水環(huán)泵葉輪腐蝕失效分析

拆開水環(huán)泵檢查，發(fā)現(xiàn)葉輪、筒體內(nèi)壁、側(cè)蓋、水氣分離器均有不同程度的腐蝕。葉輪與側(cè)蓋的間隙增大了許多，有的葉輪已被腐蝕掉了60%.經(jīng)詢問制造廠家，得知該型水環(huán)泵的其它用戶從未出現(xiàn)過這種情況。為了分析和解決這個(gè)新出現(xiàn)的腐蝕問題，我們對循環(huán)水系統(tǒng)中幾個(gè)典型位置的水進(jìn)行了化驗(yàn)，對更換下來的水環(huán)泵的腐蝕葉輪作了檢測。

　　1水樣化驗(yàn)情況該真空泵的循環(huán)水是與其它工藝循環(huán)水共用的，且有新鮮水（深井水和經(jīng)水廠處理過的水）補(bǔ)充循環(huán)水的損耗。為使水樣化驗(yàn)有可比性，對真空泵進(jìn)口處、出口處、深井水和水廠水同時(shí)取樣?；?yàn)數(shù)據(jù)見下表。

　　由此可見，與泵進(jìn)口水比，循環(huán)水經(jīng)過水環(huán)泵到出口后，酸性增強(qiáng)，這說明真空泵抽吸的CO2有一部分溶于水形成了碳酸，出口水中的Fe3+和Fe2+濃度有較明顯的增加，說明由球墨鑄鐵制成的過流部件被腐蝕。循環(huán)水HCO7僅為新鮮水的三分之一弱，且出口處HCO7濃度比進(jìn)口處明顯降低，這說明HCO7在泵內(nèi)被消耗，無論是新鮮水還是循環(huán)水中，COt的含量都很小。

　　另外，與新鮮水比，循環(huán)水酸度大，電導(dǎo)率大，硬度大，鈣、銅離子濃度較大，鐵離子濃度大，氯離子和硫酸根離子濃度增大，即循環(huán)水的水質(zhì)明顯劣于新鮮水，有加劇腐蝕的傾向。

　　2腐蝕樣檢檢測情況2.1宏觀形貌葉輪全部被腐蝕，大小腐蝕坑已連成片，呈丘陵和盆地狀。

　　微觀檢測對被腐蝕的葉輪按檢測求制備了斷面試腐蝕科學(xué)與防護(hù)技術(shù)檢測項(xiàng)目深井水水廠水泵進(jìn)口水泵出口水檢測方法pH值pH計(jì)電導(dǎo)率/電導(dǎo)儀EDTA滴定容量法原子吸收法比色法原子吸收法比濁法容量法樣和腐蝕面試樣。

　　斷面金相檢測，未發(fā)現(xiàn)晶間腐蝕和穿晶裂紋。

　　斷面金相檢測和電子探針SEI像（二次電子像）表明，葉輪材料確如制造廠家所說是球墨鑄鐵，由可清楚地看到球狀石墨。

　　由腐蝕坑斜坡表面的SEI像，可見宏觀腐蝕表面下有蝕溝（見）。

　　由腐蝕坑斜坡表面電子束能譜圖（見）可以看出，蝕坑內(nèi)腐蝕產(chǎn)物中的元素有S、Cl、Si、Ca、Mn.結(jié)合工藝分析，腐蝕產(chǎn)物中的S、Cl、Ca元素系由循環(huán)水帶入水環(huán)泵，Si元素來自上個(gè)工段，Mn元素來自鑄造。

　　3腐蝕機(jī)制與失效過程+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，故化驗(yàn)水樣時(shí)，基本檢測不到CO3-碳酸的水解使水中的H+增加，所以循環(huán)水中pH值，酸性增加。循環(huán)水中的S、Cl元素是以SO、SOr、S2Or、C「形式出現(xiàn)，這些酸性物質(zhì)也會引起析氫現(xiàn)象，使H+增加。

　　水環(huán)泵內(nèi)過流部位鑄件處在電解質(zhì)溶液中，具備了電化學(xué)腐蝕條件，形成了以鐵為陽極，碳為陰極etieigiblishi的無數(shù)個(gè)小原電池S 6期王兆雄等：水環(huán)泵葉輪腐蝕失效分析鐵原子失去電子，成為鐵離子進(jìn)入電解質(zhì)溶液中：鐵原子失去的電子到達(dá)陰極（碳），使電解質(zhì)溶液中的H+獲得電子，還原為氫氣析出：水樣化驗(yàn)表明，泵內(nèi)HCOT有明顯消耗，說明生成的Fe（HC3）2比較多，泵內(nèi)腐蝕比較嚴(yán)重。這種電化學(xué)腐蝕在葉輪上處處發(fā)生，故葉輪出現(xiàn)全面腐蝕。

　　大多數(shù)Fe（HC3）2被湍流沖刷，帶出水環(huán)泵。Fe（HC3）2若遇高溫，發(fā)生分解：水中的C廠會導(dǎo)致孔蝕的產(chǎn)生。水環(huán)湍流使過流部件表面承受一定的沖刷應(yīng)力，并促使腐蝕反應(yīng)的物質(zhì)交換。

　　綜上所述，過流部件上，水和C2濃度分布不均，鑄鐵中C元素分布不均，故葉輪等過流部件的腐蝕形式主要是碳酸引起的非均勻的全面腐蝕，再加上孔蝕和持續(xù)湍流沖刷，使得腐蝕表面下出現(xiàn)蝕溝；隨著全面腐蝕向深層發(fā)展和蝕溝擴(kuò)展，相鄰蝕坑的薄壁邊沿崩裂剝離，使得過流部件上的腐蝕坑的疏密大小各有不同。

　　另外，若循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)入了銅離子，則會帶入到水環(huán)泵中，形成異種金屬的電偶，加速鑄鐵過流部件的腐蝕。

　　實(shí)踐證明，C02溶于水對鋼鐵有極強(qiáng)的腐蝕性，在同樣的pH條件下，由于C2的總濃度比鹽酸高，因此它對鋼鐵的腐蝕比鹽酸還嚴(yán)重。資料表明，在石油天然氣工業(yè)中，CO2溶于水對低碳鋼的腐蝕速率可高達(dá)3~6mm/a，甚至7mm/a，這與本文所述的腐蝕狀況甚至甚為相似。

　　從對不同使用期水環(huán)泵的檢查情況看，葉輪被腐蝕初期，葉片表面出現(xiàn)坑坑洼洼，但葉型還未被破壞，故對水環(huán)泵的真空度還未造成影響，只是消耗的電流增加，噪音增大。隨著腐蝕的發(fā)展，葉片漸漸出現(xiàn)孔洞，剝落和破缺，葉型被破壞嚴(yán)重，再加上側(cè)蓋和筒體也被腐蝕，使得水環(huán)泵抽真空的能力大大下降，甚至失去了真空泵的效能。

　　簡而言之，葉輪腐蝕失效的原因，在于C2溶于水中后，使水呈酸性，在鑄鐵件處產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕；另外，水中C廠產(chǎn)生點(diǎn)蝕。

　　措施1選用有針對性的緩蝕劑。泵使用前對所有過流部件鈍化處理，使用中定期化驗(yàn)循環(huán)水，根據(jù)化驗(yàn)指標(biāo)情況補(bǔ)充緩蝕劑。

　　水環(huán)泵采用獨(dú)立的水循環(huán)系統(tǒng)，不與其它工藝用水混淆，既可增強(qiáng)緩蝕劑的針對性和緩蝕效果，又可避免電偶腐蝕。

　　選用耐C2腐蝕的材料制作流道部件。

　　流道部件上涂刷耐C2腐蝕的涂料。

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