Полимерные решения для защиты насосов от кавитации

Кавитации определяется как феномен формирования и последующего развала пузырьков пара в регионе, где давление жидкости падает ниже давления пара. Кавитация может возникнуть в любой жидкости, погрузочно-разгрузочного оборудования, особенно в насосах. Технологический прогресс в промышленном защитных покрытий и ремонта композитных материалов сделали возможным для ремонта насосов страдают от кавитации, а не просто заменить их. Кавитация устойчивость (CR) эластомеры обладают способностью сохранять сцепление при длительном погружении, рассеивать энергию созданного в условиях высокой интенсивности кавитации и обеспечивают стойкость к коррозии и других видов эрозии.

Кавитация представляет собой серьезную проблему для насосов. Говоря простым языком, насос перемещает жидкость из одного места в другое с помощью механических действий, которые могут быть крайним и повредить внутренние рабочие части насоса. Основным направлением ущерб может быть точно на лопасти рабочего колеса насоса. Во время работы рабочего колеса зависит от градиентов давления, которые вызывают пузырьки образуют, взорваться и нанести поверхности под ним.

На рисунке 1 показаны три физических состояний воды при различных температурах и давлениях. Кривые на графике представляют равновесия. Кривая, граничащих с жидкой и газовой фаз, называется кривой испарения. В нормальных условиях давления и температуры жидкости на 1 атм (14,7 МПа) и 25 ° С (77 градусов по Цельсию). Вода чаще всего варят путем нагревания его при постоянном давлении, например, кипячением кастрюлю с водой на плите (следить белая стрелка). При повышении температуры при постоянном давлении, вода остается в жидкой фазе, пока не достигнет нормальной температуры кипения (100 ° С при давлении 1 атм), когда он закипит.

Что менее интуитивным, но столь же верно, что вода также может быть вареным, понижая давление при постоянной температуре (следует красная стрелка на рисунке 1). Это именно то, что происходит позади переднего края лопасти рабочего колеса насоса. Поскольку вода (или любая другая жидкость) попадает в насос, лопасти отклоняет его. Над передней кромке лопасти, жидкость сжимается, что создает высокое давление района. Сразу после переднего края небольшой области пониженного давления. Если это снижение давления перемещается ниже кривой испарения при постоянной температуре, жидкость закипит, и пузырьки пара образует в жидкости.

За это область низкого давления другой области высокого давления. Как пузырьки пара, вовлеченная в жидкости движутся в этом области высокого давления, они конденсируются и свернуть жестоко по отношению к подложке, образуя так называемые микро-самолет. На рисунке 2 показан взрыв пузырьков пара. В верхней части пузыря становится неустойчивой и разрушается к подложке.

Во время этого процесса, давление было зафиксировано столь же высоко как 145 000 000 фунтов на квадратный дюйм, что превышает предел упругости для любых экзотических сплавов, тем самым доказав, что даже самые экзотические сплавы могут предотвратить кавитацию. Эти пузырьки пара отвечает за механическое повреждение обнаружено на колеса насоса после экстремальных условиях. На рисунке 3 показан типичный насос страдают от кавитации и некоторые другие формы эрозии после нормальной работы.
 
Решение
Решение колеса насоса страдают от кавитации поиске материала, который может выдерживать высокие уровни давления, вынести суровых условиях и быть обрабатываемая. Нет такого сплава является в настоящее время доступны, экономически эффективные и легко изготавливается. Единственный способ спасти насоса, чтобы защитить его с жертвенным материалом, который легко доступен, прост в использовании и экономичны.

После бесчисленных лет исследований в области коррозии инженерных, эластомеров CR жидкости, которая может практически любая связь с субстратом, в том числе стали, была сформулирована. При условии, что соответствующую подготовку поверхности получается, сцепление преимуществ более 3200 кг / м ² может быть достигнута. Объединение эластомерных свойств и прочности сцепления, материал может выдержать полное погружение и суровой рабочей среде. Более важно то, гибкий характер материала дает возможность рассеивать огромной энергии, участвующих в кавитационных и других эрозионных процессов.

Эластомеров CR жидкость находится в эксплуатации в течение ряда лет. Прежде она была доступна для общественности, этот материал претерпел ряд высоких требовательных проверки качества. Эти проверки включают последовательность лабораторных тестов, чтобы определить, что правильные свойства были достигнуты. Тестирование не останавливаться на начало продукта, но продолжает с помощью рыночных жизненного цикла продукта. Для обеспечения долговечности, CR жидкости эластомеров планируется подвергаться ASTMG8 тестирования магниевый анод и катодный disbondment.


Case Study
Сторон и задней поверхности большой крыльчаткой страдал от кавитации и значительные потери металла (рис. 4). Уполномоченный покрытие аппликатор осуществляется работы приложения. Методология была следующей:

Все поверхности, на которую наносится были пескоструйной обработкой использованием абразивных к NACE № 2 (около белого металла), что обеспечивает минимум 3 мил (75 мкм) углового профиля.
Все поверхности были, следовательно, запивая рекомендуемые обезжириватель очиститель для удаления остатков взрывных мусора и загрязнений.
Клейкая лента была поставлена ​​на внешних краях области, которые будут покрыты дать аккуратные и чистые поверхности.
Подложки была перестроена и вернулся в заводской спецификации. Чтобы восстановить такой большой площади, расширенная рабочая жизнь пасту класса полимеров от известного производителя был использован.
Для защиты недавно восстановлен субстрата, повышение эффективности износостойкого полимерного покрытия применяются с использованием жесткой щетиной кисти короткий максимум мокрый толщиной 10 мил (250 мкм). Два слоя этого материала были необходимы для обеспечения праздники были отменены. Это покрытие используется для предотвращения эффекта эрозии и коррозии.
С насоса восстановлена, покрытие CR был применен для всего рабочего колеса (рис. 5). Кроме того, другим решением было бы сварить многочисленные поврежденные участки, или вырезать из большого сечения и сварить его в новую пластинку.Все окрашенные поверхности были разрешены для лечения, и покрытие проверяется на непрерывность.Насос был возвращен на службу.


Заключение
Решение по искоренению кавитация полностью не были обнаружены. Одним из решений этого явления, чтобы покрыть жидкость устройство обработки с высокой производительностью, что материал является эластомерных и обладает высокой прочностью сцепления. Высокая адгезия позволяет материалу связь с полностью погружен подложке, в то время как эластомерных характеристик для лучшего рассеивания энергии, участвующих в кавитации. Если решение для управления механическое повреждение насоса необходимо, эластомеров CR жидкости может быть ответом.