水泵母材和选材建议(上)
水泵母材按部件分,有泵体、泵的叶轮、泵轴和密封件与零部件。泵的使用材料种类很多,但针对多泥沙河流,却难以找到价廉物美的材料。几十年来水泵行业及应用研究单位,针对我国多泥沙河流的特点,对水泵、水轮机行业的抗磨蚀要求,做了大量的工作,基本上对适用于多泥沙河流的水力机械有较为认同的看法与相应措施。
适合泵各部件材料的基本要求是:
(1)具有承受在运转中所发生的应力的物理性能。
(2)能够铸造和加工成效率高的形状。
(3)在要求有耐磨蚀或其他耐热、耐寒性方面也具备同等性能。
(4)经济上和效益上是可行的。
当然,(1)项是必备条件,在其他特殊要求时,例如抗磨蚀对速度与效率的权衡时,要限制速度时要稍微影响一些效率也是可取的。在实用上找不到满意材料的情况也是有的,要扩展思路,特别是对耐磨蚀表面工程,要有表面再制造的措施,使部件在表面再制造中循环应用。既是制造技术上的开拓性进步又为使用者节省运行维修成本。
泵体材料根据泵的技术规格,有不同形状和尺寸,然而不论什么样的形状和尺寸,泵体受水压作用是不得有泄漏的。一般选择泵体材料时,要考虑泵的压出压力、液体的温度、化学性质和含有固体颗粒等问题。例如抽送常温无腐蚀性的液体,一般碱溶液以及浓度很高的酸溶液等泵的泵体,选择普通铸铁。但选择抽选具有易燃性液体的泵材料时,要优选考虑安全问题。针对这种用途,铸铁是易损坏的,当发生火灾浇水时即有破坏的危险。因此石油用泵都采用具有安全性和韧性的铸钢。因此在选择材料时应考虑如下内容。
(1)压力在4MPa以下时,选用铸铁类;超过该压力时,一般选用铸钢,超过9MPa时,多选用锻钢材料制造。对于多级的高压泵,由于高速水流流向有压力差的级间滑动部件,平衡盘及平衡鼓,易发生对这些部件的侵蚀作用,因此,滑动部件要应用防腐的合金件如司太立合金,或以此做表面件。
(2)对于用于化学腐蚀及固体颗粒磨蚀的泵体的选材,最好做实际运转状态下的试验,选择合宜的母材或适用的里衬。作为耐磨材料,以往一般采用硬质金属材料或具有弹性的非金属材料,前者有高铬铸钢、高锰铸钢、白口铁及镍铬冷硬铸铁,后者主要为较厚软质橡胶粘贴在金属上作里衬。
对于其他零部材料,主要是泵轮、泵轴、密封环。泵轮的材料一般与泵体同料,然而因动态转速的关系,泵轮是处于高速流的流体中,在防腐与抗磨蚀方面要比泵体更艰险,往往要比泵体要求更高的材料才行,这些年为解决水泵磨蚀问题,也首先从泵轮做起。泵轴的材料要符合设计的要求,一般采用硬钢或中硬钢,也有用高镍合金的,结合含沙水流的工况,不受磨蚀是要周全应对的,如不同材料的保护轴套。密封环的磨蚀往往决定水泵检修的关键,从多泥沙河流水泵磨蚀情况看,首先是密封环的磨损,漏水增加,效率很快降低。因此密封环的材料更要优于泵体及泵轮材料,人们还在精益求精的探索着,如机械密封装置等。
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