隨著(zhù)人類(lèi)工業(yè)近百年的發(fā)展,真空泵已經(jīng)成為一種非常成熟的技術(shù)和產(chǎn)品。然而,由于酸性氣體腐蝕,真空泵的使用壽命大大縮短,已成為工業(yè)生產(chǎn)中的一個(gè)嚴重問(wèn)題。
那么,為什么真空泵的耐腐蝕性這么難呢?
1、腐蝕有很多種,包括化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕和物理腐蝕
真空泵大多由金屬材料制成,但金屬的耐腐蝕性是一個(gè)天然的弱點(diǎn)。根據《腐蝕手冊》的規定,腐蝕是材料在環(huán)境作用下所造成的損傷,具有多種類(lèi)型。在泵的工作環(huán)境中,金屬材料會(huì )受到各種化學(xué)、電化學(xué)、物理等交叉腐蝕,而且腐蝕的種類(lèi)很多。
物理腐蝕主要是指在高速液體和壓力變化的環(huán)境中發(fā)生的空化現象。當氣泡破裂時(shí),沖擊波壓力會(huì )撕裂金屬顆粒,導致設備變形。
2、泵內高流速加速腐蝕
腐蝕手冊中有一個(gè)經(jīng)典案例。采用碳鋼管道輸送濃度為7%的硫酸,管道流速為0.0007~0.0026m/s。碳鋼管道可以長(cháng)期耐腐蝕,而碳鋼泵可以輸送同樣的硫酸,泵的使用壽命只有72小時(shí),因為碳鋼泵的流量已經(jīng)達到了23.08m/s(1500rpm),高流量會(huì )大大加快腐蝕速度!因此,在查閱腐蝕手冊時(shí),耐酸性好的材料只指靜態(tài)浸泡條件下的腐蝕速率,這與真空泵高流量條件下的腐蝕速率有很大區別!
3、泵內加熱會(huì )加速腐蝕
真空泵長(cháng)時(shí)間運行后,其機械操作會(huì )產(chǎn)生熱量,抽出來(lái)的氣體也會(huì )帶來(lái)熱量。在某些情況下,泵腔內的工作流體也會(huì )產(chǎn)生汽化熱,因此真空泵的溫升是不可避免的。以灰鑄鐵的硫酸腐蝕為例,隨著(zhù)溫度的升高,灰鑄鐵的硫酸腐蝕速率增加了一倍。
即使是耐腐蝕性能優(yōu)異的316L不銹鋼,隨著(zhù)鹽酸溫度的升高,鹽酸對316L不銹鋼的腐蝕速率也會(huì )加快。
4、濃度的變化也會(huì )影響腐蝕效率
在相同的溫度下,介質(zhì)濃度的變化會(huì )加速或減慢腐蝕速率。減速的主要原因是某些金屬會(huì )產(chǎn)生鈍化膜。另一方面,鈍化膜對金屬的腐蝕防護也有很大的局限性。它必須在一定的濃度范圍內,或者是某種酸。例如,隨著(zhù)硫酸濃度的增加,灰鑄鐵的耐蝕性增強,而隨著(zhù)鹽酸濃度的增加,316L不銹鋼的耐蝕性減弱。
5、操作條件的復雜性
我們上面提到的只是抗腐蝕的一些基本困難。它們只是多種腐蝕的基本條件,高流速、高溫度和高濃度都會(huì )加速腐蝕。然而,在實(shí)際應用中,我們經(jīng)常會(huì )發(fā)現要泵送的氣體中所含的介質(zhì)與每個(gè)化工單元的工作條件不同。