические роликоподшипники (серия СКФ 32000), выдерживающие осевые нагрузки до 250% от номинальной грузоподъемности
Радиально-упорные шарикоподшипники для высокоскоростных применений
Композиты бронза-графит (Американское общество по испытанию материалов (ASTM) B403) с радиальным зазором 0,05 мм
Смазка посредством самосмазывающихся масляных колец или систем принудительной циркуляции
Подшипники скольжения:
Упорные подшипники:
2.3 Поверхностная инженерия
Покрытия термическим напылением:
Покрытия Туалет-Ко (Американское общество по испытанию материалов (ASTM) B733) обеспечивают твердость 300 ВВ
Плазменное электролитическое оксидирование (ПЭО) для алюминиевых компонентов
Гальваника:
Толщина хромового покрытия (Американское общество по испытанию материалов (ASTM) B633): 0,05-0,15 мм
Никель-фосфорное покрытие (Американское общество по испытанию материалов (ASTM) B733) для немагнитных применений
Тестовые данные
Испытание на стойкость к соляному туману (Американское общество по испытанию материалов (ASTM) B117):
Нержавеющая сталь 316L: 2000 часов до появления красной ржавчины
Ковкий чугун: 600 часов до появления точечной коррозии
Гидростатические испытания:
1,5x проектное давление в течение 10 минут (АСМЕ БПВК Раздел 8-й)
Пример из практики: Насосная система морской платформы
Североморская платформа, использующая дуплексные насосы из нержавеющей стали, сэкономила $1,2 млн за 5 лет по сравнению с альтернативами из углеродистой стали. Электрохимическая импедансная спектроскопия (ЭИС) показала снижение скорости коррозии с 0,12 мм/год до 0,03 мм/год.
Заключение
При выборе материала необходимо учитывать баланс стоимости, механических свойств и воздействия на окружающую среду.
