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泥浆泵耐磨材料的选择.pdf

泥浆泵耐磨材料的选择

abin
2010-08-04 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《泥浆泵耐磨材料的选择pdf》,可适用于工程科技领域

泥浆泵耐磨材料的选择为解决我国大江大河大湖泥沙淤积严重的问题政府加大了对大江大河大湖清淤疏浚治理的投资力度实施了“河湖疏浚挖泥船建造项目”。作为挖泥船的核心部件泥浆泵的研制开发越来越受重视。目前水力效率高、寿命长的高性能泥浆泵主要依靠进口过流部件的磨损成为制约国内泥浆泵发展的重要因素之一国际泥浆泵的生产厂家都把耐磨材料的研制放在很重要的位置并已形成各有特色的耐磨材料系列。本文通过对泥浆泵的磨损机理、磨损部位的分析对耐磨材料的选择谈点粗浅的认识。一、泥浆泵磨损失效的主要磨损机理泥浆泵的通流物质为含有固体颗粒的两相流其工作介质决定了泥浆泵各过流部件的破坏主要为流体磨粒磨损。根据流体中的固体颗粒与过流部件工作面的接触方式具体可归纳为种破坏形式。.高角度冲击磨损泥浆中的固体颗粒以大的冲击角高速冲击泵体表面使泵体表面依次产口张凤霞生弹性变形和塑性变形塑性变形不能恢复导致材料破坏固体颗粒反复高速冲击泵体表面塑变反复进行造成疲劳破坏多次塑变引起表面硬化使材料表面产生裂纹造成鳞片状脱落。.J、角度剥蚀固体颗粒以较小角度高速冲击泵体表面当平行于物体表面的分速度较高时粒子能量足以使材料表面发生剥蚀。尖锐颗粒使部件表面产生切削破坏磨损形态为沟槽状痕迹圆形颗粒使部件表面产生犁切破坏磨损形态为波纹状痕迹。.研磨破坏这是固体颗粒进入到两部件之间受压且有相对运动时发生的磨损失效形式。由于两滑移面对粒子的压碾作用形成脆性破坏或塑性破坏。同时被碾碎的颗粒碎片还会进一步引起小角度剥蚀破坏。汽蚀的存在进一步加快了以上种磨损的进程。二、泥浆泵中主要破坏部位及其主要磨损机理在泥浆泵中由于几何形状及占支配地位的磨损机理不同各点之间的磨损也不一样。一般情况下当小角度剥蚀占主导地位时磨损较为严重。主要的破坏部位为叶轮、蜗壳等通流部件、前后护板。在吸嘴和叶轮叶片根部主要的磨损方式为剥削磨损涡流的增加使磨损加剧在叶轮根部的泥浆导入侧还有部分高角度冲击破坏。叶墙和耐磨衬板处磨损严重以大角度冲击破坏为主吸入侧有因涡流而引起的破坏。当泥浆进入叶轮后速度由轴向变为径向由于惯性作用泥浆颗粒仍以较大的轴向速度冲击叶墙且频率很高引起严重破坏。另外进入叶墙和耐磨衬板之间的硬颗粒引起研磨破坏。在泵壳内泥浆粒子在弯曲流道内由于离心力的作用撞击泵壳内壁泵壳的水力设计特点决定了不可能为大角度冲击均为小角度犁切或切削磨损。在分水舌主要是由涡流引起的小角度磨损破坏也有部分大角度冲击磨损。三、影响泥浆泵磨损的因素.颗粒度对磨损的影响大颗粒往往传递更高的冲击能问。每级填筑需通过水平位移、垂直沉降和孔隙水压力控制填筑速率。控制标准为:水平位移小于nma/昼夜海堤中心沉降量小于lOmm/昼夜孔隙水压力的增量与荷载的增量比小于.。施工中应注意的是在海堤填筑出水面后堤身的防护护面结构应和堤身同步推进在风浪来临之前做好堤身防护工作。五、结论与建议塑料排水板处理软基最适宜于存在一定厚度软弱淤泥夹层的不良地基插打的深度可以达到m速度快、成本低但堤身抛石填筑过程中土体强度增加较慢地基沉降、侧向变形也较大填筑时需分多层进行。塑料排水板方案虽然在软基加固施工工期上存在一定优势但从海堤工程总体施工条件如预压时间、水抛块石工效、抛填级数增加、施工难度等方面考虑总体施工工期相对较长。●(作者单位:浙江省围海建设股份有限公司)责任编辑朱丹r维普资讯http:wwwcqvipcom量使磨损加剧。细颗粒能形成滑移层保护过流部件免受冲击磨损。虽然滑移也产生磨损但大大降低了整体磨损量。.泵转速的影响随转速的增加磨损量呈几何指数增加。在保证扬程和产量的情况下泵转速要尽量低。.泥浆浓度的影响随浓度的增加磨损加剧但当浓度增加到一定值后磨损量随浓度的增加而降低。.泵的工作点泵的工作点应在其最佳效率点当泵的流量、流速、水头、扬程等偏离其最佳工作效率点时将引起涡流增加使磨损加剧。.叶轮形状的影响不同叶轮形状产生不同的流体形式。一般情况下当叶轮形状使泥浆通过叶轮后形成外旋的流体时涡流严重加剧叶轮磨损当叶轮形状使泥浆通过叶轮后形成两股内旋的流体时磨损均匀耐磨件利用率高可以延长使用寿命提高工作效率。.泵壳形状的影响泵壳形状即泥浆流道形状影响各点流速的分布从而对过流部件的磨损影响很大圆形泵壳的磨损比蜗壳状泵壳的磨损小。目前泥浆泵的泵壳多采用蜗壳状主要是为了提高工作效率是在效率和耐磨性之间进行折中考虑。四、常用耐磨材料的比较和选择.硬金属用于泥浆泵过流部件的硬金属应具有较高的硬度(硬金属的耐磨性主要由硬度或其硬质项的硬度决定)还要有一定的抗剪强度和抗压强度通常性能较好的耐磨材料为马氏体白铁:CrlMo、镍硬铸铁、高铬铸铁等。CrlMo硬度相对较高一般用于大颗粒的磨削磨损r尤其是有大颗粒砾石的工况下。对于粗砂磨损通常选用镍硬铸铁和高铬铸铁。镍硬铸铁对尖锐颗粒的切削磨损效果较好但对高角度冲击敏感性较大一般用在对韧性要求较高的高扬程情况下。当颗粒度很大时一般不用镍硬铸铁。镍硬铸铁中镍提高了淬透性在铸型中冷却时奥氏体可直接转化为马氏体具有较高的硬度此铸铁不用高温热处理一般只经回火处理。镍硬铸铁造价高约万元/t大大高于高铬铸铁的价格。在磨损严重尤其是有一定腐蚀性的介质如海水中工作时通常选用高铬铸铁。高铬铸铁的耐磨性主要由高硬度的MC提供而奥氏体或马氏体基体则提供耐腐蚀性及对碳化物的机械支撑作用。高铬铸铁的工作态组织可以是其铸态组织也可以是经热处理后的组织。基体组织的不同决定了二者不同的耐磨性主要体现在基体本身的耐磨性及其对硬质粒子的镶嵌牢固程度。由于高硬度、高强度的马氏体本身具有良好的耐磨性且对碳化物的机械支撑作用更优良因此热处理后的高铬铸铁具有更优越的硬度、强度和耐磨性能。另外通过加入某些微量元素及控制热处理工艺改变碳化物的形状和分布可进一步改变高铬铸铁的性能。目前国外大型泵厂用于泥浆泵过流件的高铬铸铁已形成Cr、Cr、Cr、Cr、Cr系列随含Cr量的提高其耐磨、耐蚀性均增加但其韧性下降且加大了铸造难度大大增加了成本。因此高铬铸铁的选择应据具体工况综合评定在纯磨损性介质中铬含量一般限制在%以下而在腐蚀性介质中则需要进一步增加铬含量。由于铬在冲天炉中极易吸收碳分故高铬铸铁必须用电炉熔炼限制了其应用与发展。.橡胶天然橡胶是泥浆泵中常用的耐磨材料。橡胶弹性较好具有优越的耐磨性能但剪切强度低容易撕裂。因此橡胶制品对细小颗粒的高角度冲击磨损表现出良好的耐磨性而对尖锐颗粒的小角度剪切磨损非常敏感加上橡胶的刚性很差使叶轮转速受到限制在叶轮上已很少用多用在耐磨衬板及泵壳的内衬板。天然橡胶的使用温度不得大于%且不能用在腐蚀性介质中。.陶瓷陶瓷具有良好的耐磨性当颗粒度较小且磨损角较小时陶瓷的耐磨性是硬金属的近l倍。但陶瓷脆性较大对大颗粒的冲击非常敏感且造价较高因而在泥浆泵上很少应用。考虑到陶瓷优越的抗氧化、抗腐蚀性能在一些特殊工况下仍可以选择陶瓷作为泥浆泵耐磨件的耐磨材料。目前耐磨硬质合金涂层及陶瓷涂层在泥浆泵耐磨件上的应用正处于研制开发阶段。这类涂层的耐磨性能大大优越于硬金属的耐磨性但由于陶瓷喷涂材料价格高且受泥浆泵各耐磨件形状的限制喷涂材料的可达性不好沉积率低提高了成本因此这类涂层在泥浆泵上的应用尚处于试验阶段。西安交通大学焊接教研室开发了一种超音速火焰喷涂法形成的途层薄而均匀、气孔率低、涂层和机体的接合性能好可以在泥浆泵的耐磨件上做些应用尝试。国内外性能较好的泥浆泵的泵体、叶轮多采用高铬铸铁整铸。但国内同时具有大件高铬铸铁的整铸、热处理、机加工的厂家非常有限大大制约了泥浆泵在我国的开发与国内蓬勃发展的清淤市场很不相称是个值得投入精力和财力进行研究的很好的课题。■(作者单位:中国水利投资公司百船办)责任编辑朱丹维普资讯http:wwwcqvipcom

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