Melyik elektromos merülőpumpák ellenállnak a korróziónak szennyvízben?

Korrózióálló anyagok elektromos merülőszivattyúkhoz szennyvízben

Rozsdamentes acél vs. öntöttvas vs. polimer házak: valós teljesítmény anaerob szennyvízben

Az acél nagyon népszerű a szennyvízrendszerekben, mert rendelkezik egy öngyógyító krom-oxid réteggel, amely óriási különbséget jelent, ha azokkal a durva szilárd anyagokkal kell foglalkozni, amelyek folyamatosan karcolják a szivattyúfelületeket. Vegyük például a 316L-es rozsdamentes acélt. Képes kezelni a hidrogén-szulfid szintjét kb. 50 ppm körüli értéken olyan területeken, ahol az oxigén hiányos, ezáltal mintegy kétharmadával csökkenti a meghibásodásokat a hagyományos öntöttvashoz képest. Az öntöttvas ugyan olcsóbb első ránézésre, de van egy probléma: mikroszkopikus szerkezete általában apró lyukakkal teli, amelyek befogják a korróziót okozó anyagokat, így idővel bemaródások és más helyi károk alakulnak ki. A polimerek, például a polipropilén viszont elég jól ellenáll legtöbb vegyszerrel szemben, de 60 °C feletti hőmérsékleten elkezdenek lágyulni és deformálódni. Ez korlátozza felhasználhatóságukat olyan helyeken, ahol nagy terhelés van vagy ahol erősen ingadozik a hőmérséklet. Ha megnézzük, mi történik valójában közművi környezetben, az epoxival bevont öntöttvas átlagos szennyvízviszonyok között általában háromtól öt évig tartja magát. Ugyanakkor a duplex rozsdamentes acél tíz év felett is kibírja, így gazdaságilag indokolt választás, annak ellenére, hogy kezdetben magasabb az ára, hiszen hosszú távon pénzt takarít meg.

Miért ideálisak a Duplex és Szuper Duplex rozsdamentes acélok nagy terhelésű elektromos merülőszivattyúkhoz

A duplex (UNS S32205) és szuperduplex (UNS S32750) austenites-ferrites acélok mindkét struktúrát tartalmazzák, ezáltal körülbelül kétszer akkora szilárdságot nyújtanak, mint a hagyományos 316L rozsdamentes acél. Ez különösen alkalmassá teszi őket azokra az erős elektromos merülőszivattyúkra, amelyek naponta több mint 100 tonna szilárd anyagot szállítanak. Ami igazán kiemelkedő, az belső egyensúlyuk, amely hatékonyan ellenáll a klórtartalmú stressz-korrodziós repedéseknek (CISCC). Ez a károsodás ugyanis az egyik fő oka a berendezések meghibásodásának tengerparti területeken vagy ott, ahol gyakori a szennyvíz. A szuperduplex változat még tovább lép, körülbelül 3–4 százalék molibdén tartalommal rendelkezik, ami pajzsként védi az anyagot a szulfát-redukáló baktériumok okozta mikrobiológiai korrózióval szemben. Szabadban végzett tesztek szennyvízkörnyezetben azt mutatták, hogy ezek az ötvözetek durva körülmények között körülbelül 70 százalékkal csökkenthetik a cseréket. Emellett kellően jól hegeszthetők, így a javítások a helyszínen is elvégezhetők, különösen fontos ez olyan alkatrészeknél, mint az impellerek, amelyek üzem közben jelentős mechanikai terhelésnek vannak kitéve.

Epoxival Bevont Öntöttvas és Hibrid Polimerek: Az Ár, Élettartam és Kompatibilitás Kiegyensúlyozása az Elektromos Merülőszivattyúk Tervezésénél

Az epoxival bevont öntöttvas továbbra is költséghatékony megoldás számos alkalmazásnál, különösen mivel a forrasztott bevonatok kb. 250–500 mikron vastagságú védőréteget hoznak létre, amely jól működik 4 és 10 közötti pH-értékek mellett. A probléma akkor jelentkezik, amikor ezek a bevonatok olyan területeken kezdenek elengedni, ahol nagy mechanikai igénybevétel van, például az impellerkészek közelében. Ilyen esetekben gyakran megfigyelhető a galvánkorrózió a fedetlen fémrész és a meglévő bevonat között. Alternatívák vizsgálatakor kiemelkednek a hibrid anyagok, mint például a PVDF-fal erősített üvegszálerősítésű polimer (FRP), amelyek jobban ellenállnak a vegyi anyagoknak, és kb. 40 százalékkal könnyebbek a hagyományos fém megoldásoknál. Ez a tömegkülönbség egyszerűbbé teszi a szerelést, és csökkenti a tartószerkezetek terhelését. Egyes újabb tervezések most már feláldozható anódokat is integrálnak a polimer spirálokba, amelyekről bebizonyosodott, hogy kb. nyolc évig megbízhatóan működtetik a berendezéseket enyhén korrózív szennyvízkörnyezetben is. Elektromos merülőszivattyúk anyagainak kiválasztásakor a mérnököknek figyelembe kell venniük, hogyan hatnak együtt az egyes alkatrészek. A motor tömítései pontosan illeszkedniük kell, a hidraulikus terheléseket figyelembe kell venni, valamint a hőelvezetés is kritikus fontosságúvá válik. Ellenkező esetben idővel rétegződés vagy kavitációból származó sérülések alakulhatnak ki.

Hogyan gyorsítja a szennyvíz kémiai összetétele az elektromos merülőszivattyúk korrózióját

A szennyvíz környezet egyedülálló módon fokozza a korróziót három egymással összefüggő tényezőn keresztül:

A korróziós triász: alacsony oldott oxigén, ingadozó pH és szulfidtermelő biológiai filmek

A szennyvíz kémiai összetétele károsítja az elektromos merülőszivattyúkat szinergikus kémiai, elektrokémiai és biológiai mechanizmusokon keresztül:

• Alacsony oldott oxigén (DO <1 mg/L) anaerob körülményeket teremt, ahol a szulfátredukáló baktériumok (SRB) elszaporodnak, és a szulfátokat hidrogén-szulfiddá (H₂S) alakítják
• Ingadozó pH , amely gyakran 6,5 alá csökken, növeli az H₂S illékonyságát és felgyorsítja az elektrokémiai reakciókat – a csővezeték-hibák elemzése azt mutatja, hogy a pH minden 0,5 egységnyi csökkenése megduplázza a korrózió sebességét
• Szulfid-oxidáló biológiai filmek az H₂S-t kénsavvá alakítják anyagcseréjük során, így helyileg korlátozott savas zónákat hoznak létre, ahol a pH akár 1–3 is lehet, és ezek áttörhetik a passzív oxidrétegeket

E három tényező együttes hatása a mikrobiológiai korróziónak (MIC) nevezett jelenséget eredményezi, amely világszerte kb. az összes vezetékcső-hibának körülbelül 20 százalékáért felelős. Az elektromos merülőszivattyúk különösen érzékenyek az MIC okozta problémákra. Lyukacsos korróziót tapasztalunk a fémalkatrészekben, a tömítések gyorsabban romlanak el a képződött savas anyagok miatt, továbbá vezetőképes biológiai réteg alakul ki a motor tekercselésén, amely komolyan ronthatja az izolációs tulajdonságokat. A helyzet még rosszabbá válik, ha a szulfát koncentrációja meghaladja a 200 mg/l-t a vízben. Ekkor a korrózió sebessége három-öt-szorosára nő a hagyományos szennyvíz körülményekhez képest. A hőmérséklet is szerepet játszik: minden 5 °C-os emelkedés a 20 °C felett kb. 30%-kal növeli a korrózió sebességét. Ez nagy különbséget jelent a gyakorlati alkalmazásokban.

Korszerű mérnöki megoldások, amelyek növelik az elektromos merülőszivattyúk élettartamát agresszív szennyvízben

Hermetikusan zárt motorok nemesgázzal töltve és kettős mechanikus tömítéssel

A teljesen lezárt és nitrogéngázzal töltött motorok megakadályozzák, hogy a belső alkatrészek érintkezzenek a károsító szennyvízzel, ami különösen fontos olyan helyeken, ahol nincs oxigén, mivel az oxigénszint csökkenésével a fémek gyorsabban bomlanak le. Ezek a motorok két mechanikus tömítéssel rendelkeznek, amelyek tartalék védelmet nyújtanak a hidrogén-szulfid bejutása ellen, valamint kizárják a durva szilárd anyagokat, amelyek idővel károkat okozhatnak. A gyakorlati tesztek azt mutatják, hogy ezek a speciális szivattyúk körülbelül háromszor tovább tartanak, mint a hagyományos modellek anaerob szennyvízkörülmények között. Ezenkívül a nitrogéngáz hozzájárul a hőátadáshoz, így a motor hőmérséklete állandó marad akkor is, ha hosszú ideig folyamatosan üzemel.

Integrált katódos védettség és stratégiai áldozati anódok elhelyezése

A katodikus védelem segít megállítani az elektrokémiai korróziót, amely az alámerülő szivattyúk alkatrészeit érinti. Ha cink- vagy magnézium áldozati anódokat szerelünk fel, azok hajlamosak elsőként korródiálni, így védelmet nyújtva a fontos rozsdamentes acél komponenseknek, mint például a szivattyútengelyek, tartókonzolok és a spiralházatot körülvevő merevítő gyűrűk. Ezeknek a védőelemeknek a kopás leggyakoribb területeihez, például az impellerlapátokhoz és a kifolyónyílásokhoz közeli elhelyezése jelentős különbséget eredményez. Néhány kutatás a szennyvíztisztító telepeken tapasztalt korróziós problémákkal kapcsolatban azt mutatja, hogy ez a módszer majdnem kétharmadával csökkenti az anyagveszteséget ezen a helyeken. Az újabb generációs villamos merülőszivattyúk mostantól szenzorokkal vannak felszerelve, amelyek nyomon követik az anódok idővel bekövetkező elhasználódását. Ez lehetővé teszi a karbantartó személyzet számára, hogy időben tudjanak a cserére, mielőtt bármi váratlanul meghibásodna, így a teljes szivattyúrendszer zavartalanul és hatékonyan működhet, anélkül, hogy drága leállások lépnének fel.