Mitkä sähköiset upotuspumput kestävät korroosiota jätevedessä?

Korroosionkestävät materiaalit sähköisille uppoamispyörille viemäreissä

Ruostumaton teräs vs. valurauta vs. polymeerikuoret: Käytännön suorituskyky anaerobisissa viemäreissä

Ruostumaton teräs on erittäin suosittu jätevesijärjestelmissä, koska sillä on kyseinen itsestään parantava kromioksidikerros, joka ratkaisee asian, kun käsitellään hionuttelevia kiinteitä aineita, jotka jatkuvasti naarmuttavat pumppujen pintaa. Otetaan esimerkiksi 316L-ruostumaton teräs. Se kestää noin 50 miljoonasosan pitoisuuksia rikki vedetyndistä happamissa olosuhteissa, joissa happi on harvassa, mikä vähentää vikoja noin kaksi kolmasosaa verrattuna tavalliseen valurautaan. Valurauta toki maksaa aluksi vähemmän, mutta siinä on ongelma. Sen mikrorakenne on usein täynnä pieniä huokoisia kohtia, jotka jäädyttävät syöpiviä aineita, mistä seuraa ajan myötä kuoppien muodostuminen ja muuta paikallista vahinkoa. Sitten meillä on polymeerit, kuten polypropeeni. Ne kestävät melko hyvin useimpia kemikaaleja, mutta alkavat pehmetyä ja taipua, kun lämpötila nousee yli 60 celsiusasteen. Tämä rajoittaa niiden hyödyllisyyttä paikoissa, joissa on suuria kuormia tai joiden lämpötilat vaihtelevat paljon. Katsottaessa mitä todella tapahtuu kunnallisten järjestelmien olosuhteissa, epoksilla päällystetty valurauta kestää yleensä noin kolmesta viiteen vuoteen keskimääräisissä jätevesiolosuhteissa. Duplex-ruostumaton teräs puolestaan kestää yli kymmenen vuotta, mikä tekee siitä taloudellisesti kannattavan vaihtoehdon huolimatta korkeammasta alkuperäisestä hinnasta, koska se säästää rahaa pitkällä aikavälillä.

Miksi Duplex- ja Super Duplex -ruostumattomat teräkset ovat optimaaliset raskaisiin sähköiseen uppoamisputkiin

Duplex- (UNS S32205) ja superduplex- (UNS S32750) luokan ruostumattomat teräkset yhdistävät sekä austeniittisia että ferriittisiä rakenteita, mikä antaa niille noin kaksinkertaisen vetolujuuden verrattuna tavalliseen 316L-ruostumattomaan teräkseen. Tämä tekee niistä erityisen soveltuvia sähköisille uppoamispyöröille, jotka käsittelevät yli 100 tonnia kiinteää ainetta päivässä. Erityisesti niiden tasapainoinen sisäinen rakenne torjuu kloridijännitysreaktiomurtumista (CISCC), joka on itse asiassa yksi pääasiallisista laiterikkojen syistä rannikkoalueilla tai paikoissa, joissa brackish-vettä esiintyy runsaasti. Superduplex-versio menee vielä pidemmälle noin 3–4 prosentin molybdeenipitoisuudellaan, joka toimii suojana mikrobiologista korroosiota vastaan, jota aiheuttavat sulfaattia pelkistävät bakteerit. Kenttätestit jätevesiympäristöissä osoittavat, että näillä erikoisalloys voidaan vähentää varaosien vaihtamista noin 70 %:lla tiukissa olosuhteissa. Lisäksi ne hitsautuvat riittävän hyvin, jotta kenttäkorjaukset ovat mahdollisia, mikä on erityisen tärkeää osille, kuten impulssipyörille, jotka kokevat paljon mekaanista rasitusta käytön aikana.

Epoksikäsitelty valurauta ja hybridipolymeerit: Kustannusten, kestoisuuden ja sähköisten uppoilupumppujen suunnittelun yhteensopivuuden tasapainottaminen

Epoksi-päällysteinen valurauta säilyy edullisena vaihtoehtona moniin sovelluksiin, erityisesti koska sulutetut pinnoitteet muodostavat noin 250–500 mikronin paksun suojakerroksen, joka toimii hyvin pH-tasolla 4–10. Ongelma syntyy, kun nämä pinnoitteet alkavat hajota alueilla, joissa on paljon mekaanista rasitusta, kuten siipipyörän leikkuuosien läheisyydessä. Tällöin esiintyy usein galvaanista korroosiota paljaan metallin ja jäljellä olevan pinnoitteen välillä. Vaihtoehtoja arvioitaessa hybridimateriaalit, kuten polyvinyyliidendifluoridilla vahvistettu kuituvahvisteinen polymeeri (FRP), nousevat esiin paremman kemikaalikestävyytensä ja noin 40 prosenttia kevyemmän painonsa ansiosta verrattuna perinteisiin metallivaihtoehtoihin. Tämä painoero helpottaa asennusta ja vähentää kantavien rakenteiden kuormitusta. Joidenkin uusien suunnitteluiden yhteydessä polymerivoluteihin on nyt sisällytetty uhriankurit, mikä on osoittautunut pitävän laitteet luotettavasti toiminnassa noin kahdeksan vuotta myös lievästi aggressiivisissa jätevesiympäristöissä. Sähköisten uppoamispuhumien materiaalien valinnassa on otettava huomioon, miten eri komponentit toimivat yhdessä. Moottoritiivisteiden on sopiva oikein, hydrauliset kuormat on otettava huomioon, ja lämmön hallinta on myös ratkaisevan tärkeää. Muuten ajan myötä voi kehittyä ongelmia, kuten kerrostumista tai kavitaatiovahinkoja.

Miten jäteveden kemia kiihdyttää korroosiota sähköisissä uppoamapumppuissa

Jätevesiympäristö vahvistaa korroosiota kolmen keskenään kytketyn tekijän kautta:

Korroosion kolmikko: alhainen liuenut happevuus, vaihteleva pH ja sulfidia tuottavat biofilmit

Jäteveden kemia hyökkää sähköisiä uppoamapumppuja vastaan synergististen kemiallisten, sähkökemiallisten ja biologisten mekanismien kautta:

• Alhainen liuenut happi (DO <1 mg/L) edistää anaerobisia olosuhteita, joissa sulfaattia pelkistävät bakteerit (SRB) lisääntyvät ja muuntavat sulfaatit rikki vedysulfidiksi (H₂S)
• Vaihteleva pH , joka usein laskee alle 6,5:n, lisää H₂S:n haihtuvuutta ja kiihdyttää sähkökemiallisia reaktioita – putkimistoon liittyvien vaurioanalyysien mukaan jokainen 0,5 yksikön pudotus pH:ssä kaksinkertaistaa korroosionopeuden
• Sulfidia hapettavat biofilmit muuntavat H₂S:tä rikkihapon muodostamiseksi, luoden paikallisia happoalueita, joiden pH voi olla niin alhainen kuin 1–3, ja rikkovat passiiviset hapettakerrokset

Nämä kolme tekijää yhdessä johtavat ns. mikrobiologisesti vaikutettuun korroosioon (MIC), joka aiheuttaa noin 20 prosenttia kaikista putkimurroista maailmanlaajuisesti. Sähköiset uppoamisputket ovat erityisen alttiita MIC-ongelmille. Havaitsemme kuoppaista vaurioitumista metalliosissa, tiivistysten nopeampaa hajoamista tuotettujen happojen vuoksi sekä johtavaa elävää kalvoa, joka muodostuu moottorikierroksille ja voi heikentää eristysominaisuuksia merkittävästi. Tilanne pahenee, kun sulfaattipitoisuus ylittää 200 mg litrassa vettä. Korroosionopeus kasvaa kolmesta viiteen kertaan verrattuna tavalliseen jäteveden tilaan. Myös lämpötilalla on merkitystä. Jokaista viittä astetta Celsius-asteikkoa yli 20 asteen rajan kohti korroosionopeus nousee noin 30 %. Tämä tekee suuren eron käytännön sovelluksissa.

Edistyneet tekniset ominaisuudet, jotka pidentävät sähköisten uppoamisputtien käyttöikää syövyttävässä jätevedessä

Tiiviisti suljetut moottorit, jotka sisältävät reaktiivista kaasua ja kaksinkertaiset mekaaniset tiivisteet

Täysin tiiviit ja typpikaasulla täytetyt moottorit estävät sisäosien kosketuksen syöpäläiseen jätevesiin, mikä on erityisen tärkeää hapettomissa olosuhteissa, koska metallit hajoavat nopeammin alhaisessa happipitoisuudessa. Näissä moottoreissa on kaksi mekaanista tiivistettä, jotka toimivat varmuusturvana rikidioksidin pääsylle sisään sekä karkeiden kiintoaineiden estämiseksi, sillä ne voivat aiheuttaa vahinkoa ajan myötä. Käytännön testit osoittavat, että nämä erikoispumput kestävät noin kolme kertaa pidempään kuin tavalliset pumput anaerobisissa jätevesiolosuhteissa. Lisäksi typpikaasu edistää lämmönsiirtoa, joten moottori säilyttää tasaisen lämpötilan, vaikka sitä käytettäisiin jatkuvasti pitkiä aikoja.

Integroitu katodinen suojaus ja strateginen uhrautuvan anodin sijoitus

Katodinen suojaus auttaa estämään elektrolyyttisen korroosion, joka vaikuttaa upotettujen pumppujen osiin. Kun asennamme sinkki- tai magnesiumanodi suojaukseen, ne ruostehtuvat ensin ja suojaa tärkeitä ruostumattomasta teräksestä valmistettuja komponentteja, kuten pumppuakseleita, tukirakenteita ja volutin ympärillä olevia vahvistusrenkaita. Näiden suojaelementtien sijoittaminen lähelle kohdissa, joissa kulumista esiintyy useimmin, kuten impellerisiivissä ja poistoputkissa, tekee suuren eron. Joidenkin jätevedenpuhdistamoiden korroosio-ongelmia koskevien tutkimusten mukaan tämä menetelmä vähentää materiaalin hupenemista noin kaksi kolmasosaa. Uudemman sukupolven sähköiset upotuspumput on nyt varustettu antureilla, jotka seuraavat anodien kulumista ajan myötä. Tämä kertoo huoltotiimeille, milloin anodit on vaihdettava ennen kuin mitään rikkoutuu odottamatta, mikä pitää koko pumpattavan järjestelmän toimimassa sujuvasti ja tehokkaasti ilman kalliita pysäytyksiä.