复合材料冷焊技术在污水泵上的应用

2016-08-01张立龙

中国设备工程 2016年1期

关键词：污水泵复合材料

张立龙

（顺益体系（集团），广东　珠海　519020）

复合材料冷焊技术在污水泵上的应用

张立龙

（顺益体系（集团），广东珠海519020）

摘要：针对国内污水处理企业污水泵等设备长期出现磨损腐蚀情况，采用复合材料冷焊技术在对污水泵加以修复，并结合现场实际需求阐述了复合材料冷焊技术的工艺特点。

关键词：复合材料；冷焊技术；污水泵；耐磨防腐修复；泵效节能

根据住房和城乡建设部发布的“根据住房和城乡建设部发布的“2014年一季度城镇污水处理设施建设运行情况公报”，全国设市城市、县累计建成污水处理厂3622座，污水处理能力约1.53m3/d。污水处理规模的不断扩大，也伴随着设备维修管理水平的不断提升，国内外各类设备维修新技术不断涌现。本文着重介绍了复合材料冷焊技术为污水泵提供耐磨防腐、节能降耗解决方案。

污水泵是污水处理工程中必不可少的设备之一，其作用是将相对高程较低的污水提升至后续相对高程较高的处理单元，为污水处理的顺利进行提供足够的动力。通常用于污水处理的污水泵可分为两种，一种为用于污水提升的离心式潜污泵，潜污泵可直接安装于污水中，电机和泵体连为一体，叶轮有闭式、半闭式、开式3种形式，主件材质可分为铸铁、铸钢、不锈钢。叶轮形式和主件材质视污水成分情况而定。另一种为用于污泥回流的轴流泵，轴流泵是一种流量大、扬程低的高比转速水泵，主要用于为二沉池污泥的回流提供动力。

一、污水泵腐蚀磨损机理分析

在污水处理厂运行过程中，污水泵的腐蚀磨损一直是困扰设备管理人员的棘手问题，集中体现在叶轮和蜗壳内部等过流部件的磨损腐蚀（如图1、2、3）。污水泵的腐蚀磨损机理错综复杂，主要分析如表1所示。

二、复合材料冷焊技术

复合材料冷焊修补技术是通过高分子复合材料对已经出现腐蚀磨损的设备进行修复、补强的技术（图4、5、6），亦可对未投入使用的新件做预防腐耐磨保护。该种材料是以碳化硅为主体材料通过高分子树脂聚合而成，具有优异的防腐耐磨性能。

图1　潜污泵叶轮腐蚀磨损形貌

图2　轴流泵导流体腐蚀磨损形貌

图3　轴流泵叶轮腐蚀磨损形貌　

图4　潜污泵叶轮防腐耐磨修复

图5　轴流泵导流体防腐耐磨修复　

图6　污水泵泵壳防腐耐磨修复

表1　污水泵腐蚀磨损风险分析表

三、工艺特点

1.优异的基材粘结力和耐化学侵蚀能力

复合材料中高分子与修复基材间形成的范德华力和氢键构成优异的粘结力。一般金属氧化产生的削离力的膨胀值为150kg/cm2，而传统工业涂料的粘结强度只有16～65kg/cm2，极容易产生膜下腐蚀。先进的复合材料修复技术可产生280～600kg/cm2的粘结强度，并具有优异的耐化学侵蚀能力。

2.抗磨损性能

以碳化硅颗粒为主体的高分子复合材料具有优异的抗磨损性能。通过抗磨损测试发现，该种复合材料相对于C r30、A49、烧结陶瓷等传统耐磨材料有着更为优良的抗磨性能（图7）。

本次测试的实验条件为用60%的150目的高硬度石英砂浆液，以20m/s的速度对不同材质3mm厚的样块进行垂直冲刷5h。表2为该种实验条件下各种样块减薄深度表。

表2　测试样块厚度磨损深度表

3.提高污水泵泵效

基件修复完成后可形成光滑的界面，减少由坑蚀、穿孔造成的介质能量损失，能有效提高水泵泵效。如表3所示，某厂污水泵使用复合材料冷焊技术前后，水泵流量、压力、电流等平均值均发生明显变化。使用后提高泵效2%以上，年节省电33689kW·h。目前该污水泵运行已两年，工况良好，解体检查复合材料附着良好，无剥落现象。