干貨滿滿！耐腐蝕真空泵選型參考！（材料篇）
大家好，我們是專業(yè)研究真空泵腐蝕問(wèn)題的團(tuán)隊(duì)，歷經(jīng)了20多年的積累和實(shí)踐，所以，今天在這里打算給大家寫(xiě)點(diǎn)干貨，幫助受到真空泵腐蝕問(wèn)題困擾的朋友們解決一部分問(wèn)題。為啥說(shuō)解決一部分問(wèn)題，因?yàn)槭澜缟蠜](méi)有一種材料是十全十美的，說(shuō)一種材料能抗各種強(qiáng)酸、強(qiáng)堿，還能抗溶劑，還能耐高溫、耐磨，材料強(qiáng)度還超高，那真是吹牛了。所以，針對(duì)各種工況特點(diǎn)，選對(duì)的不選貴的，科學(xué)合理的選擇適合自己工況的真空泵才是王道。再者，耐腐蝕這個(gè)事兒，理論和實(shí)踐是存在明顯差異，每家使用單位應(yīng)用情況也各不相同，各個(gè)制造廠家也各有自己的優(yōu)點(diǎn)和立場(chǎng)?？傊?，我們公正客觀的分析，求同存異，百家齊鳴，下面有說(shuō)的不對(duì)的，請(qǐng)各位多包涵!行業(yè)內(nèi)的朋友有其它意見(jiàn)的，請(qǐng)斧正賜教!
真空泵經(jīng)過(guò)伴隨著人類工業(yè)近百年的發(fā)展，已經(jīng)是一個(gè)非常成熟的技術(shù)和產(chǎn)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(yán)重困擾行業(yè)的一個(gè)問(wèn)題。
▲真空泵葉輪受腐蝕損毀
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(xué)、電化學(xué)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(shì)，引用《腐蝕手冊(cè)》的話來(lái)說(shuō)，腐蝕是材料在環(huán)境的作用下引發(fā)的破壞，其種類多種多樣。在泵運(yùn)行環(huán)境下，金屬材料要受到化學(xué)、電化學(xué)、物理多種交叉腐蝕，而且一個(gè)都不少。
▲泵用金屬材料需要面對(duì)的腐蝕種類
物理腐蝕指的主要是氣蝕，氣蝕發(fā)生在高流速液體，并有壓力變化的環(huán)境中。氣泡破滅時(shí)產(chǎn)生沖擊波壓力，可以撕裂金屬粒子，引發(fā)設(shè)備變形。無(wú)論您選用哪一種材料的真空泵，如果前期選型出現(xiàn)錯(cuò)誤的話，選擇抽氣量過(guò)大的真空泵，或者后期使用過(guò)程中操作不當(dāng)，都會(huì)出現(xiàn)氣蝕!
▲氣蝕形成的原因
二、泵內(nèi)介質(zhì)高流速加速腐蝕
《腐蝕手冊(cè)》有個(gè)經(jīng)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(zhǎng)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(shí)，因?yàn)樘间摫昧魉僖呀?jīng)高達(dá)23.08m/s(1500rpm)，高流速會(huì)極大的加速腐蝕速率!所以，當(dāng)你查詢《腐蝕手冊(cè)》時(shí)，某一種材料耐酸性較好，也僅僅是指在靜態(tài)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(dāng)大的差異的!
▲泵內(nèi)存在高流速
三、泵內(nèi)升溫會(huì)加速腐蝕
真空泵長(zhǎng)期運(yùn)行后，自身的機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)產(chǎn)生熱能，抽取的氣體也會(huì)帶來(lái)熱量，某些情況下，泵腔內(nèi)部的工作液也會(huì)產(chǎn)生汽化熱，所以，真空泵升溫也是不可避免的。我們以硫酸對(duì)灰鑄鐵腐蝕為例，每增加10℃，硫酸腐蝕灰鑄鐵速率增加一倍。
▲硫酸對(duì)灰鑄鐵的腐蝕
而即使是耐腐蝕性優(yōu)秀的不銹鋼316L，隨著鹽酸溫度的增加，鹽酸對(duì)不銹鋼316L的腐蝕速率也起到一個(gè)加速的作用，如下圖：
▲鹽酸對(duì)不銹鋼的腐蝕
四、濃度變化也會(huì)影響腐蝕效率
在溫度不變的情況下，介質(zhì)濃度的變化對(duì)腐蝕速率可能是加速或減速。減速主要原因是有的金屬會(huì)產(chǎn)生鈍化膜，從另一個(gè)方面來(lái)說(shuō)，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(nèi)，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(qiáng)的，而鹽酸濃度增加，不銹鋼316L的耐腐蝕性反而變?nèi)酰缦聢D：
▲濃度變化對(duì)腐蝕的影響
五、工況條件的復(fù)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(shí)際應(yīng)用中，我們往往發(fā)現(xiàn)你要抽的氣體含有的介質(zhì)，每一家化工單位的工況都與眾不同，包羅萬(wàn)象，各有特色，下面一張圖比較符合我剛剛?cè)胄袑W(xué)做方案時(shí)的感受：
▲材料面對(duì)的復(fù)雜工況
問(wèn)題是，有時(shí)候醫(yī)藥廠往往是需要轉(zhuǎn)產(chǎn)的，今年做這個(gè)產(chǎn)品，明年可能開(kāi)始轉(zhuǎn)產(chǎn)另外一個(gè)，工況條件發(fā)生很大變化，耐腐蝕安全余量小的真空泵往往無(wú)法適用與新產(chǎn)品新工況，有時(shí)候領(lǐng)導(dǎo)(老板)提出的要求又要耐酸、又要耐堿、又要耐有機(jī)溶劑，又要耐磨、又要便宜、又要耐用還好修，還要適應(yīng)未來(lái)工況的變化，想啥好事兒呢?
所以，我們?nèi)ツ陰讉€(gè)月的主要工作，就是搜集國(guó)內(nèi)所有耐腐蝕真空泵的專利，經(jīng)過(guò)深入了解和學(xué)習(xí)之后，我們發(fā)現(xiàn)真空泵耐腐蝕技術(shù)實(shí)際上分為幾個(gè)流派，分別是襯涂鍍、超級(jí)合金、復(fù)合材料三大門(mén)派：
1、襯、涂、鍍技術(shù)的特點(diǎn)：
襯、涂、鍍技術(shù)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(hù)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(huán)泵、螺桿泵、往復(fù)泵、羅茨泵上應(yīng)用較多。襯、涂、鍍技術(shù)經(jīng)歷了百家爭(zhēng)鳴，百家齊放的階段，最后實(shí)踐證明，這種護(hù)甲型耐腐蝕技術(shù)確實(shí)管用，但也有一定的局限性，就是防護(hù)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(hù)層就消耗掉了，需要回廠再做襯層，但有的客戶需要生產(chǎn)保持連續(xù)性和穩(wěn)定性，還是希望耐腐蝕壽命再長(zhǎng)一些。
▲泵用涂層
2、超級(jí)合金技術(shù)特點(diǎn)：
超級(jí)合金耐腐蝕技術(shù)，主要是利用鈦合金、哈氏合金、雙相鋼這幾種超級(jí)合金打造一臺(tái)超級(jí)合金真空泵，在液環(huán)泵、螺桿泵、羅茨泵應(yīng)用較多。它的特點(diǎn)就是耐腐蝕安全余量高，從里到外全都是耐腐蝕的超級(jí)合金，相當(dāng)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!!!
▲泵用超級(jí)合金
因?yàn)檫@些超級(jí)合金實(shí)在是太貴了，謹(jǐn)慎選擇!因?yàn)榧词故浅?jí)合金，也存在自身的弱點(diǎn)，我們引用論壇大神的一段觀點(diǎn)：
鈦金屬材料廣泛應(yīng)用于氯堿、氯酸鹽、鹽酸等車(chē)間部門(mén)，是由于鈦耐腐蝕性強(qiáng)，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，幾乎不與任何物質(zhì)反應(yīng)，機(jī)械性能也相當(dāng)優(yōu)異。
但唯獨(dú)不能用于干氯氣場(chǎng)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(huì)發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)，生成四氯化鈦，四氯化鈦再分解成二氯化鈦，反應(yīng)劇烈時(shí)出現(xiàn)鈦金屬燃燒現(xiàn)象。氯堿部門(mén)，以前呈出現(xiàn)過(guò)氯氣換熱器中的列管被燃燒掉的事故。
比較奇妙的是當(dāng)氯氣中含水量高于0.5%時(shí)，兩者根本不反應(yīng)，鈦材料表現(xiàn)的相當(dāng)穩(wěn)定，這也是為什么鈦料廣泛應(yīng)用于氯堿、氯酸鹽、鹽酸部門(mén)的原因。
并且鈦材料較輕，強(qiáng)度大，使用的鈦設(shè)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(yīng)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(jià)在超級(jí)合金里面，是非常親民的了，這幾年在很多廠家也有應(yīng)用，目前也在等待市場(chǎng)的使用反饋。
3、復(fù)合材料特點(diǎn)：
復(fù)合材料耐酸具有天生的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樗旧聿皇芑瘜W(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕的困擾，它往往與酸不發(fā)生反應(yīng)，但是它是不耐堿的，有的復(fù)合材料還會(huì)被有機(jī)溶劑溶解，發(fā)生溶脹、溶縮、失重、增重或喪失強(qiáng)度的問(wèn)題，所以復(fù)合材料的選擇也是比較嚴(yán)苛的。
▲泵用復(fù)合材料
除此之外，還有難點(diǎn)，就是復(fù)合材料的強(qiáng)度;
例如，聚丙烯材料的拉伸強(qiáng)度在20M~30MPa之間，彎曲強(qiáng)度在25M~50MPa之間。如果要想把PP用在工程結(jié)構(gòu)件上，就必須使用玻璃纖維進(jìn)行增強(qiáng)。玻纖增強(qiáng)改性PP，通過(guò)玻璃纖維增強(qiáng)的PP產(chǎn)品的機(jī)械性能能夠得到成倍甚至數(shù)倍的提高。具體來(lái)說(shuō)，拉伸強(qiáng)度達(dá)到了65MPa~90MPa，彎曲強(qiáng)度達(dá)到了70MPa~120MPa。
但是，這還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，要知道，泵用金屬的拉伸強(qiáng)度都在200-550MPa之間，所以，我們花費(fèi)二十多年，將一種纖維增強(qiáng)塑料的強(qiáng)度做了三次升級(jí)，它是一種玻璃纖維和酚醛樹(shù)脂的復(fù)合材料，升級(jí)后的強(qiáng)度達(dá)到了315MPa，比泵用灰鑄鐵強(qiáng)度要高，比泵用不銹鋼強(qiáng)度低，可以應(yīng)用于真空泵的正常運(yùn)行。
▲材料強(qiáng)度
在解決材料強(qiáng)度問(wèn)題之后，我們又做了大量浸泡實(shí)驗(yàn)，在鹽酸、硫酸、硝酸、芐醇、甲苯、對(duì)二甲苯、氯乙酸乙酯、氯化芐、四氫呋喃等各種酸類、有機(jī)溶劑中，做了長(zhǎng)期的浸泡，之后測(cè)試材料的強(qiáng)度變化，觀察是否出現(xiàn)溶脹、失強(qiáng)等現(xiàn)象，如下圖：
▲材料耐酸浸泡實(shí)驗(yàn)
在材料滿足了耐酸、強(qiáng)度的要求后，進(jìn)一步的工作就是最大化的用復(fù)合材料制作一臺(tái)真空泵，我們實(shí)現(xiàn)了90%以上配件都使用同一種材料的目標(biāo)，這樣做的好處是，材料同種同源，制作配件時(shí)材料應(yīng)力相同，各種配件契合度較好，制作工藝較為方便，而且讓真空泵具有了最大化的耐腐蝕安全控件，如下圖：
▲真空泵材料展示
在很多客戶多年的信任和幫助下，這種纖維增強(qiáng)塑料真空泵經(jīng)過(guò)了實(shí)踐的檢驗(yàn)，在各種工況條件下，表現(xiàn)出了優(yōu)秀的耐腐蝕性能，平均使用周期3-5年，最長(zhǎng)使用周期有的客戶甚至用到了8年以上，我們將幾種經(jīng)典的工況條件的使用案例，放在下面作為參考
▲氯化氫、二甲苯、甲苯-使用8年
▲硫酸-使用10年
▲醋酸濃度80%-使用8年
可能有的朋友會(huì)說(shuō)，還有水噴射泵啊，用很多年都沒(méi)問(wèn)題的，耐腐蝕超好的，說(shuō)的也沒(méi)錯(cuò)，但真空泵效率是有分層和排序的，我們以11KW真空泵做一個(gè)橫向的對(duì)比，你會(huì)發(fā)現(xiàn)各種類型的真空泵分別從多個(gè)層面覆蓋了整個(gè)市場(chǎng)需求，既有干式泵與液環(huán)泵的干濕搭配，適用于含水分或不含水分的工況;既有螺桿泵這種要求清潔氣源的，也有水噴射、液環(huán)泵這種不怕灰塵，胃口好不挑食的;既有螺桿泵占地小，真空度高，也有羅茨泵搭配液環(huán)泵、往復(fù)泵、水噴射實(shí)現(xiàn)高真空的，但占地面積大，兩者在價(jià)格也是高低搭配;
▲11KW真空泵性能參數(shù)對(duì)比
所以說(shuō)，只用一款真空泵滿足整個(gè)耐腐蝕真空泵市場(chǎng)需求是不現(xiàn)實(shí)的，每一款泵存在都有它的道理，都有市場(chǎng)對(duì)它的需求;而耐腐蝕真空泵也是在傳統(tǒng)真空泵基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)優(yōu)化而來(lái)的，耐腐蝕真空泵不可能跳出三界之外，不在五行之中;而水噴射一方面受到國(guó)家環(huán)保政策的限制，很多園區(qū)禁止使用，另一方面，水噴射的工作原理是一個(gè)汽水混合的文丘里結(jié)構(gòu)，冬季水噴射泵運(yùn)行1個(gè)小時(shí)之后，水箱工作液溫度高于35℃左右，真空度便以肉眼可見(jiàn)的速度迅速降低至0.07~0.08MPa左右;而夏季更快，僅僅運(yùn)行20-30分鐘，真空度也快速降低，而想想中國(guó)南方漫長(zhǎng)夏季高溫，對(duì)一部分要求長(zhǎng)時(shí)間高真空的客戶來(lái)說(shuō)，就很難接受。
如果有為真空泵腐蝕問(wèn)題頭疼的朋友，可以加我微信，大家交流一下，為大家提供更多的選擇和解決方案。
以上就是100唯爾(100vr.com)小編為您介紹的關(guān)于耐酸堿泵的知識(shí)技巧了，學(xué)習(xí)以上的干貨滿滿！耐腐蝕真空泵選型參考！（材料篇）知識(shí)，對(duì)于耐酸堿泵的幫助都是非常大的，這也是新手學(xué)習(xí)化工專業(yè)所需要注意的地方。如果使用100唯爾還有什么問(wèn)題可以點(diǎn)擊右側(cè)人工服務(wù)，我們會(huì)有專業(yè)的人士來(lái)為您解答。
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