离心渣浆泵的磨损分析与选材

　　1 渣浆的磨蚀性

　　流经泵的磨粒的动能与磨粒的速度的平方成正比。常常引用的一种简单的表示式是磨损cc(即正比于)磨粒的速度。例如，磨损CCym或日詈式中m-变化范围是2.2—3渣浆中的磨粒同时以三种方式磨蚀泵的金属表面：

　　(1)与金属表面恰好成直角;

　　(2)与金属表面成斜角;

　　(3)与金属表面相平行。

　　当垂直冲击的磨粒的动能足够高时，材料表层就会超过材料的弹性好而开始塑性变形，形成一个塑性变形的表面层。这一表层相对地说变得硬而脆，导致碎裂而脱落。当磨粒斜向冲击表面而动能又足够高时，如果超过金属的抗剪强度，则磨粒将穿透进表面，并切断一部分材料。

　　当磨粒以高速平行于金属表面作自由运动，引起冲击的动能很低时，冲击应力是由速度产生的，因而碎裂很少发生。如果磨粒尖锐而又坚硬，则材料将被划伤而遭到明显的磨损。当与很坚硬的材料相摩擦的是软性磨粒时，仍会出现较少量的磨损。磨粒的冲击角度对磨损有明显的影响。橡胶和金属材料的表现正好相反。对软延性材料来说，较大磨损发生在磨粒的撞击角度较小，即200时，并且斜向的冲击是引起磨损的主因。而对硬脆材料来说，较大磨损发生在磨粒的撞击角度较大时，并且垂直的冲击是引起磨损的主要因素。

　　这是一个重要的问题，因为离心泵的使用工况常常是需要调节变动的，因而混合液的流动方向(随流量而变化)不大可能与叶轮和泵壳壁的设计角度严格一致。当一种物体能把另一种物体划伤时，这两种物体的硬度必然存在差距。带角的磨粒产生的磨损约为圆磨粒的2倍(在磨粒硬度相同时)。当磨粒的浓度(指重量浓度)接近10%时，磨损与浓度几乎成正比;此后磨损率即减低，这是由于其它磨粒的干扰，造成撞击次数减少而引起的。

　　磨损率随着磨粒粒径(尺寸)的增加而增加，或者说磨粒愈细，则磨蚀性愈小。有些磨粒如煤则与此相反，因为嵌入到较细磨粒中去的较硬的磨粒，例如二硫化铁和(或)二氧化硅，变得暴露在外，因而磨损增加。

　　造成凿削性磨蚀的磨粒所引起的磨损率比造成研磨性磨损或冲蚀性磨损的磨粒所引起的磨损率要高(除了在磨粒速度较高时以外)。上述谈的主要是渣浆相对于金属表面的磨蚀性。对非金属材料来说，磨蚀现象大不相同。橡胶在磨蚀性作业中是较常采用的非金属材料。如果磨粒粒径小(小于1/3英寸)，则磨粒将弹跳开去而对橡胶不会有什么损伤。但橡胶的抗撕裂特性很差，因而带有尖角的磨粒会造成它严重损伤。正确使用的话，橡胶的耐冲蚀性磨蚀寿命将为金属的10倍以上。

　　2 渣浆泵的选材

　　在选择渣浆泵用材时，对泵的设计人员和使用用户来说，分析和判断清楚此种渣浆是属于何种类型的磨损是十分重要的。

　　2.1 金属材料

　　韧性材料可用于抵抗凿削性磨蚀。泵可采用奥氏体锰铸钢来防止凿削性磨蚀。这种钢韧度高，受冲击时会加工硬化。此种钢铸件中的残余应力不高，并能进行焊接。这种钢用于挖泥泵和重型砂砾泵。各种硬而韧的材料可用于抵抗研磨性磨蚀。根据冲击的大小而要求采用具有高抗剪强度和高抗压强度的材料，这时，为了增加材料的硬度可以牺牲韧度。可以采用“硬镍”白口铁(Ni-hard，含4t70Ni，20/0Cr)、高铬铸铁(12~28%Cr)。亦可采用碳化钨复合物和马氏体白口铁如15/3合金(150/0Cr.3%Mo)，“硬镍”和马氏体白口铁15/3的硬度范围是布氏硬度550~700HB，能抵抗低强度的冲击，可用于砂泵、砂砾泵和渣浆泵。28%铬铁也是一种理想的材料，它的耐腐蚀性较好，但更脆，所以抗冲击性差得多。

　　3.2 非金属材料

　　橡胶广泛用作抗磨损材料，橡胶具有独特优点——当它受冲击而硬化发生弹性变形时，这时它最适合于抵抗冲蚀性磨损，如果天然橡胶与所抽送的固液7昆合物的液相相适配，则天然橡胶比任何其它金属或弹性体材料都要耐用得多。肖氏硬度35。40的较软天然橡胶效果最佳，它若硫化和与泵壁面粘接工艺良好，最适合泵送无棱角的细颗粒渣浆。天

　　然橡胶和甲苯乙烯橡胶好于二烯苯乙烯橡胶。但要注意，对以橡胶作衬里的泵存在一个最大速度极限，超过此一临界速度限，磨粒就要切割橡胶。橡胶的硬度低则寿命长。还要注意，天然橡胶经不起油类的侵蚀，特别是燃油和焦油砂的侵蚀。聚乙烯合成橡胶特别适于制作静态零件如泵壳，其寿命高于天然橡胶。异戊二烯橡胶也较耐磨。另一些用作泵内衬的弹性体材料是腈、海普隆(氯磺化聚乙烯合成橡胶，Hypalon)以及聚氨酯材料。陶瓷材料极为耐磨，但由于陶瓷较脆和对热冲击破坏极为敏感，所以其应用受到了限制。

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