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​离心机应用中的腐蚀问题及改善方法


分离技术是一项应用极其广泛的技术,适用于医药、化工、冶金、纺织、环保、食品、军人等各行业,它是借离心力为推动力,将液—— 固、液—— 液或液——液—— 固等悬浮液或乳浊液按物性特点,分离要求的不同达到不同分离目的的一种设备,由于其结构简单、效率较高,纯物理分离过程,能充分保证分离物料的特性。因此,离心机的市场应用极其广泛。


近年来,我国国民经济持续发展,新技术新工艺呈出不穷,离心机的应用范围也更加广泛;不过,在这一过程中,大多数厂家更多关心的是离心机的分离性能、强度要求,对腐蚀因素的影响往往重视不够,从而带来了一些负面的影响。


众所周知,腐蚀的危害是极其巨大的,在世界上有许多事例可以说明,离心机是一种高速旋转的设备,其安全要求与压力容器同样重要,大多数离心机生产企业在设计、选型和应用中,更多考虑了均匀腐蚀对强度零件的影响,疏忽了结构设计,加工工艺等对腐蚀环境的适应性,导致了一些严重的后果。不仅零件出现腐蚀倾向,污染被分离物料;更严重的甚至造成机毁人亡。


离心机环境离心机按功能、结构分为不同类型的设备,但都有共同特点:


1、转鼓为高速旋转件;


2、以转鼓为主体构成分离空间;


3、转鼓呈异形结构;


4、转鼓内还有其他一些联接件或配套件。


转鼓的这几个特点,说明了离心机的核心零件是一个应力件,它的异形几何形状,导致了零件的应力分布多区,多零件的配合,又使形成电偶对的机会成为可能,这都是值得注意的一些情况。


可能出现的腐蚀现象


金属腐蚀形态主要分为均匀腐蚀和局部腐蚀两大类,前者因为表观现象容易发现,而且在大多数手册资料数据中都表述比较清楚,在此不作详述,仅对后者进行一些探讨。


局部腐蚀只发生在局部,是一个极其严重、危害较大的一种破坏,如孔蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀,磨损腐蚀等等,在离心机中,局部腐蚀普遍存在,应着重从其形成机理方面加以分析,采取措施,加以克服。


1、孔蚀是一种高度腐蚀的现象,主要存在于易钝化的金属中,如不锈钢等,由于表面局部存在的可能缺陷,溶液中又存在能破坏钝化膜的活性离子(如卤族离子),钝化膜被局部破坏,从而形成电偶对,造成孔蚀。孔蚀形成后,由于离心力的作用,将加速孔内电偶的动态过程,从而保证孔腐蚀的持续性,直至穿孔,这一点与静态下的孔蚀现象不同。


2、晶间腐蚀会造成零件失去强度和延伸性,引起零件脆断,它是一种从表面沿晶粒边界向内发展,外表面没有腐蚀迹象的危害性损害。


3、磨损腐蚀即零件表面同时遭受磨损和腐蚀破坏。


4、应力腐蚀是在腐蚀性环境中,由于受一定的拉应力作用而引起的损害。它具备以下特征:残余拉应力、外加拉应力、腐蚀性渗透环境、局部缺陷。上述四种腐蚀是对离 tk,机影响极其严重的,可能导致严重后果。


改善方法


1、不同的物料及分离要求,需要选用不同的机型。


机型及主参数确定后,根据不同材料在不同环境中的耐腐蚀性能,综合其理化特J生,性价比等诸多因素,从基本面上确定强度零件材料。从材料本身来看,它针对的目标物料是安全的,因此,选材应遵循下列原则:


a、没有绝对的万能防腐材料,必须充分了解应用环境,针对性选材,如不锈钢不适合浓硫酸,碳钢却适合。


b、不锈钢不是不锈,只是在空气和其它适应性环境下才不锈。


c、在同一环境中,尽可能选同一种材料或平衡电位相近的材料,避免造成电偶对环境。


d、综合性价比,特别要重视加工工艺性的影响。


2、结构设计


一个优秀的设计能延长设备使用寿命,确保设备的安全性,对于结构设计,最容易加速腐蚀的设计缺陷是应力集中倾向和缝隙环境,有时尽管金属浸泡溶液中,腐蚀率较小;但形成缝隙,由于内部溶液的化学和电化学状态发生了变化(PH和电位下降),将引起严重的缝隙腐蚀,因此设计上应注意:


a、尽量避免缝隙的产生;


b、同一环境中,尽量采用同一种材料;


c、保证零件的组织均匀性或增加压应力;


d、避免形成死角,确保流体畅通流动。


3、表面防护措施


控制腐蚀的一个基本思路就是隔绝腐蚀环境。在离心机设计中,经常采用表面处理的办法,如法兰、镀锌、镀铬、化学镀层等办法,这些方法在许多环境中是有效的,但对于旋转零件,必须注意一个重要的现象:基体材料与镀层是两种材料,其线膨胀系数是不同的,将在旋转件弹性变形时产生不一样的变形量,从而造成大量的微裂纹的产生;若前述现象的存在,将加速腐蚀形成。因此,对于旋转零件的表面防护方法,应谨慎采用。


4、缓蚀剂


离心机本身涉及多学科,要使用好离心机,除上述一些措施外,还应该注意研究其应用环境。缓蚀剂的应用,在实际应用中,也大量采用。对某些恶劣环境,采用适当的缓蚀剂就能使零件达到适用的程度,只要工艺许可,缓蚀剂的采用,应该是离心机应用的一条有效之路。


5、正确的工艺方法


设计正确,选材合理,只是解决离心机腐蚀的前提条件;加工工艺是正确应用也在一定程度上影响离心机的防腐能力。加工方法通常会在零件或设备上留下许多缺陷,如错位、局部应力等,错位可能造成缝隙,装夹定位方法不合理可能导致零件偏心,不合理走刀可能产生表面粗糙,还有装配严重,后燃喷孔堵塞,气门烧损,活塞及缸套磨损加剧等问题。因而当柴油机使用重油进行发电时,必须要对重油进行必要的处理,减少其中的固态杂质及水分,以适应柴油机的燃烧。


选择何种类型的分离设备


用于重油分离行业的分离设备主要为:按排渣类型分为:全部排渣型和部分排渣型分离设备;按分离物料类型分为:分杂型和分水型。


一般来说,机型的选择是不尽一致的:客户对分离设备的要求主要在于排除重油中的杂质,因而对于机械杂质含量较高、含水量小于3%的重油,首先选用保证排渣的分离设备,即在分离过程中要着重调整分离设备的排渣性能,使排渣最大化,而水的去除就相对来说不算太重要,而所含水量如大于3% 的重油,就必须同时考虑另外选用一台排水的分离设备,或相应调整时就要偏重于去除油中的水分,否则,就很可能造成下级柴油机的发电故障,如掉负荷等情况。


处理量的选择:一般来说,选择在燃烧重油时,柴油机的排温比燃用轻柴油时要高15~20'12,燃油消耗率要高5%~8%左右。所以当你知道柴油机的额定处理量时,就相应了解需要多大额定处理量的分离设备才能适用。


另外,特别要注意的是,用户使用什么指标的油料,要提前询问清楚,而且确认物料的腐蚀性,并注明,避免产生纠纷。


如何更好地使用分离设备


由于重油本身的特点,在分离物料时,会相应对机械部分产生腐蚀,包括冷腐蚀和热腐蚀。当重油在分离设备中运行时,由于要求的重油分离温度较高(一般要求在 95~98~C,这样分离的效果会较好,实际在转鼓体内运行时,重油温度还有2'12的温升),重油中的硫产生一定量的硫酸和亚硫酸,在停机后,会凝聚在零件的表面,形成冷腐蚀;重油的温度过高还会导致钒和钠的化合物直接对材料产生热腐蚀,在重油分离中,热腐蚀比冷腐蚀产生的后果要严重的多。


为了防止以上情况大量出现,降低温度又影响了分离的效果,因此,解决方案目前只有两种:一种是根据实际物料的情况调整分离温度,一般控制在60℃ ~75'12左右,这种方法的前提是,物料的含渣量相对较小,粘度较低。


另一种方法就是根据物料的情况改变分离设备内与物料接触的材料。以上就是我对重油分离行业的一些认识,以及对重油分离相应机型的推荐及使用所提供的建议。不适当、焊接、热处理不合理、紧固螺栓用力不均等会造成局部应力集中。因此,寻找正确的加工方法也是防止腐蚀的一条有效途径。


离心机的腐蚀问题是一个综合的复杂问题,由于离心机的工作环境与一般资料手册在静态中获取的数据有较大差异。因此,在参照有关资料时,除上述分析外,还应考虑溶液中的溶氧、温度、高速流体以及分离区的流态变化等诸多因素的影响,采用适当措施,确保离心机安全可靠运行。


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