渣浆泵磨损机理及影响因素.doc

石家庄天工泵业有限公司 第 1 页 共 5 页 渣浆泵磨损机理及影响因素渣浆泵磨损机理及影响因素 一、磨损机理 渣浆泵过流部件（叶轮、护板和泵壳）的磨损涉及因素很多，而且不同部件及不同部位的磨损机理也不尽相同，但总体上可以归纳为三类。渣浆泵叶轮 1、冲蚀磨损 在渣浆泵运行过程中，液体中携带的固体粒子以一定的速度对过流部件表面进行冲击，造成材料流失。根据对失效部件磨损表面的分析，冲蚀磨损机理可以分为切削磨损、变形疲劳磨损和切削变形复合磨损。天工泵业对铁矿用杂质泵护套的失效分析表明，切削机理是护套磨损的主要原因。研究渣浆泵盖板的磨损表明，其磨损方式主要为变形效劳磨损。2、气蚀损伤 在渣浆泵的运转过程中，其过流部件局部区域（通常是叶轮进口稍后处），由于某种原因，抽送液体的绝对压力下降到当时温度下的汽化压力时，液体便在该处开始汽化，产生蒸汽，形成气泡。这些气泡随液体向前流动，至某高压处时，气泡急剧缩小以至溃灭。在气泡凝结同时，液体质点以调整充填孔隙，并对金属表面产生强烈冲击。石家庄天工泵业有限公司 第 2 页 共 5 页 金属表面因受此冲击产生疲劳而剥落，造成材料流失，严重时金属表面呈现蜂窝状。通常气蚀发生的部位在叶轮出口和压水室外进口处。3、磨蚀 当输送的介质有一定的酸碱度时，渣浆泵过流部件还会发生腐蚀磨损，即在腐蚀和磨损共同作用下材料发生的流失现象。腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。化学腐蚀是金属与液体介质直接反应使金属流失，电化学腐蚀是在液体介质作用下金属表面形成微电池而使材料流失。由于实际使用的金属材料都是多晶多相材料，因此，主要发生电化学腐蚀。腐蚀的发生，特别是晶界腐蚀，使金属表面晶粒间形成裂纹，并使晶粒或硬质相孤立，失去支撑，这样就会在固体粒子的冲刷下发生脱落；而固体粒子的冲刷，又使金属表面因腐蚀产生的钝化层被磨去，液体介质与金属新鲜表面接触而增加腐蚀。在渣浆泵的失效分析中已经发现有腐蚀现象存在。二、影响渣浆泵磨损因素（一）料浆因素 1、浆料浓度和流速 在同样的运转条件下，随浆料的浓度降低，也即料浆中固体颗粒含量降低，固体颗粒的冲刷作用减弱，渣浆泵过渡部件的使用寿命提高。而浆料流速加大，单位时间内固体粒子对材料表面冲击次数增多，材料流失数量增加，研究表明，叶轮的磨损强度与其转速呈 5 次方的关系，所以浆料流速的增大，将加快过流部件的磨损，降低使用寿命。2、料浆酸碱度 石家庄天工泵业有限公司 第 3 页 共 5 页 在因液浆料中使用时，除了固体粒子冲刷造成材料的流失外，浆料的腐蚀作用也会造成材料的流失，同时腐蚀和冲蚀磨损间的相互作用更加剧了材料的流失，这一点对 PH4 的低合金钢来说最明显。而 PH4 时，腐蚀作用逐渐减弱，材料磨损以固体粒子的冲刷作用为主。在酸性冲蚀条件下，不同的酸根对高铬铸铁两体况磨损速率影响不同。3、粒子尺寸、硬度和冲击角度影响 浆料中固体粒子大小，硬度及粒子对材料表面的冲击角度也对材料的冲蚀磨损产生很大影响。在矿浆浓度和酸碱度相近时，如果固体粒子尺寸较小，硬度较低，相应的粒子冲击能量较小，过流部件的使用寿命可提高 6-10 倍。而冲击角度的减小，有效参与冲蚀磨损的磨料增加及磨料的切削作用加大，使磨损速率增加。SUS403 不锈钢的冲蚀磨损表明，在冲击角为 45 度时，磨损速率最大。而热轧 27SiMn在冲击角为 30 度时的冲蚀磨损速率最大。（二）渣浆泵设计因素 除了浆料因素影响使用寿命外，渣浆泵过流部件的水力结构设计也将通过影响固体粒子的冲击角度、冲击速度和流动轨迹而影响其使用寿命。因此，人们对此也进行了广泛的研究，并建立了众多的模型和计算方法。通过实验和模拟计算相结合的方法，为过渡部件（主要是叶轮）的设计提供了理论基础和指导。通过对不同叶片几何参数做了试验研究，叶片进口安放角为 45石家庄天工泵业有限公司 第 4 页 共 5 页 度，出口安放角为 35 度、28.75 度和 22.5 度。叶片线型有单圆弧、双圆弧、渐开线和对数螺线。结果表明，出口角为 22.5 度叶片效率最高，且叶片磨损最小。渐开线和对数螺线的效率基本相同，比单圆弧叶片高 5%。（三）材料本身因素 除了浆料因素和设计因素外，渣浆泵过流部件所选用材料的性能对其使用寿命也有非常重要的影响，对此人们也进行了广泛的研究。1、材料的硬度 材料在浆体冲蚀作用下的去除机理为变形、犁沟、显微切削和固体粒子的刺入，所以随材料硬度的提高，材料抵抗变形、切削和刺入的能力增强，材料的去除数量降低，而磨性提高。2、材料的韧性 实验表明，材料的冲击韧性与其订饭冲蚀磨损耐磨性之间并无明确的相关性。只是材料的韧性保证其在使用过程中不会发生断裂，在冲击磨损为主时，可以阻止冲击裂纹的产生。因此，在冲蚀磨损条件下，材料的耐磨性主要取决于材料的硬度，提高材料的强韧性对抗腐蚀冲蚀磨损也是有利的。3、材料的金相组织决定着材料的力学性能（如硬度、强度和韧性等），由此对材料的冲蚀磨损耐磨性产生影响。常见的金属材料的金相组织有铁素体、珠光体、奥氏体、马氏体和贝氏体等。铁素体、珠光体因硬度较低及珠光体的两相组织，使其抗磨蚀性能较低，在实际应用中很少采用。虽然奥氏体硬度也不太高，但在强腐蚀条件下，因石家庄天工泵业有限公司 第 5 页 共 5 页 其能抵抗介质腐蚀而有一定应用。马氏体和贝氏体的高硬度使它们在腐蚀冲蚀条件下得到了普遍的应用。三、常用渣浆泵过流部件材料 目前，国内外研究和开发的耐磨材料种类很多，但作为渣浆泵过流部件所用材料主要还是白口铸铁。由于普通白口铸铁碳化物以网状渗碳体为主，基体组织以珠光体为主，因而硬度和冲击韧性较低，耐磨性较差，同时各相之间电极电位差较大，电化学腐蚀较严重，所以应用较少，而主要是高铬铸铁和镍硬铸铁。1、低合金白口铸铁 2、镍硬铸铁 3、高铬白口铸铁 4、奥贝球铁 5、陶瓷表面涂层