Материалы для насосов

Проточную часть химических консольных насосов типов X и АХ выполняют из углеродистой, стали, чугуна, бронзы и цветных сплавов; из сталей Х28, Х34, Х18Н9Т, Х18Н12МЗТ, ЭИ654, Х20Н25МЗД2Л и 0Х23Н28МЗДЗТ, ферросилида, титана и пластмасс; используют также керамику, фарфор, графит, резиновые покрытия металла, защитные оболочки, покрытия из смол, эмали и стекла.

Проточную часть насосов типа ХГ выполняют из углеродистой стали и чугуна (включая специальный чугун), из сталей Х18Н9Т и Х18Н12МЗТ.

Корпус и крышку корпуса, рабочее колесо, верхний и нижний защитные диски насосов в исполнениях К, Е и И изготовляют соответственно из сталей 10Х18Н9ТЛ, 10Х18Н12МЗТЛ и 5Х20Н25МЗД2ТЛ, вал и напорную трубу — из сталей Х18Н9Т, Х17Н13М2Т и 0Х23Н28МЗДЗТ, корпус подшипника — из стали Х18Н10Т.

Корпус, крышку, рабочее колесо, верхний и нижний защитные диски насоса в исполнении А изготовляют из стали 25Л-П, вал — из сталей 35 или 45, напорную трубу — из стали СтЗ, корпус подшипника — из чугуна СЧ 21-40. Проставок насосов всех исполнений изготовляют из чугуна СЧ 18-36, а упругую полумуфту—

из чугуна СЧ 21-40.

Корпус, крышку корпуса, уплотнительные кольца, вкладыши щелевых уплотнений и рабочее колесо насоса в исполнении Н изготовляют из стали Х18Н9ТЛ;. корпус торцового уплотнения, нажимную втулку сальника, гильзу торцового уплотнения — из стали Х18Н10Т или Х18Н9Т; уплотнительные кольца, втулки щелевых уплотнений и разгрузочный барабан выполняют из стали Х18Н10Т с наплавкой рабочих поверхностей стеллитом ВЗК.

Для перекачивания сильноагрессивных жидкостей и газов — таких как хлориды, сухой хлор с содержанием воды не менее 0,0130, влажный хлор и растворы хлорных соединений (хлорит и гипохлорит натрия при температуре, близкой к точке кипения), азотная кислота концентрацией до 99,8%, сероводород, расплавленная сера, диоксид серы, растворы для электролитических и травильных ванн, применяют центробежные химические насосы, детали которых изготовляют из титана и сплавов на его основе.

Для изготовления насосов находят применение и пластмассы. Практика показала, что применение пластмасс для центробежных насосов значительно увеличивает их долговечность при минимальных эксплуатационных затратах. Такие насосы с успехом эксплуатируют в условиях воздействия агрессивных сред при температурах до 170°С, давлении 1 МПа и скоростях подачи жидкости 2000 л/мин. В этих насосах двигатель и вал обычно выполняют из нержавеющей стали, изолируя их от воздействия агрессивных сред пластмассой.

Пластмассовые насосы обладают меньшей массой по сравнению с металлическими насосами такой же мощности. В течение многих лет эксплуатации они не подвергаются питтинговой коррозии и легко демонтируются.

Основными факторами, влияющими на выбор центробежного пластмассового насоса, являются характер транспортируемой жидкости, скорость ее подачи, материал трубопровода и его размеры, температура, воздействие гидравлического удара, способ крепления, легкость установки. При выборе типа уплотнительного материала насоса необходимо учитывать температуру, условия всасывания и смазывающие свойства жидкости.

Среди пластмасс, применяемых в насосостроении, выделяется стеклопластик АГ-4 и его модификации. Из него делают подшипники, втулки, рабочие колеса химических насосов, уплотняющие кольца насосов и т. п. Многие детали (крышки, фланцы и т. д.) выполняют из стеклопластика АГ-4С. Трудоемкость изготовления деталей из стеклопластика АГ-4С приблизительно в 5 раз ниже, чем деталей из металла. Большинство таких деталей почти не требует механической обработки.

Подшипники и рабочие колеса насосов из стеклопластика АГ-4С проработали более 10 тыс. ч в агрессивных средах (например, в среде бромида калия). Рабочие колеса из стеклопластика АГ-4С, установленные на химических насосах, больше 12 тыс. ч проработали на перекачивании разных видов латексов.

Проведены исследования по изготовлению насосов из стеклопластика АГ-4В и изучены все типы насосов, применяемых на разных химических комбинатах для перекачивания агрессивных сред. За основу взяли центробежный горизонтальный одноступенчатый насос консольного типа КНЗ-6/30 производительностью 30 м³/ч при напоре 24 м и частоте вращения электродвигателя 1460 об/мин. Производственные испытания насосов в целом и их деталей в различных средах (например, в 25-68%-ной серной кислоте при температуре от 30 до 80°С и давлении 0,3 МПа в течение 900-1944 ч; в 25-31%-ной соляной кислоте при 25- 35°С и 0,2-0,25 МПа в течение 2600-3500 ч) показали хорошие результаты.

Стеклопластики характеризуются высокой химической стойкостью, они в четыре раза легче нержавеющей стали, значительно дешевле нее, на 40% легче алюминия, легко окрашиваются, поддаются ремонту, огнестойки, технологичны, обладают высокой ударной прочностью и другими достоинствами, позволяющими успешно использовать их взамен нержавеющей стали, меди, хастеллоя, никеля, монель-металла и прочих дефицитных материалов.

Химическая стойкость стеклопластиков зависит от их состава, отделки поверхности, типа связующего и степени его отверждения. Повысить химическую стойкость стеклопластиков можно нанесением на их поверхность специальных полимерных композиций, например на основе акрилатов.

Выбор стеклопластиков производят с учетом их назначения. Так, армированные пластики на основе полиэфиров, эпоксидной смолы применяют в водных и морских средах. В качестве химически стойких используют полимеры на основе изофталевой, те-рефталевой кислот, бисфенола-А, фумарата и виниловых мономеров. Стеклопластики, на основе полиэфиров стойки к воздействию различных химических реагентов при температуре 20— 100 °С.

Для эксплуатации в высокоагрессивных средах разработаны новые типы связующих для стеклопластиков, характеризующихся химической стойкостью и термостойкостью. Так, связующие на основе винилэфирных смол обладают стойкостью к 400 видам химически агрессивных сред. Стеклопластики на этих связующих негорючи, удовлетворяют противопожарным требованиям. Разработаны стеклопластики, содержащие электропроводящий наполнитель и не накапливающие на поверхности электростатических зарядов, что позволяет применять их в нефтехимической промышленности.

Прочность стеклопластиков сопоставима с прочностью стали, однако характеризуется большой изменчивостью показателей, поэтому нагрузки на стеклопластиковые элементы вводятся в расчет с коэффициентом безопасности, равным 10.

К недостаткам стеклопластиков относятся их высокая стоимость, а также склонность к растрескиванию под нагрузкой, что ограничивает их применение для труб, работающих под высоким давлением.

В конструкциях высокоскоростных насосов, а также насосов, транспортирующих нейтральные жидкости при повышенных температурах, успешно используют стеклонаполненные термостаты.

В конструкциях зарубежных химических насосов хорошо зарекомендовали себя пластмассы на основе эпоксидных, а также полиэфирных и полиуретановых смол.

Широкое распространение в машиностроении получили армированные стекловолокном полипропилен, полиформальдегид и поликарбонат. Армированный полипропилен, широко используемый в насосостроении, обладает высокой водостойкостью (практически не поглощает влагу), повышенной теплостойкостью (до 100 °С), хорошей ударной вязкостью, достаточной химической стойкостью и стойкостью к старению. Появившийся на мировом рынке стеклонаполненный полипропилен содержит от 20 до 40% наполнителя.

Представляет интерес использование для деталей насосов конструкционных пластиков, содержащих в качестве наполнителя неориентированные углеродные волокна, так называемые углепластики. От других пластмасс конструкционного назначения углепластики отличаются низкой плотностью, высоким модулем упругости, высокой усталостной прочностью, термостойкостью, низким коэффициентом трения, высокой износостойкостью, стойкостью к термическому и радиационному ударам, тепло- и электропроводностью.

В настоящее время серийно выпускают химические насосы четырех типоразмеров (ГОСТ 24578-81): Х40-32-125П (Х8/18); Х65-50-125Г1 (Х20/18); Х65-60-160 (Х20/31); Х80-65-160 (Х45/31). В стадии освоения находятся еще четыре типоразмера: Х50-32-160 (Х8/30); Х65-40-200 (Х20/53); Х100-80-160 (Х90/33); АХ200-150-400 (АХ280/42). Первая цифра в обозначении соответствует диаметру всасывающего патрубка, вторая - напору, третья - диаметру рабочего колеса; в скобках указано прежнее обозначение насоса.

Создание унифицированного ряда центробежных насосов для перекачивания особо агрессивных жидкостей обеспечивает увеличение их ресурса в 4-8 раз по сравнению с ресурсом насосов из легированных сталей.