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水环泵叶轮腐蚀失效分析

发布时间:2015年11月05日 03:42   阅读:4392   返回   来源:泽德

拆开水环泵检查,发现叶轮、筒体内壁、侧盖、水气分离器均有不同程度的腐蚀。叶轮与侧盖的间隙增大了许多,有的叶轮已被腐蚀掉了60%.经询问制造厂家,得知该型水环泵的其它用户从未出现过这种情况。为了分析和解决这个新出现的腐蚀问题,我们对循环水系统中几个典型位置的水进行了化验,对更换下来的水环泵的腐蚀叶轮作了检测。

  1水样化验情况该真空泵的循环水是与其它工艺循环水共用的,且有新鲜水(深井水和经水厂处理过的水)补充循环水的损耗。为使水样化验有可比性,对真空泵进口处、出口处、深井水和水厂水同时取样。化验数据见下表。

  由此可见,与泵进口水比,循环水经过水环泵到出口后,酸性增强,这说明真空泵抽吸的CO2有一部分溶于水形成了碳酸,出口水中的Fe3+和Fe2+浓度有较明显的增加,说明由球墨铸铁制成的过流部件被腐蚀。循环水HCO7仅为新鲜水的三分之一弱,且出口处HCO7浓度比进口处明显降低,这说明HCO7在泵内被消耗,无论是新鲜水还是循环水中,COt的含量都很小。

  另外,与新鲜水比,循环水酸度大,电导率大,硬度大,钙、铜离子浓度较大,铁离子浓度大,氯离子和硫酸根离子浓度增大,即循环水的水质明显劣于新鲜水,有加剧腐蚀的倾向。

  2腐蚀样检检测情况2.1宏观形貌叶轮全部被腐蚀,大小腐蚀坑已连成片,呈丘陵和盆地状。

  微观检测对被腐蚀的叶轮按检测求制备了断面试腐蚀科学与防护技术检测项目深井水水厂水泵进口水泵出口水检测方法pH值pH计电导率/电导仪EDTA滴定容量法原子吸收法比色法原子吸收法比浊法容量法样和腐蚀面试样。

  断面金相检测,未发现晶间腐蚀和穿晶裂纹。

  断面金相检测和电子探针SEI像(二次电子像)表明,叶轮材料确如制造厂家所说是球墨铸铁,由可清楚地看到球状石墨。

  由腐蚀坑斜坡表面的SEI像,可见宏观腐蚀表面下有蚀沟(见)。

  由腐蚀坑斜坡表面电子束能谱图(见)可以看出,蚀坑内腐蚀产物中的元素有S、Cl、Si、Ca、Mn.结合工艺分析,腐蚀产物中的S、Cl、Ca元素系由循环水带入水环泵,Si元素来自上个工段,Mn元素来自铸造。

  3腐蚀机制与失效过程+H2O―H2CO3碳酸第一步水解:碳酸第二步水解:碳酸的第二步水解非常微弱,故化验水样时,基本检测不到CO3-碳酸的水解使水中的H+增加,所以循环水中pH值,酸性增加。循环水中的S、Cl元素是以SO、SOr、S2Or、C「形式出现,这些酸性物质也会引起析氢现象,使H+增加。

  水环泵内过流部位铸件处在电解质溶液中,具备了电化学腐蚀条件,形成了以铁为阳极,碳为阴极etieigiblishi的无数个小原电池S 6期王兆雄等:水环泵叶轮腐蚀失效分析铁原子失去电子,成为铁离子进入电解质溶液中:铁原子失去的电子到达阴极(碳),使电解质溶液中的H+获得电子,还原为氢气析出:水样化验表明,泵内HCOT有明显消耗,说明生成的Fe(HC3)2比较多,泵内腐蚀比较严重。这种电化学腐蚀在叶轮上处处发生,故叶轮出现全面腐蚀。

  大多数Fe(HC3)2被湍流冲刷,带出水环泵。Fe(HC3)2若遇高温,发生分解:水中的C厂会导致孔蚀的产生。水环湍流使过流部件表面承受一定的冲刷应力,并促使腐蚀反应的物质交换。

  综上所述,过流部件上,水和C2浓度分布不均,铸铁中C元素分布不均,故叶轮等过流部件的腐蚀形式主要是碳酸引起的非均匀的全面腐蚀,再加上孔蚀和持续湍流冲刷,使得腐蚀表面下出现蚀沟;随着全面腐蚀向深层发展和蚀沟扩展,相邻蚀坑的薄壁边沿崩裂剥离,使得过流部件上的腐蚀坑的疏密大小各有不同。

  另外,若循环水系统进入了铜离子,则会带入到水环泵中,形成异种金属的电偶,加速铸铁过流部件的腐蚀。

  实践证明,C02溶于水对钢铁有极强的腐蚀性,在同样的pH条件下,由于C2的总浓度比盐酸高,因此它对钢铁的腐蚀比盐酸还严重。资料表明,在石油天然气工业中,CO2溶于水对低碳钢的腐蚀速率可高达3~6mm/a,甚至7mm/a,这与本文所述的腐蚀状况甚至甚为相似。

  从对不同使用期水环泵的检查情况看,叶轮被腐蚀初期,叶片表面出现坑坑洼洼,但叶型还未被破坏,故对水环泵的真空度还未造成影响,只是消耗的电流增加,噪音增大。随着腐蚀的发展,叶片渐渐出现孔洞,剥落和破缺,叶型被破坏严重,再加上侧盖和筒体也被腐蚀,使得水环泵抽真空的能力大大下降,甚至失去了真空泵的效能。

  简而言之,叶轮腐蚀失效的原因,在于C2溶于水中后,使水呈酸性,在铸铁件处产生电化学腐蚀;另外,水中C厂产生点蚀。

  措施1选用有针对性的缓蚀剂。泵使用前对所有过流部件钝化处理,使用中定期化验循环水,根据化验指标情况补充缓蚀剂。

  水环泵采用独立的水循环系统,不与其它工艺用水混淆,既可增强缓蚀剂的针对性和缓蚀效果,又可避免电偶腐蚀。

  选用耐C2腐蚀的材料制作流道部件。

  流道部件上涂刷耐C2腐蚀的涂料。

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