泵的腐蝕和防腐措施

張 琳

（安徽淮北煤電技師學(xué)院，安徽 淮北 235000）

液壓傳動(dòng)是傳動(dòng)裝置之一，在機(jī)械中特別是礦山機(jī)械中運(yùn)用很廣泛。而液壓傳動(dòng)的動(dòng)力元件是液壓泵。液壓泵的腐蝕是影響液壓泵使用壽命的原因之一，液壓泵產(chǎn)生腐蝕的成因有兩種：一是化學(xué)原理的腐蝕；二是物理原理的腐蝕。

一、化學(xué)原理的腐蝕

泵的化學(xué)原理的腐蝕是指泵體及葉輪表面發(fā)生化學(xué)性的變質(zhì)，金屬與液體相遇時(shí)發(fā)生腐蝕的原因。在泵產(chǎn)生腐蝕原因中有兩種情況：首先是由于金屬同相遇的液體之間有化學(xué)親和力，而與液體直接作用產(chǎn)生金屬化合物，這種因金屬受酸和堿的溶解而產(chǎn)生的腐蝕稱為純化學(xué)腐蝕；再一個(gè)原因是某種金屬與較其電位高的其他金屬進(jìn)行電氣結(jié)合，產(chǎn)生電流，引起腐蝕，把這種電解質(zhì)水溶液中的兩種金屬相接觸而產(chǎn)生的腐蝕稱為電氣化學(xué)腐蝕。而在酸堿液變稀后，電氣化學(xué)腐蝕現(xiàn)象影響的比率逐漸增大。

1．純化學(xué)腐蝕

金屬與其周圍的液體或氣體進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。是因二者之間有牽引力，即有上述的化學(xué)親和力，其值不僅依金屬的種類，而且依液體與氣體的種類不同而各異。將金屬與氧氣之間的親和力按強(qiáng)弱順次排列（Mg、Al、zn、Mo、Cr、Fe、Ni、Sn、Pb、Cu、Hg、Ag、Au），越往后邊的越不容易產(chǎn)生化合物，而對(duì)腐蝕的抵抗則是越強(qiáng)的。

對(duì)于酸，也有大致相同的傾向，鐵經(jīng)過置換反應(yīng)生成鹽。由于鐵與氧及水化合生成的氧化物及水氧化物是鹽基性，因而鐵溶于酸而不溶于堿。銅及銅合金在多數(shù)情況下產(chǎn)生不溶性的皮膜。這樣，腐蝕反應(yīng)的進(jìn)行情況，僅靠親和力是確定不了的，它與腐蝕結(jié)果生成的腐蝕生成物的性質(zhì)也有很大的關(guān)系。一般，對(duì)于各種液體的耐蝕金屬材料是依液體的溫度與濃度的不同而異，其腐蝕的程度可以根據(jù)重量的變化表示出來。但是應(yīng)當(dāng)考慮到，同樣的材料，應(yīng)用在與液體之間有很大相對(duì)運(yùn)動(dòng)的某些部分（如泵的葉輪和泵體）時(shí)重量的變化是很大的。從圖1所示葉輪腐蝕情況可知，外周流速大的地方的腐蝕更為嚴(yán)重。圖中的虛線表示腐蝕缺損部分。

圖1 葉輪的腐蝕

2．電氣化學(xué)腐蝕

圖2 電氣化學(xué)腐蝕原理

如圖2所示，將某金屬A與較其電位低的金屬B浸于某電解質(zhì)水溶液中，若用導(dǎo)線將二者連接起來，取A為陰極，B為陽極，電流即通過導(dǎo)線由A流至B。在B的金屬表面，其原子失去電子而電離，在液體溶解中受到腐蝕。與此相反，A金屬不電離、腐蝕即被抑制。一般，越是活性強(qiáng)的金屬其電位越低，非活性的金屬其電位較高。其次，在合金的情況下特別是那樣，金屬表面不能認(rèn)為是均勻的結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部應(yīng)力、表面狀態(tài)及溫度等如有差異，則造成局部電離，低電位的金屬表面即被腐蝕。液體的溫度和有無攪拌，也與純化學(xué)腐蝕的情況同樣，是決定電氣化學(xué)腐蝕程度的要素。一般來講，液體越是高溫，化學(xué)反應(yīng)越迅速，因而腐蝕也就越快。

二、物理原理的腐蝕

物理原理的腐蝕是指汽蝕的腐蝕，這種腐蝕是泵在發(fā)生汽蝕的情況下長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)轉(zhuǎn)，使葉輪和泵體等金屬表面遭到破壞而得的名字。油液在最低壓力區(qū)域發(fā)生大量的汽泡，當(dāng)有汽泡的油液再次進(jìn)入高壓區(qū)時(shí)，周圍的水、將其壓破，遂以非常高的速度沖撞金屬表面。由于慣性力、材料超過了疲勞彈性限，則如圖3的斷面圖所示，金屬表面呈現(xiàn)出如老鼠啃出的形狀。

圖3 由于汽蝕的腐蝕狀況

離心泵的腐蝕在葉片入口處發(fā)生的情況最為多見，透平泵經(jīng)常是在導(dǎo)葉入口和葉輪出口附近發(fā)生腐蝕。軸流泵是在靠近速度高的外周處發(fā)生腐蝕，它一般也是在背面腐蝕。其它是在泵體對(duì)應(yīng)于葉輪外周的部分，或是在導(dǎo)葉入口部分被腐蝕，嚴(yán)重的情況下也有造成導(dǎo)葉輪缺損的。汽蝕的腐蝕，是依材質(zhì)的不同而有顯著的差異。

根據(jù)腐蝕的表現(xiàn)方式各種各樣的緣故。下面介紹一般應(yīng)用的防腐蝕的措施：

1．泵的零件盡量避免采用異種金屬，最好制成全鐵泵或者全青銅泵。這是因?yàn)榍嚆~與鑄鐵之間會(huì)發(fā)生電解腐蝕的緣故。但是即使是全鐵泵，在鐵的一部分里也有石墨，這對(duì)于鐵即成為陰極而使鑄鐵腐蝕。此外，鑄鐵葉輪由于對(duì)汽蝕的抵抗力差，所以全鐵泵也有僅是葉輪和其他小零件用不銹鋼制造的。

2．在泵體及葉輪的表面貼以1毫米左右的橡膠或合成樹脂層。這種方法需要特殊的工具和技術(shù)。

3．吸入側(cè)的流速最大不要超過1．5米／秒左右。流動(dòng)的擾亂會(huì)促進(jìn)腐蝕，因此對(duì)于管路的安裝需要給以充分的注意。再者，吸入揚(yáng)程大時(shí)，可以預(yù)料在海水中也產(chǎn)生氣體，這會(huì)使腐蝕加快。

4．在吸入管和泵體上安設(shè)鋅板。一般是在要防蝕的金屬上直接安裝較其電位低的金屬件，后者成為陽極，因溶解而消耗，其間，前者成為陰極而被保護(hù)。與鋼鐵相反，早在從前就將鋅、鋁及鎂等作為陽極金屬來使用。陽極金屬內(nèi)藏有不純物時(shí)，局部形成電池易引起局部腐蝕，所以現(xiàn)在都采用純度為99．99%級(jí)的金屬。另一個(gè)重要問題是陽極板的安裝方法。安裝要保持可靠的電氣接觸，而在泵內(nèi)單是懸掛一陽極幾乎是無意義的。若用鐵制的螺栓螺母，將陽極板直接系緊，則因與其接觸的陽極表面迅速溶解，螺栓移動(dòng)而接觸不良，用絕緣物將與陽極接觸的鐵表面包圍起來。此外，為防止陽極的四周集中過大的電流以使其長(zhǎng)期耐用，在欲防蝕的金屬與陽極之間安設(shè)絕緣板則是很重要的。

5．從電氣化學(xué)腐蝕的原理考慮，若自外部流過逆電流，則可抑制腐蝕。根據(jù)這個(gè)道理研究出了以外部電源的形式電氣化學(xué)的防蝕方法，簡(jiǎn)稱為電氣防蝕法。但是，實(shí)施的例子還很少。這是因?yàn)楦g現(xiàn)象本身比較復(fù)雜，即使根據(jù)這種方法進(jìn)行防腐蝕時(shí)，也要作適合于各個(gè)裝置的設(shè)計(jì)，并要用特殊技術(shù)來實(shí)施。

總之，防腐工作要全面地對(duì)腐蝕進(jìn)行控制、監(jiān)測(cè)、管理、治理、評(píng)估、檢驗(yàn)。對(duì)可能出現(xiàn)的腐蝕問題應(yīng)事先有預(yù)防，事中有應(yīng)急措施，事后有杜絕辦法，在此基礎(chǔ)上逐漸形成規(guī)章制度，制定各環(huán)節(jié)工作質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。將防腐的技術(shù)和科學(xué)的管理密切結(jié)合起來以達(dá)到最大限度控制腐蝕。

［1］呂康．泵用機(jī)械密封的選型研究［J］．水泵技術(shù)，1994（3）．

［2］楊武．腐蝕科學(xué)技術(shù)應(yīng)用和失效案例［M］．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006．

［3］胡世菊，等．電弧噴鋅與粉末滲鋅工件的耐蝕性對(duì)比［J］．遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)，1999（4）．

［4］中國(guó)腐蝕與防護(hù)學(xué)會(huì)編寫組．金屬防腐蝕手冊(cè)［M］．上海：科學(xué)技術(shù)出版社，1989．

［5］孫躍．金屬腐蝕與控制［M］．哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2003．