Материалы лопастных насосов

В условиях морской воды целесообразно для всех омываемых деталей применять бронзу, не содержащую цинка, так как в результате обесцинкования на поверхности образуется губчатый медный осадок и уменьшается сечение лопасти. Для корпуса можно использовать, например, оловянную бронзу Бр.010Ц2, для рабочих колес - оловянную или фосфористую бронзу.

Большие скорости в колесе и зазорах создают опасность коррозионного и эрозионного разрушения материала. В этих условиях наиболее приемлемы высокооловянные бронзы Бр.010Ц2, Бр.08Ц4, Бр.010Ф2 и др.
Хорошими механическими свойствами и коррозионной стойкостью отличаются нержавеющие стали 1X13, 2X13, но они имеют плохие антифрикционные свойства и поэтому колеса должны быть снабжены уплотнительными кольцами и термообработаны.

В зарубежной практике для рабочих колес широко применяют алюминиевоникелевую бронзу, содержащую приблизительно 9,5 % алюминия и 5,5 % никеля. При добавке никеля структура материала становится мелкозернистой и, следовательно, более однородной, что способствует повышению сопротивляемости материала коррозии, эрозии и лучшей прочности. Свинцовые бронзы также имеют улучшенные свойства сопротивления коррозии и износу.

Валы насосов для воды изготовляют обычно из высоколегированной нержавеющей стали типа Х18Н9Т. Анализ результатов стендовых испытаний насосов (ревизии проводили через 1000-1500 ч работы насосов) с учетом статистических данных опыта эксплуатации позволил сделать следующие выводы.

Рабочие колеса, изготовленные из бронзы Бр.03Ц7С5Н1, могут эксплуатироваться на спецификационных режимах работы насоса не более 3000-5000 ч. В результате воздействия воды входные кромки лопастей становятся острыми из-за коррозионно-эрозионного разрушения; особенно сильный износ наблюдается у кромок, примыкающих к основному диску.

Рабочая поверхность лопастей изнашивается неравномерно по длине и по ширине (по длине износ нарастает к периферии, по ширине - к основному диску). Внутренняя поверхность основного диска имеет неравномерный ступенчатый износ с образованием каверн глубиной до 2 мм. Поверхность стенки рабочего колеса в щелевом уплотнении имеет равномерный износ до 1 мм по всему диаметру. Рабочие колеса, изготовленные из бронзы Бр.08Ц4 или Бр.010Ц2, могут эксплуатироваться на спецификационных режимах работы 10 000-12 000 ч.

Корпуса насосов из бронзы Бр.03Ц7С5Н1 несмотря на равномерный поверхностный износ внутренней поверхности до 2 мм и утонение языка спирали пригодны к эксплуатации в течение 20 000-25 000 ч; корпуса из бронзы Бр.08Ц4 или Бр.010Ц2 - в течение 30 000-50 000 ч.

Уплотнительные кольца, изготовленные из бронзы Бр.03Ц7С5Н1, имеют струйный износ по внутреннему диаметру и пригодны к эксплуатации в течение 4000 ч; из Бр.08Ц4 или Бр.010Ц2 - в продолжение 7000 ч, из стеклопластика АГ-4С - в течение 10 000-12 000 ч.

Всасывающие патрубки имеют коррозионно-эрозионные разрушения внутренней поверхности в виде крупной шероховатости с глубиной каверн до 1 мм. Патрубки, изготовленные из Бр.03Ц7С5Н1, пригодны к эксплуатации в течение 2000-3500 ч.

Колпачковые гайки из Бр.АМц9-2 подвержены эрозионно-коррозионному изнашиванию с явно выраженным обезалюминиеванием (покраснение поверхности) и пригодны к эксплуатации в продолжение 7000-10 000 ч.

Винты из латуни Л062-1, крепящие уплотнительные кольца, в результате обесцинкования разрушаются после 2000-2500 ч работы насоса. Эти же винты изготовленные из нержавеющей стали 2Х18Н9, пригодны к эксплуатации в течение 10 000-12 000 ч работы.

Рабочее колесо водокольцевого насоса, изготовленное из Бр.03Ц7С5Н1, обеспечивает работу насоса в течение 2000-2500 ч, а из стеклопластика АГ-4С - в продолжение 4000-5000 ч.

Наряду с использованием в насосостроении металлов, обладающих специальными свойствами, все шире применяются полимерные материалы. Замена цветных металлов, а также других дефицитных и дорогостоящих материалов пластмассами дает не только значительный технико-экономический эффект при изготовлении в связи с сокращением расходов на материалы, электроэнергию и снижением металлоемкости конструкций, но и улучшает эксплуатационные показатели насосов.

В результате сравнительных гидравлических испытаний электронасоса НЦВ 100/30-А с рабочим колесом, изготовленным из бронзы и выполненным из полипропилена, установлено, что КПД электронасоса с полипропиленовым рабочим колесом на 1-1,5 % выше, чем с бронзовым.

Это объясняется тем, что рабочие колеса из полипропилена имеют высокую технологическую точность в пределах 5-7-го классов (позволяют выдерживать требуемую геометрию рабочих колес) и более высокий класс чистоты поверхности каналов. Рабочие колеса из полипропилена, изготовленные методом литья под давлением на специальных литьевых машинах, обладают высокой кавитационной и коррозионной стойкостью к перекачиваемой воде.