渣漿泵抗磨修復(fù)

陶 巍，申建鋼，李春軍

（天津渤天化工有限責(zé)任公司，天津300480）

1 渣漿泵狀況

渣漿泵屬于離心泵，廣泛應(yīng)用于礦山、電廠、疏浚、冶金、化工、建材及石油等領(lǐng)域。渣漿泵可分為單級/多級、單吸/雙吸、懸臂、臥式/立式以及泵殼水平中開/垂直結(jié)合等型式。其基本結(jié)構(gòu)由葉輪、泵殼、泵軸、軸承及托架組成，動力包括電動機(jī)等，耐磨件包括襯板軸套等，密封件包括軸封、副葉輪等，但內(nèi)部原理是一致的，當(dāng)葉輪快速轉(zhuǎn)動時，葉片促使介質(zhì)很快旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)著的介質(zhì)在離心力的作用下從葉輪中飛出，泵內(nèi)的介質(zhì)被拋出后，葉輪的中心部分形成真空區(qū)域，介質(zhì)在大氣壓力（或水壓）的作用下通過管網(wǎng)壓到了進(jìn)料管內(nèi)，以實現(xiàn)連續(xù)供料，從而達(dá)到工藝設(shè)計要求的揚(yáng)程和流量。入料方式目前多采用壓入式，即料位高于入料管，則可以減去從上水管或泵殼向內(nèi)部灌水的步驟。

2 磨損情況

本文所研究的對象為石家莊水泵廠生產(chǎn)的ZGB 型渣漿泵，該泵用于乙炔渣漿的輸送，入口為壓入式，由渣漿槽進(jìn)入泵內(nèi)，因為該泵使用時間較長，過流部位發(fā)生磨損。磨損部位主要為葉輪、護(hù)板。渣漿泵過流部件的磨損是一個十分復(fù)雜的物理化學(xué)過程，造成了材料的大量消耗，增加了維護(hù)費(fèi)用和能源消耗，降低了生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益。因此，國內(nèi)外學(xué)者對此非常重視并進(jìn)行了大量研究工作，其磨損型式主要為3 種：物料沖擊磨損、氣蝕磨損以及輸送介質(zhì)的腐蝕。

2.1 沖擊磨損

在渣漿泵運(yùn)行過程中，液體中混合有固體粒子，其以一定的速度對過流部件表面進(jìn)行沖擊，形成切削，造成過流部位表面材料流失。同時，長時間的沖擊也會使過流部位表面變形，造成疲勞磨損。周慶德等[1]對鐵礦用雜質(zhì)泵護(hù)套的失效分析表明，流體切削是護(hù)套磨損的主要原因。

2.2 氣蝕磨損

在泵的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，其過流部件局部區(qū)域（通常是葉輪進(jìn)口稍后處）由于某種原因，抽送液體的絕對壓力下降到當(dāng)時溫度下的汽化壓力時，液體便在該處開始汽化，產(chǎn)生蒸汽，形成氣泡。這些氣泡隨液體向前流動，至某高壓處時，氣泡急劇縮小以至破滅。在氣泡凝結(jié)同時，液體質(zhì)點(diǎn)以高速充填孔隙，并對金屬表面產(chǎn)生強(qiáng)烈沖擊。金屬表面因受此沖擊產(chǎn)生疲勞而剝落，造成材料流失，嚴(yán)重時金屬表面呈現(xiàn)蜂窩狀。通常氣蝕發(fā)生的部位在葉輪出口和壓水室外進(jìn)口處。

2.3 腐蝕磨損

當(dāng)輸送的介質(zhì)有一定的酸堿度時，渣漿泵過流部件還會發(fā)生腐蝕磨損，在腐蝕和磨損的雙重作用下材料流失情況加劇，即在腐蝕和磨損共同作用下材料發(fā)生流失現(xiàn)象。腐蝕可分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕：化學(xué)腐蝕是金屬與液體介質(zhì)接觸發(fā)生氧化還原反應(yīng)，使金屬流失；電化學(xué)腐蝕是金屬和電解質(zhì)組成2 個電極，組成腐蝕原電池。

渣漿泵由于使用時間長，護(hù)板、泵殼等部件磨損嚴(yán)重，尤其是葉輪磨損尤為嚴(yán)重，葉輪表面可見沖刷磨損的劃痕，磨損型式主要為沖擊磨損。目前狀態(tài)下開車一周左右， 物料就會因葉輪光潔度不夠，表面沖擊劃痕多，葉輪表面結(jié)垢，造成葉輪不平衡，振動較大，影響軸承使用壽命，進(jìn)而破壞密封效果，結(jié)垢時影響泵的做功，效率降低。這樣只能拆下來解體清洗，每次需要四五天，對生產(chǎn)影響較大，且頻繁檢修浪費(fèi)人力。如果更換葉輪、泵軸等部件，更換資金大約需要四萬元。經(jīng)過多方查找資料、論證，結(jié)合渣漿泵的實際情況，本著節(jié)約增效的原則，決定使用過流部件表面噴涂方式代替更換備件，噴涂修復(fù)的價格為0.8 萬元，不到更換相關(guān)部件所需費(fèi)用的1/5。

3 修復(fù)材料的選擇及施工

3.1 修復(fù)材料的選擇

噴涂材料中常用的是環(huán)氧樹脂以及有機(jī)硅。環(huán)氧樹脂是聚合物復(fù)合材料中應(yīng)用最廣泛的基體樹脂之一，具有優(yōu)異的機(jī)械性能、電絕緣性、耐熱性、耐腐蝕、粘接性及加工性能，被廣泛應(yīng)用于化工、汽車、建筑、電子、航空等領(lǐng)域。

3.1.1 環(huán)氧樹脂

環(huán)氧樹脂有諸多方面的優(yōu)點(diǎn)，然而，由于環(huán)氧樹脂是交聯(lián)度很高的熱固性材料，裂紋擴(kuò)展屬于典型的脆性擴(kuò)展，其固化物脆性大、耐熱性差、抗沖擊強(qiáng)度低、易開裂。物料輸送時渣漿在泵內(nèi)與泵殼、葉輪等做互相沖擊運(yùn)動。因為環(huán)氧樹脂的脆性大不適用泵內(nèi)部噴涂，尤其是葉輪的噴涂。

3.1.2 有機(jī)硅

有機(jī)硅具有優(yōu)異的耐熱性、耐氣候性、耐污性和耐高低溫性，良好的疏水性與透氣性等優(yōu)點(diǎn)，但是其機(jī)械性能、附著力、耐磨性、耐溶劑性較差，成本較高，葉輪的高速運(yùn)轉(zhuǎn)需要附著力大的防腐材料，其單獨(dú)使用也不適用泵內(nèi)部噴涂。為此，國內(nèi)外科學(xué)研究工作者圍繞改善環(huán)氧樹脂固化物的韌性作了大量研究，以克服其性脆，沖擊性、耐熱性差等缺點(diǎn)并取得了豐碩的成果[2、3]。研究出新修復(fù)材料有機(jī)硅改性環(huán)氧樹脂，這種樹脂是基于環(huán)氧樹脂與有機(jī)硅2 種材料進(jìn)行共聚改性，克服環(huán)氧樹脂的脆性，沖擊性、耐熱性差等缺點(diǎn)，既能降低環(huán)氧樹脂的內(nèi)應(yīng)力，又能提高環(huán)氧樹脂韌性和耐高溫性等性能的材料。有機(jī)硅改性環(huán)氧樹脂具有優(yōu)良的附著力、防腐性、耐高溫性、電絕緣性。

因此，在修復(fù)材料的選擇上，考慮到修復(fù)部位需要抗沖擊、抗腐蝕、抗磨損的特性，綜合對比各種修復(fù)材料的性能，選用有機(jī)硅環(huán)氧樹脂作為施工材料。

3.2 施工方式

在施工方法上，考慮到泵內(nèi)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零部件中有較隱蔽部件（如縫隙、凹凸），手工操作較靈活，用人工操作空氣噴涂機(jī)進(jìn)行修復(fù)。

空氣噴涂是利用壓縮空氣的氣流，流過噴槍噴嘴孔形成負(fù)壓，負(fù)壓使漆料從吸管吸入，經(jīng)噴嘴噴出，形成漆霧，漆霧噴射到被涂飾零部件表面上形成均勻的漆膜。噴槍的噴距為15～25 cm，噴槍應(yīng)對應(yīng)工件表面，以30～60 cm/s 的速度勻速移動，以保證涂料的霧化顆粒細(xì)密，涂膜均勻、光滑。

目前，經(jīng)過有機(jī)硅改性環(huán)氧樹脂噴涂過的過流部位已使用3 個月，效果良好，滿足了生產(chǎn)周期需要，大大降低了生產(chǎn)及維護(hù)費(fèi)用。

4 結(jié)語

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，防腐技術(shù)在各方面的應(yīng)用越來越廣泛，不論材質(zhì)還是方式上的選擇會越來越多。噴涂修復(fù)技術(shù)在渤天化工有限責(zé)任公司成功用于過流部位的防腐，至今無任何質(zhì)量問題。實踐證明，該方法具有一定的可靠性，降低了檢修費(fèi)用，節(jié)省了人工費(fèi)用，選擇范圍更寬，值得推廣應(yīng)用。

［1］周慶德，饒啟昌，方 亮，等.4PH雜質(zhì)泵過流部件—護(hù)套的磨損失效分析，磨損失效分析案例匯集.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1985.141-145.

［2］戴李宗，傅 喧，洪滿水，等.有機(jī)硅高聚物改性環(huán)氧樹脂新進(jìn)展.熱固性樹脂，1996，（1）：44-47.

［3］潘春躍，黃可龍，胡慧萍，等.環(huán)氧改性有機(jī)硅密封膠的研制.化學(xué)與粘合，1997，（1）：l-3.