Kurie elektriniai panardinamieji siurbliai atsparūs korozijai nuotekose?

Atsparios korozijai medžiagos elektriniams panardinamiesiems siurbliams nuotekoms

Nerūdijantis plienas, liejinys ir polimeriniai korpusai: realaus naudojimo rezultatai beoroje aplinkoje

Nerūdijantis plienas yra labai populiarus nuotekų sistemose dėl savo savaime atsistatančio chromo oksido sluoksnio, kuris lemia visą skirtumą susiduriant su šveičiančiomis medžiagomis, nuolat brūkšnojančiomis siurblių paviršius. Paimkime, pavyzdžiui, 316L nerūdijantį plieną. Jis gali ištverti apie 50 dalelių milijone vandenilio sulfido lygį vietose, kur trūksta deguonies, dėl ko gedimų skaičius sumažėja maždaug du trečdaliais, palyginti su įprastu liejiniu geležimi. Liejinė geležis iš pradžių iš tiesų kainuoja mažiau, tačiau čia yra problema. Jos mikrostruktūra dažnai pilna mikroskopinių skylių, kurios užtrapa koroziją keliančias medžiagas, ilgainiui sukeliant lokalizuotas duobutes ir kitus pažeidimus. Tada turime polimerus, tokius kaip polipropilenas. Jie pakankamai gerai atsparūs daugumai chemikalų, tačiau pradeda minkštėti ir lankstytis, kai temperatūra viršija 60 laipsnių Celsijaus. Tai riboja jų naudingumą vietose, kur veikia didelės apkrovos ar kur temperatūra stipriai kinta. Atsižvelgiant į tai, kas iš tikrųjų vyksta komunalinėse aplinkose, epoksidais dengta liejinė geležis paprastai tarnauja apie tris iki penkerių metų vidutinėmis nuotekų sąlygomis. Tuo tarpu dvigubos struktūros nerūdijantis plienas išlaiko daugiau nei dešimt metų, todėl ekonomiškai tampa naudingesnis nepaisant didesnės pradinės kainos, nes ilguoju laikotarpiu sutaupo pinigų.

Kodėl dvigubo ir super dvigubo nerūdijančio plieno yra optimalūs sunkiasvoriams elektriniams panardinamiems siurbliams

Dupleksinis (UNS S32205) ir superdupleksinis (UNS S32750) nerūdijančio plieno rūšis apjungia austenitinę ir feritinę struktūrą, suteikdamos jiems maždaug dvigubai didesnį stiprumą lyginant su įprastu 316L nerūdijančiu plienu. Dėl to jie ypač tinka sunkioms elektrinėms panardinamoms pompos, kurios per dieną tvarko daugiau nei 100 tonų kietų medžiagų. Ypatingai išsiskiria jų subalansuota vidaus struktūra, kuri atspari chloridų sukeltai įtempių korozinei trūkinėjimui (CISCC). Toks pažeidimas iš tiesų yra viena pagrindinių priežasčių, kodėl įranga sugenda pakrantės zonose ar vietose, kur dažnas drumzlinas vanduo. Superdupleksinė versija dar labiau patobulinta – ji turi apie 3–4 % molibdeno, kuris veikia kaip skydas nuo mikroorganizmų sukeltos korozijos, kurią sukelia sulfatą redukuojančios bakterijos. Lauko tyrimai nuotekų aplinkoje parodė, kad šios specialios lydinio sudėtys gali sumažinti keitimą iki 70 %, kai sąlygos yra ypač sunkios. Be to, jos puikiai suvirinamos, todėl lauko remontas tampa praktiškas, ypač svarbu komponentams, tokiems kaip mentės, kurios eksplotacijos metu patiria didelę mechaninę apkrovą.

Epoksidu dengtas ketaus ir hibridiniai polimerai: sąnaudų, ilgaamžiškumo ir suderinamumo su elektrinio panardinamo siurblio konstrukcija subalansavimas

Epoksidiniais danga padengtas ketaus lieka biudžetiškai palankus variantas daugeliui taikymų, ypač kadangi šios sujungtos dangos sukuria apie 250–500 mikronų storio apsauginį sluoksnį, gerai veikiantį esant pH nuo 4 iki 10. Problema atsiranda tada, kai šios dangos pradeda silpti vietose, kur yra didelė mechaninė apkrova, pavyzdžiui, netoli impulso pjūklų. Tokiu atveju dažnai pasireiškia galvaninė korozija tarp atviros metalinės dalies ir likusios dangos. Vertinant alternatyvas, išsiskiria hibridiniai medžiagų tipai, tokie kaip PVDF stiprinamas pluoštu sustiprintas polimeras (FRP), nes jie geriau atsparūs cheminėms medžiagoms ir yra maždaug 40 procentų lengvesni už tradicinius metalinius sprendimus. Šis svorio skirtumas palengvina montavimą ir sumažina apkrovą atraminėms konstrukcijoms. Kai kurie naujesni konstrukciniai sprendimai dabar įtraukia aukojamus anodus tiesiogiai į polimerines spirales, kas parodė, jog įranga gali patikimai veikti apie aštuonerius metus net švelniai korozine aplinkoje, pvz., nuotekų sistemose. Renkantis medžiagas elektriniams panardinamiems siurbliams, inžinieriai turi įvertinti, kaip skirtingi komponentai veikia kartu. Variklio sandarikliai turi tinkamai atitikti vienas kitą, reikia įvertinti hidraulines apkrovas, taip pat labai svarbi šilumos valdymo sistema. Priešingu atveju laikui bėgant gali atsirasti atsiskilimas arba pažeidimai dėl kavitacijos.

Kaip nuotekų cheminė sudėtis pagreitina koroziją elektriniuose panardinamuosiuose siurbliuose

Nuotekų aplinka unikaliai sustiprina koroziją per tris tarpusavyje susijusius veiksnius:

Korozijos trijulas: žemas ištirpęs deguonis, kintantis pH ir sulfidus gaminantys bioapnašai

Nuotekų cheminė sudėtis puola elektrinius panardinamuosius siurblius sinergine cheminės, elektrocheminės ir biologinės kilmės mechanizmų jėga:

• Žemas ištirpęs deguonis (DO <1 mg/L) skatina anaerobines sąlygas, kuriose dauginasi sulfatų redukuojančios bakterijos (SRB) ir konvertuoja sulfatus į vandenilio sulfidą (H₂S)
• Kintantis pH , dažnai nukrentantis žemiau 6,5, padidina H₂S lakumą ir pagreitina elektrochemines reakcijas – vamzdynų gedimų analizė rodo, kad kiekvienas 0,5 vieneto pH sumažėjimas padvigubina korozijos greitį
• Sulfidus oksiduojantys bioapnašai metabolizuoja H₂S į sieros rūgštį, sukuriant lokalizuotas rūgšties zonas, kurių pH siekia net 1–3, ir pažeidžiančias pasyvines oksido dangas

Šių trijų veiksnių kombinacija sukelia tai, kas žinoma kaip mikrobiologinio poveikio korozija (MIC), kuri sukelia apie 20 procentų visų pasaulio vamzdynų gedimų. Elektriniai panardinamieji siurbliai ypač jautrūs MIC problemoms. Matome duobutes ant metalinių detalių, tarpines, kurios greičiau susidėvi dėl rūgščių, taip pat laidų bioplėvelę, susidarantią ant variklio apvijų, kuri gali smarkiai pakenkti izoliacijos savybėms. Situacija dar labiau pablogėja, kai sulfatų koncentracija vandenyje viršija 200 mg/l. Korozija pagreitėja nuo trijų iki penkių kartų, lyginant su įprastomis nuotekų sąlygomis. Temperatūra taip pat turi reikšmės. Kas penkis laipsnius Celsijaus virš 20 laipsnių, korozijos greitis padidėja apie 30 %. Tai daro didelį skirtumą praktinėse aplikacijose.

Pažangios inžinerinės savybės, pratęsiančios elektrinių panardinamųjų siurblių tarnavimo laiką agresyviose nuotekose

Hermetiškai užsandarinti varikliai su inertiniu dujų pripildymu ir dvigubomis mechaninėmis tarpinėmis

Visiškai hermetiški varikliai, užpildyti azoto dujomis, neleidžia viduje esančioms detalėms liestis su koroziją sukeliančiu nuotekų vandeniu, kas ypač svarbu vietose, kuriose nėra deguonies, nes metalai linkę greičiau ardytis, kai deguonies kiekis mažėja. Šie varikliai turi dvi mechanines sandarinimo sistemas, kurios veikia kaip atsarginė apsauga nuo vandenilio sulfido patekimo ir neleidžia įsiskverbti šiurkštiems kietiems daleliams, galintiems laikui bėgant sukelti pažeidimus. Praktiniai bandymai parodė, kad šios specialios pompos tarnauja apie tris kartus ilgiau nei įprastos, dirbdamos beoroje (anaerobinėje) nuotekų aplinkoje. Be to, azoto dujos iš tikrųjų padeda šilumos perdavime, todėl variklio temperatūra lieka pastovi net ir ilgai veikiant be pertraukos.

Integruota katodinė apsauga ir strategiškai sumontuoti aukojamieji anodai

Katedinė apsauga padeda sustabdyti elektrocheminį koroziją, kuriai yra linkę panardintų siurblių dalys. Įrengus aukso ar magnio aukojamąsias anodas, jos linkusios oksiduotis pirmos, taip apsaugodamos svarbias nerūdijančio plieno detalės, tokias kaip siurblio velenai, atraminės sklendės ir voliutoje esantys stiprinimo žiedai. Šias apsaugines dalis patartina montuoti arti vietų, kuriose dėvėjimasis vyksta intensyviai, pavyzdžiui, prie mentelių ir išleidimo angų – tai daro didelį skirtumą. Kai kurie tyrimai, atlikti siekiant išsiaiškinti korozijos problemas nuotekų valymo įrenginiuose, parodė, kad toks požiūris sumažina medžiagos praradimą šiose vietose netgi iki dviejų trečdalių. Naujos kartos elektriniai panardiniai siurbliai dabar jau komplektuojami jutikliais, kurie stebi, kaip laikui bėgant oksiduojasi anodos. Tai leidžia techninės priežiūros komandoms žinoti, kada reikia keisti anodas, dar prieš atsirandant netikėtai gedimams, užtikrinant, kad visas siurbimo sistema veiktų sklandžiai ir efektyviai be brangių sustojimų.