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    如何選擇耐腐蝕真空泵?

    如何選擇耐腐蝕真空泵?


    真空泵經過伴隨著人類工業近百年的發展,已經是一個非常成熟的技術和產品,但是,真空泵受酸性氣體腐蝕而大大縮短使用壽命,一直是嚴重困擾行業的一個問題。
    那么,真空泵耐腐蝕為什么這么難?
    一、腐蝕種類多種多樣,化學、電化學腐蝕和物理腐蝕并存
    首先,真空泵大多是用金屬材料制作而成,而金屬耐腐蝕卻是天然的弱勢,引用《腐蝕手冊》的話來說,腐蝕是材料在環境的作用下引發的破壞,其種類多種多樣。在泵運行環境下,金屬材料要受到化學、電化學、物理多種交叉腐蝕,而且一個都不少。
    物理腐蝕指的主要是氣蝕,氣蝕發生在高流速液體,并有壓力變化的環境中。氣泡破滅時產生沖擊波壓力,可以撕裂金屬粒子,引發設備變形。無論您選用哪一種材料的真空泵,如果前期選型出現錯誤的話,選擇抽氣量過大的真空泵,或者后期使用過程中操作不當,都會出現氣蝕!
    二、泵內介質高流速加速腐蝕
    《腐蝕手冊》有個經典案例,用碳鋼管道輸送濃度為7%的硫酸,管道流速為0.0007~0.0026m/s,碳鋼管道可以長期耐受腐蝕,而碳鋼泵輸送同樣的硫酸,泵的使用壽命僅僅為72小時,因為碳鋼泵流速已經高達23.08m/s (1500rpm),高流速會極大的加速腐蝕速率!所以,當你查詢《腐蝕手冊》時,某一種材料耐酸性較好,也僅僅是指在靜態浸泡條件下的腐蝕速率,與真空泵高流速工況條件的腐蝕速率,還是存在相當大的差異的!
    三、泵內升溫會加速腐蝕
    真空泵長期運行后,自身的機械運轉會產生熱能,抽取的氣體也會帶來熱量,某些情況下,泵腔內部的工作液也會產生汽化熱,所以,真空泵升溫也是不可避免的。我們以硫酸對灰鑄鐵腐蝕為例,每增加10℃,硫酸腐蝕灰鑄鐵速率增加一倍。
    而即使是耐腐蝕性優秀的不銹鋼316L,隨著鹽酸溫度的增加,鹽酸對不銹鋼316L的腐蝕速率也起到一個加速的作用。
    四、濃度變化也會影響腐蝕效率
    在溫度不變的情況下,介質濃度的變化對腐蝕速率可能是加速或減速。減速主要原因是有的金屬會產生鈍化膜,從另一個方面來說,金屬靠鈍化膜防腐是有很大局限性的,必須在一定濃度范圍之內,或者是某一類酸,比如,硫酸濃度增加,灰鑄鐵耐腐蝕性是增強的,而鹽酸濃度增加,不銹鋼316L的耐腐蝕性反而變弱。
    五、工況條件的復雜性
    前面講到得還只是一些耐腐蝕的基本困難,它們還僅僅是腐蝕種類多、高流速、溫度和濃度加速腐蝕的基本條件,但在實際應用中,我們往往發現你要抽的氣體含有的介質,每一家化工單位的工況都與眾不同,包羅萬象,各有特色。

    真空泵耐腐蝕技術實際上分為幾個流派,分別是襯涂鍍、超級合金、復合材料三大門派:
    一、襯、涂、鍍技術的特點
    襯、涂、鍍技術主要思路就像鋼鐵俠一樣,血量不高的人體裝上一層耐腐蝕護甲。用陶瓷做襯層、涂料做涂層、哈氏合金做滲層,這種工藝在液環泵、螺桿泵、往復泵、羅茨泵上應用較多。襯、涂、鍍技術經歷了百家爭鳴,百家齊放的階段,最后實踐證明,這種護甲型耐腐蝕技術確實管用,但也有一定的局限性,就是防護周期較短,耐腐蝕安全余量有限。有的客戶反映,半年之后防護層就消耗掉了,需要回廠再做襯層,但有的客戶需要生產保持連續性和穩定性,還是希望耐腐蝕壽命再長一些。
    二、超級合金技術特點:
    超級合金耐腐蝕技術,主要是利用鈦合金、哈氏合金、雙相鋼這幾種超級合金打造一臺超級合金真空泵,在液環泵、螺桿泵、羅茨泵應用較多。它的特點就是耐腐蝕安全余量高,從里到外全都是耐腐蝕的超級合金,相當于變形金剛一樣,從里到外都是真金白銀,所以,它是土豪專用的?。?!
    因為這些超級合金實在是太貴了,謹慎選擇!因為即使是超級合金,也存在自身的弱點,我們引用論壇大神的一段觀點:
    鈦金屬材料廣泛應用于氯堿、氯酸鹽、鹽酸等車間部門,是由于鈦耐腐蝕性強,化學性質穩定,幾乎不與任何物質反應,機械性能也相當優異。
    但唯獨不能用于干氯氣場合。在干氯氣條件下,即使低溫低于0度的條件下,氯氣和鈦金屬也會發生劇烈的化學反應,生成四氯化鈦,四氯化鈦再分解成二氯化鈦,反應劇烈時出現鈦金屬燃燒現象。氯堿部門,以前呈出現過氯氣換熱器中的列管被燃燒掉的事故。
    比較奇妙的是當氯氣中含水量高于0.5%時,兩者根本不反應,鈦材料表現的相當穩定,這也是為什么鈦料廣泛應用于氯堿、氯酸鹽、鹽酸部門的原因。
    并且鈦材料較輕,強度大,使用的鈦設備壁厚通常較鋼材、不銹鋼等材料要小很多,在航天上也被廣泛應用。
    雙相鋼作為一種添加了特殊添加物的新型合金,自身造價在超級合金里面,是非常親民的了,這幾年在很多廠家也有應用,目前也在等待市場的使用反饋。
    三、復合材料特點:
    復合材料耐酸具有天生的優勢,因為它本身不受化學腐蝕和電化學腐蝕的困擾,它往往與酸不發生反應,但是它是不耐堿的,有的復合材料還會被有機溶劑溶解,發生溶脹、溶縮、失重、增重或喪失強度的問題,所以復合材料的選擇也是比較嚴苛的。
    除此之外,還有難點,就是復合材料的強度;
    例如,聚丙烯材料的拉伸強度在20M~30MPa之間,彎曲強度在25M~50MPa之間。如果要想把PP用在工程結構件上,就必須使用玻璃纖維進行增強。玻纖增強改性PP,通過玻璃纖維增強的PP產品的機械性能能夠得到成倍甚至數倍的提高。具體來說,拉伸強度達到了65MPa~90MPa,彎曲強度達到了70MPa~120MPa。
    但是,這還遠遠不夠,要知道,泵用金屬的拉伸強度都在200-550MPa之間,所以,我們花費二十多年,將一種纖維增強塑料的強度做了三次升級,它是一種玻璃纖維和酚醛樹脂的復合材料,升級后的強度達到了315MPa,比泵用灰鑄鐵強度要高,比泵用不銹鋼強度低,可以應用于真空泵的正常運行。



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