鋼塑陶瓷復(fù)合防腐耐磨離心泵張惠軒張雅萍2，李建軍3（1.太原理工大學(xué)，太原030024；2.運城市北趙引黃工程建設(shè)管理局，運城044200；3.運城市運禹泵業(yè)防腐耐磨泵研發(fā)中心，運城044000）泵蓋、較大葉輪的過流面涂覆納米陶瓷增強塑料防腐耐磨涂層，較小葉輪整體由不鎊鋼金屬陶瓷制成，密封環(huán)整體采用增韌陶瓷制成，泵軸的過流端頭為不鎊鋼段或鈦合金段，與碳鋼段摩擦焊對接成雙金屬軸。鋼塑陶瓷三者有機結(jié)合充分發(fā)揮了金屬結(jié)構(gòu)的高強度、特種塑料的強耐蝕和陶瓷的強耐磨作用，經(jīng)濟有效地實現(xiàn)了離心泵的防腐耐磨需要。它適用于熱電廠燃煤脫硫除塵用泵，適用于高硫煤礦、洗選冶煉廠、焦化廠、造紙廠、石油、化工、化肥、制藥、污水處理等含酸堿鹽及灰渣液體輸送用泵。

　　隨著工業(yè)的飛速發(fā)展和環(huán)保治理的加強，腐蝕性和含灰渣液體用離心泵輸送愈來愈多。目前，具有防腐耐磨性能的離心泵有陶瓷防腐耐磨離心泵，是燒制陶瓷件，外用鑄鐵鎧裝，制造工藝不利設(shè)備基金項目：山西省教育廳高校科技研究開發(fā)資助，項目號：化，只有少量小型型號，最大功率做到45kW，成本高。選用304、321、316、316乙、鈦合金等中高耐蝕等級不銹鋼等制作的防腐離心泵，在不少場合適應(yīng)，但防腐蝕性能也有限，如316L不銹鋼材質(zhì)對含鹽酸液體不適用，且耐磨要求得不到滿足和兼顧，成本高，目前的不銹鋼離心泵功率做到160kW.我國離心泵的材質(zhì)主要是鑄鐵或鑄鋼，生產(chǎn)的離心泵功率可達(dá)1200kW，由于腐蝕或磨損問題不適應(yīng)在含酸堿渣的場合使用。工程塑料防腐蝕性能好，適應(yīng)性強，幾乎覆蓋所有化學(xué)液體品種、濃度和溫度，如可熔性聚四氟乙烯PFA、乙烯-四氟乙烯共聚物ETFE（或F40）、聚全氟乙丙烯FEP（或F46）、乙烯-三氟氯乙烯ECTFE（或F30）、聚苯硫醚PPS、氯化聚醚CPE、環(huán)氧樹脂Epoxy（或EP）等。但塑料離心泵強度低，襯塑離心泵因為工藝需要模具，所以型號少，目前襯塑離心泵只能做到55kW.鋼塑陶瓷復(fù)合防腐耐磨技術(shù)較好地解決了大功率離心泵的防腐耐磨問題，該技術(shù)已獲得了國家專利，專利號ZL.200820002752.1. 1鋼塑陶瓷復(fù)合防腐耐磨離心泵部件的防腐耐磨整體配套方案鋼塑陶瓷復(fù)合防腐耐磨離心泵結(jié)構(gòu)示意圖見。按介紹關(guān)鍵部件的制作和選材2.鋼塑陶瓷復(fù)合防腐耐磨離心泵結(jié)構(gòu)示意圖泵體1和泵蓋2是灰鐵鑄件，經(jīng)車床加工，裝配面加工尺寸比原圖紙變化1.5mm/面，進水葉口鑲嵌陶瓷密封環(huán)6.之后，（1）做整件磷化電泳防腐底涂層，工藝是把泵體、泵蓋經(jīng)噴砂或拋丸后，依次進入除油（脫脂）池、水洗池、除銹酸洗池、水洗池、中和（表調(diào)）池，磷化池（磷酸鋅系磷化液）、水洗池、鈍化池，陰級電泳池。當(dāng)電泳液是H11黑環(huán)氧烘干導(dǎo)電電泳底漆時，電泳電壓200V，電泳時間23min，固化溫度160190°C，烘烤時間2030min，電泳底涂層厚2030m.（2）做內(nèi)部過流面耐磨防腐厚涂層7，對熱熔噴涂改性環(huán)氧型耐磨防腐粉末涂料，過流泵件在190C恒溫30min，熱熔噴涂，再固化，一次厚度約300pm，一般重復(fù)兩次，厚度控制在600m以上。耐磨防腐涂料主要由粘結(jié)主樹脂、改性劑、陶瓷粉、鉬、納米增強劑組成。（3）做防腐封閉面涂層，對主樹脂為環(huán)氧、改性劑為酚醛時，在190C恒溫30min，熱熔噴涂防腐面涂層，循環(huán)兩次，厚度控制在200pm.電泳底涂層、中間防腐耐磨厚涂層、面防腐封閉層總厚度控制在800pm以上。在根據(jù)介質(zhì)要求設(shè)計選擇材料品種和相應(yīng)工藝參數(shù)時，掌握組成中主要樹脂材料性質(zhì)相同或相容以及固化溫度匹配，后一次不能影響前一次。上面介紹的工藝參數(shù)是以改性環(huán)氧樹脂為粘接劑材料，對氟樹脂等其它品種工藝參數(shù)要變化。（4）裝配面使用車床專用怠具，精密加工恢復(fù)原圖紙尺寸。

　　較小型號的葉輪5整體上是由粉未不銹鋼和陶瓷材料制成，或由塑基陶瓷材料制成。較大型號葉輪5是在灰鐵或鑄鋼鑄造時，軸孔處加不銹鋼（321、316L）厚壁管芯，葉口外徑、外園直徑、葉口軸向尺寸車床加工時變化1.5mm/面，做噴砂拋丸前處理。之后，第一做磷化電泳防腐底涂層；第二做防腐耐磨厚涂層；第三做防腐封閉面涂層；第四使用車床專用怠具精密加工，恢復(fù)葉口、外園原圖紙尺寸。

　　與45號碳鋼摩擦焊對接的雙金屬軸；葉輪固定鍵、墊片和葉母均為不銹鋼（321、316L、鈦合金）。

　　機械密封材質(zhì)是氟膠、304不銹鋼金屬架和彈簧、碳化硅陶瓷對碳石墨磨塊。

　　泵體、泵蓋裝配面密封圈材質(zhì)是氟橡膠。

　　2鋼塑陶瓷復(fù)合防腐耐磨離心泵的性能和主要用途泵的防腐性能除涂層材料外，還取決于泵軸、葉母等不銹鋼配套件的材質(zhì)，如果選304、321、316、316L、鈦合金等其中的一種，則泵的防腐性能就是對應(yīng)的不銹鋼材質(zhì)的防腐性能，這是因為塑料復(fù)合涂層材料防腐性能優(yōu)于不銹鋼，但塑料不能作軸，目前小型化工泵有塑料包裹金屬軸。除用戶訂制要求外，一般化工材質(zhì)為304不銹鋼，涂層為以EP為主的復(fù)合材料。這種配置的泵，其防腐性能是應(yīng)對酸堿度pH值311范圍內(nèi)的酸性或堿性介質(zhì)，溫度在一20100C，熱水泵使用相應(yīng)的水循環(huán)冷卻泵蓋。污水中允許有<3%的固含量、粒徑）<3mm.多年實踐證明，此泵適合礦山地下礬水，如高硫煤礦、鋁礦、磷礦等有腐蝕性涌水的礦山排水用泵；適用于選礦廠和冶煉廠如黃金、鉬、釩、鈹、鉛、鐵、鋁、鎂等化學(xué)選礦防腐耐磨用泵；適用于高硫煤洗煤廠、焦化廠、造紙廠流程用泵；適用于電廠等燃煤鍋爐煙囪脫硫除塵器配套用泵；適用于石油、化工、化肥、制藥、污水處理廠等含酸堿鹽液體輸送用泵；也適用于食品飲料和釀造企業(yè)防腐防銹衛(wèi)生環(huán)保用泵。

　　表1渾化泵管磨腐蝕動態(tài)仿真試驗臺主要技術(shù)指標(biāo)泵揚程125 m管道內(nèi)徑40 mm液體塔罐容積700 L葉輪最大線速度47. 8m/s試驗溫度常溫80C電機轉(zhuǎn)速2900 r/min泵管壓力1.25MPa電機功率30kW離心泵型號IS65-40-315根據(jù)試驗時間、失重或厚度減少。

　　3特點和優(yōu)勢對高性能防腐工程塑料涂層材料PFA、ETFE、FEP、ECTFE、PPS、CPE、EP制作的豐富經(jīng)驗是取得優(yōu)異工程業(yè)績的條件保障。具有自主知識產(chǎn)權(quán)的專利（專利號CL200820002752. 1）產(chǎn)品“鋼塑陶瓷復(fù)合防腐離心泵”已經(jīng)推廣實施應(yīng)用。已應(yīng)用于防腐耐磨液下污水泵，應(yīng)用于防腐耐磨管道和槽罐。鋼塑陶瓷復(fù)合防腐耐磨潛污泵已申請了國家專利（申該技術(shù)的主要特點是納米陶瓷增強特種塑料防腐耐磨涂層材料配制，高結(jié)合力和復(fù)雜形狀的鋼塑復(fù)合工藝，防腐耐磨涂層厚度的按需控制。由于不是整體使用價格昂貴的特種不銹鋼或稀有塑料，而是利用普通鋼鐵和部分不銹鋼的強度優(yōu)勢，納米陶瓷增強塑料的防腐耐磨優(yōu)勢，陶瓷的強耐磨防腐優(yōu)勢，鋼塑陶瓷有機結(jié)合使防腐泵做到了大型化、多品種、高壽命、低價位，是一種經(jīng)濟型高性價比的節(jié)能環(huán)保泵。歸納有如下突出特點：具有金屬結(jié)構(gòu)的高強度、特種塑料的強防腐和陶瓷的強耐磨作用，三者有機結(jié)合，經(jīng)濟有效地實現(xiàn)了大流量高揚程離心泵的防腐耐磨需要。

　　因加工防腐耐磨涂層不需模具，所以涂裝基本不改變原有金屬泵的結(jié)構(gòu)尺寸。因此泵的品種型號可以多樣化和標(biāo)準(zhǔn)化，而且制造工藝簡單，維修方便。

　　可以有針對性地使用涂層材料，所以防腐性能可靠，用途廣泛。

　?。?）與不銹鋼泵或合金泵比較，既提高了防腐耐磨性能，又降低了成本，還填補了不銹鋼泵做不到的大型泵空白。

　　4工程應(yīng)用從山西省教委資助項目“化工離心泵新型涂塑防腐技術(shù)開發(fā)”的研究開始，首先試驗研究適用于泵高速運轉(zhuǎn)工況的防腐耐磨材料，為此建立了“渾化泵管磨腐蝕動態(tài)仿真試驗臺”，該試驗臺主要技術(shù)指標(biāo)如表1.通過配制不同濃度的酸堿液體和加不同比例的石英砂，在試驗臺上對防腐耐磨涂層EP材料進行測試，即環(huán)氧樹脂類涂層防腐耐磨離心泵適用條件和性能指標(biāo)如表2.表2防腐耐磨環(huán)氧樹脂涂層的仿真試驗條件和性能指標(biāo)涂層材料涂層厚度試驗條件預(yù)測涂層壽命靜動態(tài)腐蝕雖有區(qū)別，但材料品種決定了抗腐蝕使用性能，為此配套選材主要依據(jù)為左景伊的腐蝕數(shù)據(jù)手冊。為了檢測鋼塑陶瓷復(fù)合防腐耐磨離心泵的實用性、防腐耐磨涂層在多領(lǐng)域不同液體的抗水流沖擊能力、與基體的粘結(jié)強度，對研制的防腐耐磨離心泵進行了大量的工業(yè)性試用，在不同行業(yè)的單位和工況中試用結(jié)果表明，離心泵滿足使用要求，效果良好。情況見表3. 5結(jié)論鋼塑陶瓷復(fù)合防腐耐磨離心泵泵體渦殼過流內(nèi)表面防腐耐磨厚涂層性能可靠，能滿足含酸堿鹽、含灰渣液體的使用要求。

　　泵體各部件性能配套合理，整臺泵的防腐壽命長。

　　鋼塑陶瓷復(fù)合防腐耐磨離心泵最經(jīng)濟有效地實現(xiàn)了大流量高揚程離心泵的防腐蝕和耐磨需要，與不銹鋼泵或合金泵比較，既提高了性能，又降低了成本。