钢塑陶瓷复合防腐耐磨离心泵张惠轩张雅萍2，李建军3（1.太原理工大学，太原030024；2.运城市北赵引黄工程建设管理局，运城044200；3.运城市运禹泵业防腐耐磨泵研发中心，运城044000）泵盖、较大叶轮的过流面涂覆纳米陶瓷增强塑料防腐耐磨涂层，较小叶轮整体由不镑钢金属陶瓷制成，密封环整体采用增韧陶瓷制成，泵轴的过流端头为不镑钢段或钛合金段，与碳钢段摩擦焊对接成双金属轴。钢塑陶瓷三者有机结合充分发挥了金属结构的高强度、特种塑料的强耐蚀和陶瓷的强耐磨作用，经济有效地实现了离心泵的防腐耐磨需要。它适用于热电厂燃煤脱硫除尘用泵，适用于高硫煤矿、洗选冶炼厂、焦化厂、造纸厂、石油、化工、化肥、制药、污水处理等含酸碱盐及灰渣液体输送用泵。

　　随着工业的飞速发展和环保治理的加强，腐蚀性和含灰渣液体用离心泵输送愈来愈多。目前，具有防腐耐磨性能的离心泵有陶瓷防腐耐磨离心泵，是烧制陶瓷件，外用铸铁铠装，制造工艺不利设备基金项目：山西省教育厅高校科技研究开发资助，项目号：化，只有少量小型型号，最大功率做到45kW，成本高。选用304、321、316、316乙、钛合金等中高耐蚀等级不锈钢等制作的防腐离心泵，在不少场合适应，但防腐蚀性能也有限，如316L不锈钢材质对含盐酸液体不适用，且耐磨要求得不到满足和兼顾，成本高，目前的不锈钢离心泵功率做到160kW.我国离心泵的材质主要是铸铁或铸钢，生产的离心泵功率可达1200kW，由于腐蚀或磨损问题不适应在含酸碱渣的场合使用。工程塑料防腐蚀性能好，适应性强，几乎覆盖所有化学液体品种、浓度和温度，如可熔性聚四氟乙烯PFA、乙烯-四氟乙烯共聚物ETFE（或F40）、聚全氟乙丙烯FEP（或F46）、乙烯-三氟氯乙烯ECTFE（或F30）、聚苯硫醚PPS、氯化聚醚CPE、环氧树脂Epoxy（或EP）等。但塑料离心泵强度低，衬塑离心泵因为工艺需要模具，所以型号少，目前衬塑离心泵只能做到55kW.钢塑陶瓷复合防腐耐磨技术较好地解决了大功率离心泵的防腐耐磨问题，该技术已获得了国家专利，专利号ZL.200820002752.1. 1钢塑陶瓷复合防腐耐磨离心泵部件的防腐耐磨整体配套方案钢塑陶瓷复合防腐耐磨离心泵结构示意图见。按介绍关键部件的制作和选材2.钢塑陶瓷复合防腐耐磨离心泵结构示意图泵体1和泵盖2是灰铁铸件，经车床加工，装配面加工尺寸比原图纸变化1.5mm/面，进水叶口镶嵌陶瓷密封环6.之后，（1）做整件磷化电泳防腐底涂层，工艺是把泵体、泵盖经喷砂或抛丸后，依次进入除油（脱脂）池、水洗池、除锈酸洗池、水洗池、中和（表调）池，磷化池（磷酸锌系磷化液）、水洗池、钝化池，阴级电泳池。当电泳液是H11黑环氧烘干导电电泳底漆时，电泳电压200V，电泳时间23min，固化温度160190°C，烘烤时间2030min，电泳底涂层厚2030m.（2）做内部过流面耐磨防腐厚涂层7，对热熔喷涂改性环氧型耐磨防腐粉末涂料，过流泵件在190C恒温30min，热熔喷涂，再固化，一次厚度约300pm，一般重复两次，厚度控制在600m以上。耐磨防腐涂料主要由粘结主树脂、改性剂、陶瓷粉、钼、纳米增强剂组成。（3）做防腐封闭面涂层，对主树脂为环氧、改性剂为酚醛时，在190C恒温30min，热熔喷涂防腐面涂层，循环两次，厚度控制在200pm.电泳底涂层、中间防腐耐磨厚涂层、面防腐封闭层总厚度控制在800pm以上。在根据介质要求设计选择材料品种和相应工艺参数时，掌握组成中主要树脂材料性质相同或相容以及固化温度匹配，后一次不能影响前一次。上面介绍的工艺参数是以改性环氧树脂为粘接剂材料，对氟树脂等其它品种工艺参数要变化。（4）装配面使用车床专用怠具，精密加工恢复原图纸尺寸。

　　较小型号的叶轮5整体上是由粉未不锈钢和陶瓷材料制成，或由塑基陶瓷材料制成。较大型号叶轮5是在灰铁或铸钢铸造时，轴孔处加不锈钢（321、316L）厚壁管芯，叶口外径、外园直径、叶口轴向尺寸车床加工时变化1.5mm/面，做喷砂抛丸前处理。之后，第一做磷化电泳防腐底涂层；第二做防腐耐磨厚涂层；第三做防腐封闭面涂层；第四使用车床专用怠具精密加工，恢复叶口、外园原图纸尺寸。

　　与45号碳钢摩擦焊对接的双金属轴；叶轮固定键、垫片和叶母均为不锈钢（321、316L、钛合金）。

　　机械密封材质是氟胶、304不锈钢金属架和弹簧、碳化硅陶瓷对碳石墨磨块。

　　泵体、泵盖装配面密封圈材质是氟橡胶。

　　2钢塑陶瓷复合防腐耐磨离心泵的性能和主要用途泵的防腐性能除涂层材料外，还取决于泵轴、叶母等不锈钢配套件的材质，如果选304、321、316、316L、钛合金等其中的一种，则泵的防腐性能就是对应的不锈钢材质的防腐性能，这是因为塑料复合涂层材料防腐性能优于不锈钢，但塑料不能作轴，目前小型化工泵有塑料包裹金属轴。除用户订制要求外，一般化工材质为304不锈钢，涂层为以EP为主的复合材料。这种配置的泵，其防腐性能是应对酸碱度pH值311范围内的酸性或碱性介质，温度在一20100C，热水泵使用相应的水循环冷却泵盖。污水中允许有<3%的固含量、粒径）<3mm.多年实践证明，此泵适合矿山地下矾水，如高硫煤矿、铝矿、磷矿等有腐蚀性涌水的矿山排水用泵；适用于选矿厂和冶炼厂如黄金、钼、钒、铍、铅、铁、铝、镁等化学选矿防腐耐磨用泵；适用于高硫煤洗煤厂、焦化厂、造纸厂流程用泵；适用于电厂等燃煤锅炉烟囱脱硫除尘器配套用泵；适用于石油、化工、化肥、制药、污水处理厂等含酸碱盐液体输送用泵；也适用于食品饮料和酿造企业防腐防锈卫生环保用泵。

　　表1浑化泵管磨腐蚀动态仿真试验台主要技术指标泵扬程125 m管道内径40 mm液体塔罐容积700 L叶轮最大线速度47. 8m/s试验温度常温80C电机转速2900 r/min泵管压力1.25MPa电机功率30kW离心泵型号IS65-40-315根据试验时间、失重或厚度减少。

　　3特点和优势对高性能防腐工程塑料涂层材料PFA、ETFE、FEP、ECTFE、PPS、CPE、EP制作的丰富经验是取得优异工程业绩的条件保障。具有自主知识产权的专利（专利号CL200820002752. 1）产品“钢塑陶瓷复合防腐离心泵”已经推广实施应用。已应用于防腐耐磨液下污水泵，应用于防腐耐磨管道和槽罐。钢塑陶瓷复合防腐耐磨潜污泵已申请了国家专利（申该技术的主要特点是纳米陶瓷增强特种塑料防腐耐磨涂层材料配制，高结合力和复杂形状的钢塑复合工艺，防腐耐磨涂层厚度的按需控制。由于不是整体使用价格昂贵的特种不锈钢或稀有塑料，而是利用普通钢铁和部分不锈钢的强度优势，纳米陶瓷增强塑料的防腐耐磨优势，陶瓷的强耐磨防腐优势，钢塑陶瓷有机结合使防腐泵做到了大型化、多品种、高寿命、低价位，是一种经济型高性价比的节能环保泵。归纳有如下突出特点：具有金属结构的高强度、特种塑料的强防腐和陶瓷的强耐磨作用，三者有机结合，经济有效地实现了大流量高扬程离心泵的防腐耐磨需要。

　　因加工防腐耐磨涂层不需模具，所以涂装基本不改变原有金属泵的结构尺寸。因此泵的品种型号可以多样化和标准化，而且制造工艺简单，维修方便。

　　可以有针对性地使用涂层材料，所以防腐性能可靠，用途广泛。

　　（5）与不锈钢泵或合金泵比较，既提高了防腐耐磨性能，又降低了成本，还填补了不锈钢泵做不到的大型泵空白。

　　4工程应用从山西省教委资助项目“化工离心泵新型涂塑防腐技术开发”的研究开始，首先试验研究适用于泵高速运转工况的防腐耐磨材料，为此建立了“浑化泵管磨腐蚀动态仿真试验台”，该试验台主要技术指标如表1.通过配制不同浓度的酸碱液体和加不同比例的石英砂，在试验台上对防腐耐磨涂层EP材料进行测试，即环氧树脂类涂层防腐耐磨离心泵适用条件和性能指标如表2.表2防腐耐磨环氧树脂涂层的仿真试验条件和性能指标涂层材料涂层厚度试验条件预测涂层寿命静动态腐蚀虽有区别，但材料品种决定了抗腐蚀使用性能，为此配套选材主要依据为左景伊的腐蚀数据手册。为了检测钢塑陶瓷复合防腐耐磨离心泵的实用性、防腐耐磨涂层在多领域不同液体的抗水流冲击能力、与基体的粘结强度，对研制的防腐耐磨离心泵进行了大量的工业性试用，在不同行业的单位和工况中试用结果表明，离心泵满足使用要求，效果良好。情况见表3. 5结论钢塑陶瓷复合防腐耐磨离心泵泵体涡壳过流内表面防腐耐磨厚涂层性能可靠，能满足含酸碱盐、含灰渣液体的使用要求。

　　泵体各部件性能配套合理，整台泵的防腐寿命长。

　　钢塑陶瓷复合防腐耐磨离心泵最经济有效地实现了大流量高扬程离心泵的防腐蚀和耐磨需要，与不锈钢泵或合金泵比较，既提高了性能，又降低了成本。