Что нужно знать при работе с агрессивными жидкостями
Агрессивная жидкость — это жидкость, которая воздействует на материалы, с которыми вступает в контакт, и разрушает их. Металлы, камень, стекло и даже некоторые виды пластика могут быть подвержены коррозии от агрессивных жидкостей или химикатов, которые в целом делятся на шесть категорий: сильные кислоты, слабые кислоты, сильные основания, слабые основания, дегидратирующие агенты и окислители. Некоторые химические вещества могут принадлежать более чем к одной категории. Например, серная кислота является сильной кислотой, дегидратирующим агентом и окислителем. Коррозионные материалы также могут относиться к другим категориям опасности, таким как токсичность (ядовитость) или воспламеняемость.
Если коррозионно-активные жидкости могут разрушать такие материалы, как стекло и металл, они, очевидно, опасны для человека. Управление по безопасности и гигиене труда США (OSHA) признает риски для здоровья, связанные с этими веществами, определяя их как «химические вещества, вызывающие разрушение кожной ткани, а именно видимый некроз через эпидермис в дерму, по крайней мере, в одном из трех подопытных животных после воздействия продолжительностью до четырех часов. Коррозионные реакции характеризуются язвами, кровотечениями, кровавыми струпьями и, в конце 14 дней наблюдения, изменением цвета из-за побледнения кожи, полными участками алопеции и рубцами».
Когда насос используется для перекачивания опасных жидкостей при обезвоживании нефти и газа, таких как легковоспламеняющиеся, горючие, токсичные и коррозионно-активные химические вещества, важно учитывать несколько факторов. Эти соображения имеют решающее значение для выбора правильного насоса для работы.
Соображения
Во-первых, характеристики жидкости. Какой тип жидкости будет перекачиваться? Каковы характеристики этой жидкости? Эту информацию можно найти в паспорте безопасности жидкости (SDS, ранее известном как паспорт безопасности материала или MSDS).
ИЗОБРАЖЕНИЕ 1: Кривая производительности (изображения предоставлены Atlas Copco Power Technique)
Согласно сводке OSHA по паспортам безопасности, «HCS 29 CFR 1910.1200(g) требует, чтобы производитель, дистрибьютор или импортер химикатов предоставлял паспорта безопасности для каждого опасного химического вещества последующим пользователям для передачи информации об этих опасностях… например, о свойствах каждого химического вещества; физические опасности, опасности для здоровья и окружающей среды; защитные меры; а также меры предосторожности при обращении, хранении и транспортировке химикатов». Паспорт безопасности жидкости предоставляет важные данные, такие как концентрация, удельный вес, термостойкость, вязкость, воспламеняемость (если есть) и сведения о содержании твердых частиц.
Требования к кандидатам
Чтобы убедиться, что размер насоса правильный, пользователи должны также учитывать кривую напора-производительности производителя насоса. Кривая насоса (также называемая кривой выбора насоса, кривой эффективности насоса или кривой производительности насоса) дает информацию, необходимую для определения способности насоса создавать поток в условиях, влияющих на производительность машины.
Точное считывание характеристик насоса или консультация специалиста по насосам, который может это сделать, гарантирует, что пользователи получат правильный насос на основе таких параметров применения, как: напор (как энергия, необходимая для сброса воды из насоса на эквивалентную высоту, выраженную в футах или метрах); расход (объем жидкости, который необходимо переместить за определенный период времени, т. е. галлоны в минуту [гал/мин] или кубические метры в час (м³/ч); оборотов в минуту (об/мин); размер рабочего колеса в зависимости от производительности насоса; сила; эффективность; и чистый положительный напор на всасывании (NPSH).
Правильный насос для применения
Наиболее часто используемым оборудованием для перекачки агрессивных нефтяных и газовых жидкостей является центробежный насос. Центробежные насосы энергоэффективны, доступны как со стандартным затопленным всасыванием, так и с самовсасывающим насосом, и выпускаются в широком диапазоне размеров, рассчитанных на перекачку от нескольких галлонов в минуту до тысяч галлонов в минуту.
При перекачивании агрессивных жидкостей центробежные насосы имеют еще одно преимущество — механические уплотнения. Эти уплотнения предотвратят утечку, когда внутренний вращающийся вал выступает из стационарного корпуса насоса. Это похоже на то, как водяной насос автомобиля использует механическое уплотнение для предотвращения утечки охлаждающей жидкости из насоса. В механическом уплотнении используются тщательно обработанные плоские кольца из прочного материала, такого как керамический углерод или карбид кремния, одно из которых вращается вместе с валом, а другое неподвижно. Перекачиваемая жидкость перемещается между поверхностями уплотнения и образует смазочную пленку. Если насос работает без жидкости (сухой ход), трение вызывает быстрый нагрев поверхностей уплотнения, что приводит к выходу уплотнения из строя.
Если механическое уплотнение выйдет из строя в результате работы всухую, из насоса вытечет жидкость. Если перекачиваемой жидкостью является вода, это может быть просто неудобством. Утечка коррозионно-активных жидкостей может причинить вред людям, потенциально причинив значительный ущерб окружающей инфраструктуре и, возможно, создав среду, в которой пользователи больше не соблюдают требования регулирующих органов, таких как OSHA. Кроме того, необходимо учитывать время простоя и затраты (или среднее время наработки на отказ [MTBF]), когда насос должен быть выведен из эксплуатации и отремонтирован.
Правильные строительные материалы
Важно правильно выбрать материалы для изготовления насоса. Это особенно важно при перемещении агрессивных жидкостей. Невыполнение этого требования приведет к коррозии компонентов, контактирующих с агрессивной жидкостью, таких как прокладки и уплотнительные кольца, что может повлиять как на производительность насоса, так и на срок службы.
Согласно corrospedia.com, коррозия определяется как"ухудшение и потеря материала и его критических свойств из-за химических, электрохимических и других реакций открытой поверхности материала с окружающей средой. Коррозия металлов и неметаллов происходит из-за постепенного взаимодействия окружающей среды на поверхности материала».
Коррозия сама по себе обычно не такая уж большая проблема. Подходящие конструкционные материалы, такие как чугун, бронза, марганцевая бронза, никель-алюминиевая бронза, стальное литье и нержавеющая сталь, легко доступны и способны безопасно и эффективно работать с большинством агрессивных жидкостей. Важно понимать различные типы коррозии, а также факторы, влияющие на скорость коррозии, чтобы выбрать соответствующие материалы.
Может быть сложно выбрать материал, который может противостоять коррозии и дополнительным факторам, таким как эрозия и кавитация. Общее эмпирическое правило при выборе надлежащих конструкционных материалов заключается в том, чтобы сначала выбрать материалы, которые будут противостоять коррозии, а затем выбрать материал с наиболее подходящей стойкостью к истиранию и/или кавитации. Вот несколько примеров коррозии, с которой могут столкнуться пользователи при использовании центробежного насоса для перемещения агрессивных жидкостей.
Истирание-коррозия
Истирание, или абразивный износ, представляет собой удаление металла в результате механического резания или истирания твердых частиц, переносимых перекачиваемой жидкостью. Когда перекачиваемая агрессивная жидкость также содержит абразивные твердые частицы (истирание-коррозия), часто требуются более высоколегированные материалы, такие как нержавеющая сталь, для обеспечения производительности и срока службы насоса. В центробежных насосах крыльчатка особенно чувствительна. Хотя при этом может быть поврежден корпус, более серьезной проблемой обычно является рабочее колесо, а также изнашиваемые кольца.
Кавитация-абразия-коррозия
Кавитация, чаще всего возникающая в насосах с высоким всасыванием, представляет собой удаление металла из-за высоких локальных напряжений, возникающих на поверхности металла в результате взрыва кавитационных пузырьков пара. В абразивно-кавитационной и коррозионной среде основной материал разрушается, поскольку абразивные частицы ускоряются по направлению к поверхности рабочего колеса под действием имплозивной силы кавитационных пузырьков, ускоряя процесс коррозии.
Проконсультируйтесь с профессионалом
Хотя это не исчерпывающее руководство по выбору насоса при перекачке агрессивных жидкостей, мы надеемся, что оно предоставит пользователям представление о проблемах, а также о некоторых критических факторах, которые следует учитывать при выборе насоса. Необходимо учитывать многое, от типа транспортируемой жидкости до выбора подходящих материалов для конструкции насоса.
Пользователи должны начать со сбора информации о перекачиваемой жидкости. Во-вторых, соберите информацию о требованиях к приложениям и условиях окружающей среды. Затем проконсультируйтесь со специалистом по насосам, который может посоветовать правильный насос для работы с учетом всех вышеперечисленных факторов.
Ссылка: www.pumpsandsystems.com