Koje električne ponorne pumpe otporne su na koroziju u kanalizaciji?

Korrozijski otporni materijali za električne potopne pumpe u kanalizaciji

Nehrđajući čelik vs. liveno gvožđe vs. polimerni kućišta: stvarna performansa u anaerobnim kanalizacijama

Nehrđajući čelik je veoma popularan za kanalizaciju jer ima samo-ilektrišući se sloj hrom oksida koji čini razliku kada se radi o otpornim čvrstim tvarima koje stalno ogrebu površine pumpe. Uzmimo 316L nehrđajući čelik na primjer. Može da se nosi sa nivoom vodik sulfida oko 50 dijelova na milion u područjima gdje je kisik oskudno, što smanjuje neuspehe za oko dvije trećine u poređenju sa običnim starim livenim gvožđem. Sada, liveno gvožđe je na prvi pogled jeftinije, ali postoji problem. Njegova mikroskopska struktura je puna malih rupa koje hvataju korozivne materije, što vodi stvaranju rupa i drugim lokalnim oštećenjima. Onda imamo polimere kao što je polipropilen. Oni se dobro odupiru većini hemikalija, ali postaju mekani i fleksibilni kada temperatura pređe 60 stepeni Celzijusa. To ograničava njihovu korisnost na mestima gdje su uključeni veliki tereti ili gdje temperature mnogo variraju. Ako pogledamo šta se zapravo događa u opštinskim sredinama, epoxi premazan lite željeze obično izdržavaju oko tri do pet godina u prosječnim uslovima kanalizacije. U međuvremenu, dupleksni nehrđajući čelik ostaje više od deset godina, što ima ekonomskog smisla uprkos većoj cijeni unaprijed jer štedi novac dugoročno.

Zašto su dupleksni i superdupleksni nerđajući čelikovi optimalni za teške električne potopne pumpe

Dupleks (UNS S32205) i super dupleks (UNS S32750) klase nehrđajućeg čelika miješaju i austenitnu i feritnu strukturu, što im daje otprilike dvostruko veću čvrstoću u poređenju sa običnim nehrđajućim 316L. To ih čini posebno pogodnim za te čvrste električne potopne pumpe koje obrađuju preko 100 tona čvrstog materijala dnevno. Ono što se zaista ističe je kako njihova uravnotežena unutrašnja struktura bori se protiv razdaranja korozije kloridnim stresom (CISCC). Ova vrsta oštećenja je zapravo jedan od glavnih razloga zbog kojih oprema ne radi u obalnim područjima ili mjestima gdje je slana voda uobičajena. Super dupleks verzija ide još dalje sa oko 3 do 4 posto sadržaja molibdena, koji djeluje kao štit protiv mikrobijalne korozije uzrokovane sulfatom smanjujuće bakterije. Terenska ispitivanja u sredinama otpadnih voda pokazuju da ove posebne legure mogu smanjiti zamjenu za oko 70% kada su izložene teškim uslovima. Plus, oni su dovoljno dobro zavarivanje da se polja popravke praktične, posebno važno za komponente kao što su rotori koji uzimaju puno mehaničkih udaraca tokom rada.

Epoxi-politni litični gvožđe i hibridni polimeri: Ravnoteža troškova, dugovječnosti i kompatibilnosti sa projektovanjem električnih potopnih pumpi

Epoxi premazano liveno gvožđe ostaje ekonomična opcija za mnoge primjene, posebno jer ovi fuzijski vezani premazi stvaraju zaštitni sloj debljine od 250 do 500 mikrona koji dobro funkcioniše u pH razini od 4 do 10. Problem nastaje kada ovi premazi počnu da propadaju u područjima gdje postoji veliki mehanički stres, kao što su blizu rezača rotora. Kada se to dogodi, često vidimo galvansku koroziju koja se probija između golega metala i ostatka premaza. Ako pogledamo druge opcije, hibridni materijali kao što je PVDF ojačan polimer ojačan vlaknima (FRP) ističu se zato što su bolji odziv na hemikalije i otprilike 40 posto lakši od tradicionalnih opcija metala. Ova razlika u težini olakšava montažu i smanjuje pritisak na nosne konstrukcije. Neki noviji modeli sad uključuju žrtvene anode ugrađene u polimerne volute, za koje je dokazano da održavaju opremu pouzdano u radu oko osam godina čak i u blago korozivnim kanalizacijskim sredinama. Prilikom izbora materijala za električne pumpe za podmornicu, inženjeri moraju uzeti u obzir kako različite komponente rade zajedno. Motorni tesnici moraju da se pravilno podudaraju, hidraulička opterećenja moraju da budu razmatrana, a upravljanje toplotom postaje takođe kritično. U suprotnom, problemi poput delaminacije ili oštećenja od kavitacije mogu se razviti s vremenom.

Kako hemija kanalizacije ubrzava koroziju u električnim potopnim pumpama

Odvodna sredina jedinstveno pojačava koroziju kroz tri međusobno povezane faktore:

Korozivni triad: Nizak rastvoreni kisik, fluktuirajuća pH vrijednost i biofilmovi koji stvaraju sumpor

Kemija kanalizacije napada električne potopne pumpe putem sinergijskih hemijskih, elektrohemijskih i bioloških mehanizama:

• Niska raztopljena količina kiseonika (DO < 1 mg/l) podstiče anaerobne uslove u kojima se bakterije koje smanjuju sulfate (SRB) razmnožavaju i pretvaraju sulfate u vodonik sulfid (H2S)
• Fluktuacija pH , često pada ispod 6,5, povećava volatilnost H2S i ubrzava elektrohemijske reakcije analiza kvarova cevovoda pokazuju da svaki pad pH od 0,5 jedinice udvostručuje stopu korozije
• Biofilmovi koji oksidiraju sulfide metabolizira H2S u sumpornu kiselinu, stvarajući lokalizirane zone kiseline sa pH-om od 13 koje probijaju pasivne slojeve oksida

Kombinacija ovih tri faktora dovodi do takozvane mikrobiološke korozije (MIC), koja čini oko 20 posto svih kvara cevovoda širom svijeta. Električne ponorne pumpe su posebno osetljive na probleme sa MIC-om. Vidimo oštećenja u metalnim dijelovima, čipovi se brže razgrađuju zbog kiselosti, plus ovaj provodljivi biofilm koji se formira na motornim uzvratima koji stvarno mogu da naruše izolacijske svojstva. Stvari se pogoršaju kada nivo sulfata u vodi pređe 200 mg po litru. Korozija se ubrzava od tri do pet puta u poređenju sa normalnim stanjem otpadnih voda. Temperatura takođe igra ulogu. Za svakih pet stepeni Celzijusa iznad 20 stepeni, stopa korozije skoči za oko 30%. To je velika razlika u stvarnim aplikacijama.

Napredne inženjerske karakteristike koje produžavaju životni vek električnih potopnih pumpi u korozivnim kanalizacijama

Hermetički zapečaćeni motori sa inertnim plinskim punjenjem i dvostrukim mehaničkim zapečaćivanjima

Motori koji su potpuno zatvoreni i ispunjeni dušikovim gasom sprečavaju unutrašnje dijelove da dođu u kontakt sa korozivnim kanalizacijom, što je veoma važno na mestima gdje nema kisika jer se metali obično brže razgrađuju kada nivo kiseonika padne. Ovi motori imaju dva mehanička zatvarača koji djeluju kao rezervna zaštita od ulaza vodik sulfida i zadržavanja onih peščanih čvrstih materija koje mogu uzrokovati oštećenje tokom vremena. Testiranje u stvarnom svijetu pokazuje da ove posebne pumpe traju oko tri puta duže od običnih kada se bave anaerobnim uvjetima kanalizacije. Plus, dušik zapravo pomaže pri prenosu toplote, tako da motor ostaje na konstantnoj temperaturi čak i kada se radi neprekidno duži period.

Integrisana katodska zaštita i strateško postavljanje žrtvene anode

Katodska zaštita pomaže zaustaviti elektrohemijsku koroziju koja utiče na dijelove potopljenih pumpi. Kada instaliramo žrtvene anode cinka ili magnezijuma, oni imaju tendenciju da se prvo koroziraju, štiteći važne komponente od nehrđajućeg čelika kao što su osovine pumpe, nosilaci i ojačavajući prstenovi oko voluta. Stavljanje ovih zaštitnih elemenata blizu područja gdje se oproštaj događa najčešće kao što su lopate ratača i izlazi za pražnjenje čini veliku razliku. Neka istraživanja o problemima korozije u postrojenjima za prečišćavanje otpadnih voda pokazuju da ovaj pristup smanjuje gubitak materijala na tim mestima za gotovo dvije trećine. Nova generacija električnih ponornih pumpi sada dolazi opremljena senzorima koji prate koliko se anode troše tokom vremena. To omogućava održavačkim timovima da znaju kada je potrebno zamjeniti prije nego što se nešto neočekivano pokvari, što čuva cijeli sistem pumpanja da radi glatko i efikasno bez svih tih skupih zaustavljanja.