| 查看: 22 | 回复: 0 | |||
[交流]
硫酸泵内部腐蚀断轴原因分析
|
|
化工企业装置的硫酸泵因其工艺特殊，介质具有强腐蚀性，在使用过程中，多次发生轴及叶轮键腐蚀及断裂的状况，需紧急停车更换备泵，这种情况严重影响了装置的安稳运行并增加了检修的工作量和风险。该泵运行的介质为68% H2SO4+3% HNO3+0.38%硝基苯+29.9% H2O，具有极强的腐蚀性。 生产设备中悬臂式离心泵共4台。一期装置2台泵采用填料密封，主叶轮背后设置1副叶轮阻止介质泄漏。二期2台泵采用机械密封，取消副叶轮。 3次轴损坏情况分别为一期运行10个月的1#硫酸泵流量压力掉零，拆开发现叶轮锁紧帽部位断裂；12个月对一期2#泵进行预防性检修发现，该泵叶轮锁紧帽部位腐蚀；14个月，二期1#泵（机械密封泵，从1#拆下更换机械密封后安装至2#位置）流量压力掉零，拆开发现叶轮锁紧帽部位断裂。从损坏轴与完好轴对比可以看出，轴在叶轮锁紧帽部位发生断裂，键槽部位腐蚀。其它两次拆解的状况均与此类似。 损坏原因分析 从拆解来看，是介质对轴造成了腐蚀，最终让轴头螺纹断裂。现在对各因素进行具体分析。 介质分析 硫酸是重要的工业原料，同时也是腐蚀性最强的介质之一，它和所有强酸一样，酸液中有大量氢离子，是有效的阴极去极极化剂。多数工业金属和合金的电极电位低于氢电极电位，当它们遇到硫酸溶液时会快速溶解。但稀硫酸和浓硫酸的腐蚀性，又有很大的差别，稀硫酸一般只具有酸性，而浓硫酸不仅具有酸性，还是强氧化剂，所以浓硫酸不仅有氢去极化作用，也有氧去极化作用，这就造成了一些不耐稀硫酸、但易于钝化的金属和合金在浓硫酸中产生保护膜，因而具有耐浓硫酸的能力。而一旦硫酸被稀释到68%以下时，碳钢和铸铁的设备就会受到严重的腐蚀。另外，在硫酸溶液中，温度和流速增高都会使稀酸和浓酸的腐蚀加剧。在浓硫酸中生成的钝化膜在高温和高流速下将受到破坏。70%的硫酸溶液在30℃时对碳钢材料静态腐蚀率在0.5 mm/a，而在100℃时却达到了5 mm/a。使用的硫酸泵运行的介质是68%的硫酸，温度100℃，处于流动状态，极具腐蚀性。曾经发生过误将20#碳钢丝堵当做20#合金钢安装使用，运行2天后发生泄漏的事故。 硝酸是一种强氧化性酸为无色透明液体，当浓度达到68%以上时易挥发形成酸雾。一般我们将浓度低于32%（6 mol/L）的硝酸称为稀硝酸。相关资料表明常温下浓硝酸能使铁钝化，当硝酸越稀，其表现强酸性，即使很稀的硝酸也能与铁发生化学反应。3.073%(0.495 mol/L)浓度的硝酸属于很稀硝酸，可能对碳钢材料存在腐蚀。 流通部位金属材料分析 叶轮、副叶轮等与介质接触的零件材料R30.20为铸造件，具有良好的抗腐蚀能力，但从使用来看其耐腐蚀性能一般，运行10个月的副叶轮存在明显腐蚀状况。从拆出的泵壳体流通部分看，有蜂窝状腐蚀凹坑。该装置上也多次出现PT合格的泵盖板在使用一段时间后出现渗酸的情况。 轴、键材料为45#钢，为常用的中碳钢，具有较高的强度和较好的切削加工性，调质处理后零件具有良好的综合机械性能，广泛应用于各种重要的结构零件，通常用于连杆、螺栓、齿轮及轴类，但缺点是表面硬度低、不耐磨，该碳钢经过调质+表面淬火来提高零件的表面硬度。相关研究数据表明，不论在什么温度下小于65%的硫酸中，碳素钢均不能使用。同时，在温度65℃以上时，不论硫酸浓度多大，碳素钢一般也不能使用。 综合分析 在结合介质和流通部分零件材料分析中，硫酸泵运行的介质具有强腐蚀性，而硫酸泵选用的轴用材料45#钢轴不耐介质腐蚀。导致酸性介质渗入腐蚀键和轴，从而键传动失效或轴头螺纹断裂。 改进对策 防腐性能改进 钽是当今最耐腐蚀的金属，它对几乎所有有机和无机化合物都是惰性的。它的耐腐蚀性与玻璃非常相似，因为它们都不适合用于氢氟酸和强热碱应用。因此，钽通常与搪玻璃钢反应堆一起用作贴片，浸入管，管道和顶置式冷凝器。 钽在低于300°F的所有浓度下对硫酸和盐酸都是惰性的。高达400°F的温度影响不大，而钽通常在500°F以下的温度下使用。钽不受浓度高达98％的硝酸和温度至少212°F的硝酸的侵蚀。钽已经证明自己在许多应用中是完全惰性的。一些换热器装置在多产品研究环境中已连续使用40多年，而无需更换垫片。 钽是硫酸泵的最好选择。 艾因斯（北京）钽应用科技有限公司多年来致力于研制钽表面合金技术，通过将普通的设备表面制作出钽合金，赋予设备与纯钽制品相媲美的高性能。该技术的出现，完美解决了钽成本问题，使得钽的应用平民化、广泛化不再是梦。 我们的技术可以对镀层厚度进行精确调控，工件表面 1~200μm 之间的厚度都可以实现，制备出具有良好耐磨性和耐腐蚀性、无界面氧化层的 α 相体心立方晶体结构的钽金属沉积层，大大提高材料的使用寿命、改善材料的性能、节省材料的用量，而且还使钽的优异性能得到充分的发挥。 结语 钽是当今最耐腐蚀的金属，是硫酸泵基材的最好选择。但是纯钽的价格过高，应用纯钽锻造硫酸泵是不实际的方法。艾因斯的CVD/CVI钽涂层沉积技术，可以完美的解决硫酸泵的腐蚀问题，同时规避高投资难题。 |
回复此楼» 猜你喜欢
采用高温激光共聚焦显微镜结合差示扫描色度法对单相金属凝固过程进行研究
已经有0人回复
-
高温激光共聚焦显微镜在研究钢铁中非金属夹杂物的应用
已经有0人回复
-
无机非金属材料论文润色/翻译怎么收费?
已经有251人回复
-
纳米压痕仪的前世今生
已经有0人回复
-
KLA Instruments™为仪器行业提供值得信赖的量测技术
已经有0人回复
-
小木虫没落了，除了祈祷帖子，几乎看不到有价值的帖子
已经有19人回复
-
高温原位观察熔融钢渣的冷却过程
已经有0人回复
-
Inorganics-Inorganic Photocatalysts for Environmental Applications特刊征稿
已经有0人回复
-
高温原位观察铸铁的凝固过程
已经有0人回复
» 本主题相关商家推荐: (我也要在这里推广)
