晉劍英

（上海聯(lián)恒異氰酸酯有限公司）

化工機(jī)泵

混合酸泵泵殼泄漏原因分析及對(duì)策

晉劍英*

（上海聯(lián)恒異氰酸酯有限公司）

65%～68%硫酸和4.5%硝酸的混合酸在95℃以上腐蝕性極強(qiáng)，因此輸送這種介質(zhì)的泵其各部件材料的抗腐蝕性能要求極高。通過(guò)對(duì)實(shí)際生產(chǎn)中混合酸泵泵殼的泄漏分析和多種耐腐蝕材料現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果的分析，很難選出合適的材料用于這種混合酸泵的泵殼。建議采用PFA內(nèi)襯泵作為較高溫混合酸和強(qiáng)氧化性介質(zhì)的輸送泵。

混合酸泵殼泄漏原因耐腐蝕材料PFA內(nèi)襯高溫

1　硝基苯裝置中的混合酸泵運(yùn)行和失效狀況

當(dāng)前采用絕熱硝化技術(shù)的硝基苯生產(chǎn)裝置所用的混合酸泵，多數(shù)是由耐腐蝕的特殊金屬合金制成的離心泵。Friatec公司在1995年已開(kāi)發(fā)出多種型號(hào)的耐腐蝕合金制泵，歐洲的化工公司所建成的硝基苯裝置大多選用這種金屬合金制成的耐腐蝕化工用泵。

某中外合資公司新建的硝基苯裝置所用混合酸泵就是Friatec公司的耐腐蝕金屬合金制泵。這是按德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)（DIN）制造的化工用泵，所用的密封是帶水沖洗的雙端面機(jī)械密封?；旌纤岜门c混合酸接觸的部件有泵殼、閉式葉輪、耐磨口環(huán)、軸套、機(jī)械密封，表1中列出了這些部件所使用的材料。

硝基苯生產(chǎn)裝置從2006年試運(yùn)行到2011年年底，混合酸泵因泵殼泄漏失效檢修了多次。該泵泵殼材質(zhì)是一種耐腐蝕性能較好的超低碳高級(jí)奧氏體不銹鋼。從分析其化學(xué)成分可知，該材料是鎳鉻鉬銅合金，與合金20相近。從表2中的數(shù)值對(duì)比可知，泵殼材料的含鉬量比標(biāo)準(zhǔn)的鑄造合金CN3MCu較高，銅、碳和其它雜質(zhì)含量較低，鎳與鉻含量相當(dāng)。葉輪和軸套材質(zhì)是泵生產(chǎn)廠家專(zhuān)用的特殊材料高硅鑄鐵，這是一種超強(qiáng)的抗硫酸腐蝕材料，但因其機(jī)械加工性能差，又脆又硬，難以加工成結(jié)構(gòu)復(fù)雜的部件，所以混合酸泵中只有葉輪和軸套用此材料。這種材質(zhì)在檢修拆裝過(guò)程中容易發(fā)生碰損，但從拆下的軸套表面看，幾乎不被介質(zhì)腐蝕，只有輕微的磨痕。所以高硅鑄鐵的葉輪和軸套在此工況下是很耐用的，只需小心拆裝。泵殼因其蝸殼形狀不規(guī)則很難用脆性的高硅鑄鐵，泵廠家選用的材質(zhì)是一種耐腐蝕性能較好的超低碳高級(jí)奧氏體不銹鋼。該材料機(jī)械加工性能比高硅鑄鐵優(yōu)越，在此工況下耐混合酸腐蝕能力比高硅鑄鐵低。從葉輪與泵殼的外表可以看出：葉輪沒(méi)有腐蝕，而泵殼的腐蝕程度與使用時(shí)間長(zhǎng)短有關(guān)，使用18個(gè)月的泵殼整個(gè)表面呈現(xiàn)蜂窩狀。此外，在泵殼鑄造過(guò)程中存在缺陷或修補(bǔ)過(guò)的位置也發(fā)生了腐蝕，在這些位置出現(xiàn)針孔滲漏，使用壽命很短。

表1　混合酸泵各部件所用材料

表2　泵殼材料與鑄造合金20的化學(xué)成分（質(zhì)量分率）對(duì)比（%）

從2006年年底裝置試車(chē)開(kāi)工到2011年年底，混合酸A泵發(fā)生6次泵殼泄漏，B泵發(fā)生3次泵殼泄漏，使用時(shí)間最長(zhǎng)的泵殼是18個(gè)月，最短只有2個(gè)月不到，這說(shuō)明用超低碳奧氏體不銹鋼鑄造的泵殼質(zhì)量不易控制。

2　泵殼泄漏失效原因分析

混合酸泵泵殼泄漏，嚴(yán)重威脅了裝置的生產(chǎn)安全。為了找出泄漏原因，聯(lián)合華東理工大學(xué)機(jī)械研究所對(duì)泄漏泵殼進(jìn)行了全面分析研究。從發(fā)生泄漏的泵殼中選出腐蝕嚴(yán)重的1個(gè)，就是那個(gè)運(yùn)行了18個(gè)月的泵殼，其腐蝕狀況如圖1所示。泵殼內(nèi)表面的腐蝕很?chē)?yán)重，從圖2即可觀察到泵殼內(nèi)部的腐蝕情況。

圖1　使用18個(gè)月的泄漏泵殼

圖2　泵殼內(nèi)表面腐蝕狀況

2.1切剖泵殼觀察

為了便于觀察，把泵殼沿中心線(xiàn)切成兩部分。切剖后發(fā)現(xiàn)，切剖平面上存在鑄造縮孔，如圖3所示，在內(nèi)部表面上有幾處開(kāi)裂。接著對(duì)泵的介質(zhì)出口脖頸（泄漏部位）與殼體連接處進(jìn)行切剖，仔細(xì)觀察切剖的脖頸的內(nèi)表面，發(fā)現(xiàn)有晶間開(kāi)裂和穿晶開(kāi)裂存在。

圖3　切剖平面上的鑄造縮孔

為了觀察泄漏部位的金相組織結(jié)構(gòu)和進(jìn)行金屬斷面的顯微鏡觀察，需進(jìn)一步切剖泵的出口接管泄漏部位，使縮孔顯現(xiàn)，圖4是切開(kāi)的縮孔剖面圖。在厚壁的內(nèi)表面很清楚地顯示出嚴(yán)重的縮孔，且縮孔與內(nèi)表面的距離僅有幾毫米。如此薄的縮孔和內(nèi)表面的厚度，混合酸對(duì)金屬合金很容易產(chǎn)生腐蝕穿透，最終導(dǎo)致混合酸泄漏。

圖4　泵的出口接管泄漏部位和縮孔的切剖

2.2泄漏部位的微結(jié)構(gòu)觀察

2.2.1切剖面的金相組織結(jié)構(gòu)

在掃描電子顯微鏡（SEM）下觀察切塊剖面的形貌與金相組織，塊狀和柱狀的析出相顯現(xiàn)非常明顯，如圖5所示。切剖的縮孔和內(nèi)表面的金相組織結(jié)構(gòu)顯示：鑄造組織結(jié)構(gòu)中有大量的析出相，腐蝕沿著析出相發(fā)生。由于縮孔的存在，腐蝕很容易穿透內(nèi)表面和縮孔之間的薄壁，并導(dǎo)致腐蝕介質(zhì)進(jìn)入縮孔內(nèi)，使縮孔腐蝕加速擴(kuò)展。

圖5　掃描電子顯微鏡下切塊和析出相形貌

2.2.2內(nèi)表面觀察

在掃描電子顯微鏡下觀察泄漏處內(nèi)表面的腐蝕形貌，可見(jiàn)到內(nèi)表面有許多腐蝕形成的裂紋和很多較深的腐蝕坑，如圖6所示。

圖6　掃描電子顯微鏡下泄漏處內(nèi)表面的腐蝕形貌

2.2.3掃描電子顯微鏡下鑄造縮孔形貌

在掃描電子顯微鏡下鑄造縮孔的形貌顯示縮孔底部腐蝕嚴(yán)重，如圖7所示。

圖7　掃描電子顯微鏡下縮孔的腐蝕形貌

2.2.4腐蝕開(kāi)裂觀察

圖8所示為顯微鏡下觀察到的金屬斷面的開(kāi)裂特征形貌。切塊的內(nèi)表面可見(jiàn)到很多腐蝕開(kāi)裂，切剖開(kāi)裂處可對(duì)開(kāi)裂尖端的形貌進(jìn)行分析，也便于了解開(kāi)裂擴(kuò)展的機(jī)理。開(kāi)裂端部有許多析出相以顆粒狀存在，較寬的開(kāi)裂沿著析出相進(jìn)一步擴(kuò)展。使用顯微鏡對(duì)金屬斷面進(jìn)行觀察，可以發(fā)現(xiàn)許多球狀的析出物和沿著這些析出物擴(kuò)展的裂紋。

圖8　顯微鏡下金屬斷面的開(kāi)裂特征形貌

2.2.5析出相的化學(xué)成分

為了確定析出相，用掃描電子顯微鏡和能量色譜議對(duì)位于開(kāi)裂尖端部位的長(zhǎng)條狀析出相和球狀析出相進(jìn)行觀察，結(jié)果顯示析出相化學(xué)成分是Fe-Cr-Ni-Mo金屬間化合物，也就是Fe-Cr-Ni-Mo合金，如圖9所示，沒(méi)有碳化物存在。

2.2.6分析與討論

由以上分析可知，混合酸泵介質(zhì)出口頸部泄漏主要是由鑄造縮孔和析出物引起的。在泵殼的鑄造過(guò)程中產(chǎn)生了較大的鑄造縮孔和析出相，后者即Fe-Cr-Ni-Mo金屬間化合物。在混合酸泵運(yùn)行過(guò)程中，混合酸對(duì)泵殼的內(nèi)表面產(chǎn)生腐蝕，并沿著析出相擴(kuò)展。由于鑄造縮孔與內(nèi)表面之間的厚度很薄，腐蝕很快穿透內(nèi)表面和縮孔之間的薄壁，這樣腐蝕介質(zhì)就容易進(jìn)入縮孔內(nèi)并導(dǎo)致縮孔的腐蝕和擴(kuò)展。

泵殼鑄造材料是一種超級(jí)奧氏體不銹鋼，其Cr-Ni含量比ASTM 300系列奧氏體不銹鋼更高，同時(shí)還含有更高的Mo、Cu元素，因此其抗腐蝕能力大大提高。但超級(jí)奧氏體不銹鋼提高抗蝕的基本條件是這些合金元素要溶解到奧氏體基體中，即材料為單相奧氏體組織。由于合金元素含量高，鑄件在鑄造冷卻過(guò)程中容易析出碳化物或金屬間化合物（如σ相）；因其含碳量超低，所以不會(huì)析出碳化物，但容易析出金屬間化合物，使在這些析出物周?chē)膴W氏體基體組織的合金元素貧乏（合金元素遷移到析出相中），合金元素貧乏區(qū)的腐蝕電位會(huì)降低，進(jìn)而會(huì)產(chǎn)生沿析出相的腐蝕。所以超級(jí)奧氏體不銹鋼鑄造后需要進(jìn)行固溶處理，使合金元素全部溶入奧氏體中，從而提高鑄件的抗腐蝕能力。

據(jù)此可以推斷出泵殼的泄漏過(guò)程：介質(zhì)與殼體內(nèi)壁接觸，腐蝕在殼體內(nèi)壁發(fā)生，沿著析出物產(chǎn)生腐蝕通道并和鑄造縮孔相連；隨后介質(zhì)進(jìn)入縮孔內(nèi)，沿著析出物腐蝕向外壁發(fā)展，同時(shí)縮孔遭到腐蝕而長(zhǎng)大，最終腐蝕通過(guò)縮孔進(jìn)一步穿透外壁而導(dǎo)致泄漏。

圖9　用SME和EDS觀察析出相以及化學(xué)成分分析

2.3泵殼泄漏分析結(jié)論

根據(jù)以上對(duì)泵殼材料失效的分析，鑄造縮孔和析出金屬間化合物是泵殼材料失效的關(guān)鍵因素。從使用了18個(gè)月的泵殼內(nèi)表面可以看出，裂紋和蜂窩狀腐蝕幾乎分布于內(nèi)表面各處，圖2等圖顯示了混合酸對(duì)泵殼金屬合金材料的腐蝕情況。在較低生產(chǎn)負(fù)荷的同類(lèi)裝置（歐洲和韓國(guó)）中該類(lèi)型泵的應(yīng)用情況較好，一般情況下使用壽命超過(guò)5年，所不同的是混合酸操作溫度控制在90℃左右。而該裝置混合酸的操作溫度在95℃以上，由此可以推斷混合酸泵的泵殼泄漏還有另外一個(gè)原因，這就是操作溫度引起的混合酸對(duì)該金屬材料腐蝕的影響。在操作溫度95℃以上時(shí)，混合酸對(duì)該金屬材料的腐蝕增強(qiáng)，腐蝕速率變大，加上流量增大產(chǎn)生的高流速?zèng)_蝕的作用，使泵殼內(nèi)表面薄弱或質(zhì)地疏松的地方慢慢腐蝕成蜂窩狀。

總之，該泵殼合金材料的鑄造性能較差，鑄造工藝技術(shù)不易控制，在泵殼的鑄造過(guò)程中易產(chǎn)生鑄造縮孔和金屬間化合物析出，這就是泵殼泄漏失效的主要原因；其次，超過(guò)95℃以上的操作溫度使泵殼合金材料的耐腐蝕性能降低；這兩種因素的共同作用造成了混合酸泵的泄漏失效。

3　各種材料耐混合酸性能的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試

從以上泵殼泄漏原因分析可知，鎳鉻鉬合金在混合酸溶液中雖具有一定的耐腐蝕性，但受溫度的影響較大。若能提高鑄造工藝技術(shù)，減少鑄造過(guò)程中產(chǎn)生的鑄造縮孔和金屬間化合物析出，或許能提高金屬合金材料的耐腐蝕性能。另外，合金材料化學(xué)成分的改變也會(huì)影響材料組織結(jié)構(gòu)在鑄造過(guò)程中的變化，從而改變材料的耐腐蝕性能。經(jīng)研究證實(shí)，下列因素微小變化就可能對(duì)材料耐蝕性能產(chǎn)生重大的影響：硫酸的濃度和溫度、氧化性或還原性雜質(zhì)存在和一些物理因素作用如湍流等。因此，選擇應(yīng)用于混合酸溶液的金屬合金材料或其它材料都應(yīng)先在操作工況下進(jìn)行測(cè)試，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，最后再進(jìn)行合適材料的選取。

在國(guó)內(nèi)，蘭州石化研究所的郭金彪曾對(duì)哈氏合金C和316L在80℃，72%硫酸與0.1%硝酸混合溶液中的腐蝕機(jī)理進(jìn)行過(guò)試驗(yàn)研究［1］，研究原因是某苯胺裝置用于輸送80℃的72%硫酸與0.5%硝酸混合酸的泵嚴(yán)重腐蝕，3個(gè)月被迫更換，其泵殼材質(zhì)是哈氏合金C。經(jīng)研究，在80℃的72%硫酸與0.1%硝酸混合溶液中，哈氏合金C的腐蝕速率達(dá)到2.90 mm/a，而316L不銹鋼只有0.08 mm/a；但在80℃、72%硫酸溶液中，哈氏合金C的腐蝕速率降到了0.73 mm/a，316L不銹鋼上升到43.15 mm/a。通過(guò)用能量色譜儀（EDS）對(duì)哈氏合金在此混合酸溶液中的靜態(tài)掛片前后的化學(xué)成分進(jìn)行分析（見(jiàn)表3），發(fā)現(xiàn)哈氏合金中的元素Mo其含量在掛片后減少了42.9%。這個(gè)現(xiàn)象表明，混合酸在80℃時(shí)呈現(xiàn)很強(qiáng)的氧化性，哈氏合金在掛片過(guò)程中其表面的Mo發(fā)生了優(yōu)先溶解，所以含Mo元素的合金材料不適合在強(qiáng)氧化性介質(zhì)中使用。

表3　316L和Hastelloy C浸入酸溶液前后化學(xué)成分比較

表4　測(cè)試選用的金屬合金化學(xué)成分（%）

為了找到輸送溫度95℃以上、65%硫酸與4.5%硝酸的混合酸泵所適用的材料，采用掛件測(cè)試方法對(duì)十幾種耐硫酸腐蝕的材料進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試研究。選擇具有一定耐腐蝕性的材料做成試樣，并將各種材料試樣用鉭絲系在硝基苯裝置混合酸泵與入口閥之間的過(guò)濾器內(nèi)，放置2個(gè)月，然后取出來(lái)觀察和測(cè)量。進(jìn)行測(cè)試的材料有：聚四氟乙烯PTFE，糊狀擠出成型的管材；全氟烷氧基氟碳樹(shù)脂PFA，轉(zhuǎn)移成型片材；高硅鑄鐵、鉭合金和一些金屬合金材料。一些金屬合金的主要化學(xué)成分列于表4中。在這個(gè)試驗(yàn)中，一些金屬合金材料采用鍛造試樣代替鑄造試樣，這是因?yàn)檫@些材料的鑄造性能很差，只能在鍛造試樣上用堆焊或氧炔焊做成一個(gè)焊接區(qū)域。通過(guò)對(duì)試樣上焊接區(qū)域所表現(xiàn)出的性能來(lái)推斷材料鑄造級(jí)產(chǎn)品的性能。

測(cè)試的起始日期是2010年7月15日，9月18日取出試樣，測(cè)量后計(jì)算出各種材料的腐蝕速率，其結(jié)果見(jiàn)表5。試驗(yàn)結(jié)果表明：鎳鉻鉬合金Alloy 20、Durimet 20、Chlorimet DC3、Hastelloy C-2000和Lewmet L-44不適合作為該工況下混合酸泵的材料，而Hastelloy G-30、VDM 33表現(xiàn)稍好，高硅鑄鋼Silican Iron、鉭合金、PTFE和PFA表現(xiàn)出很好的耐腐蝕性能。

根據(jù)這個(gè)掛件測(cè)試結(jié)果，在該硝基苯裝置的操作工況下，與混合酸接觸的泵用材料可選用高硅鑄鐵、鉭合金、PTFE和PFA。在這次測(cè)試中，雖然鍛造合金G-30和合金VDM 33性能表現(xiàn)稍好，但用來(lái)制作泵殼有一定的難度，因?yàn)槠滂T造性能較差。

高硅鑄鐵表現(xiàn)出優(yōu)越的耐蝕性能是意料之中的，因?yàn)楦吖梃T鐵在0～100%的硫酸中比所有其它工程合金材料具有更好的耐蝕性。但是高硅鑄鐵脆而硬［2］，難以加工，只能鑄造；它的延展性能和抗熱沖擊性能都很差，在使用中受機(jī)械振動(dòng)或沖擊時(shí)較易開(kāi)裂，對(duì)溫度變化也很敏感，劇冷劇熱會(huì)開(kāi)裂損壞，所以在制造、安裝和使用中都要特別謹(jǐn)慎。因此從使用安全角度考慮，采用高硅鑄鐵鑄造的泵殼具有很大的風(fēng)險(xiǎn)。鉭與鉭合金是很好的耐硫酸腐蝕的材料，不過(guò)鉭稀有且昂貴，加工成本也較高，用鉭合金鑄造泵殼不現(xiàn)實(shí)。

近年來(lái)，聚四氟乙烯PTFE和全氟烷氧基氟碳樹(shù)脂PFA被作為耐蝕材料得到廣泛應(yīng)用，這些材料具有很好的耐酸堿腐蝕性能，PTFE在260℃以下、0～100%的硫酸中抗蝕性能都極好，常被用作輸送強(qiáng)酸與強(qiáng)堿管道的內(nèi)襯材料。在硝基苯生產(chǎn)裝置中，也使用了很多聚四氟乙烯膨脹節(jié)和內(nèi)襯管道，以及PFA內(nèi)襯的閥門(mén)。從檢修的情況可知，在現(xiàn)有操作工況下混合酸介質(zhì)對(duì)PTFE與PFA內(nèi)襯幾乎沒(méi)有腐蝕。

4　泵殼泄漏對(duì)策

65%硫酸和4.5%硝酸的混合酸在95℃以上時(shí)腐蝕性極強(qiáng)，只有少數(shù)幾種材料具有耐其腐蝕的性能，對(duì)于金屬及其合金來(lái)說(shuō)，也只有高硅鑄鐵、鉭及鉭合金和貴金屬金、鉑耐其腐蝕。合金20及在其基礎(chǔ)上改進(jìn)的合金雖具有一定的耐混合酸腐蝕的能力，但隨著溫度的升高，65%硫酸+4.5%硝酸的混合溶液對(duì)這些合金的腐蝕性增強(qiáng)，90～95℃是改進(jìn)的合金20耐混合酸腐蝕的臨界溫度，高于95℃的混合酸對(duì)此合金的腐蝕非常明顯。

表5　各種耐腐蝕材料在混合酸中掛件測(cè)試結(jié)果

國(guó)內(nèi)外有很多泵制造廠可以制造各類(lèi)耐腐蝕用泵，但用于絕熱硝化工藝生產(chǎn)硝基苯裝置輸送混合酸的金屬制泵以Friatec和ITT Goulds公司較強(qiáng)。Goulds耐腐蝕泵的泵殼所用材料主要是鑄造級(jí)的鐵鎳鉻基鉬銅合金1382，該合金是改良的ASTM A990 GRADE CN3MCu，其化學(xué)成分（見(jiàn)表6）與ASTM A990 GRADE CN3MCu要求相比具有更低的含碳量和含磷量，經(jīng)過(guò)高溫?zé)崽幚砗驼婵諢崽幚?，?duì)硫酸和還原性化學(xué)環(huán)境具有較好的抗蝕性。但在同類(lèi)裝置使用過(guò)程中仍有被腐蝕的現(xiàn)象。

表6　合金ASTM A990 GRADE CN3MCu和改良后的合金1382的化學(xué)成分（%）

從上述兩公司使用的泵殼材料化學(xué)成分可以推知：改進(jìn)合金20，通過(guò)微調(diào)材質(zhì)的化學(xué)成分，降低含碳量和其它雜質(zhì)含量來(lái)提高材料的耐腐蝕性能；但含碳量的降低，鑄造性能變差，這就需要金屬冶煉和鑄造技術(shù)的支持。從對(duì)泄漏泵殼失效分析可知，利用這種材料鑄造泵殼并非易事，存在的鑄造縮孔和大量金屬間析出相表明，要鑄造合格的泵殼，需要更高的鑄造技術(shù)水平，否則泵殼鑄造成品率很低，成本較高。材質(zhì)的可鑄造性能限制了泵殼的鑄造質(zhì)量，雖然這種材料的耐腐蝕性能較好，而較差的可鑄造性能增加了高質(zhì)量泵殼的制造難度。

非金屬材料制泵的耐腐蝕性能較好，是近幾年耐腐蝕用泵的發(fā)展方向之一，特別是氟塑料內(nèi)襯泵，具有較強(qiáng)的耐高溫性能，很適合在高溫強(qiáng)腐蝕環(huán)境中使用。氟塑料家族中PTFE和PFA可適用于260℃以下的不含氟化物的強(qiáng)酸和強(qiáng)堿介質(zhì)環(huán)境，其耐腐蝕能力很強(qiáng)［3］。經(jīng)過(guò)混合酸操作條件下的現(xiàn)場(chǎng)掛件測(cè)試表明，混合酸在95℃以上時(shí)對(duì)PTFE和PFA幾乎沒(méi)有腐蝕。但二者的機(jī)械性能較差，強(qiáng)度低，只能與金屬材料結(jié)合制造成氟塑料內(nèi)襯泵。作為內(nèi)襯氟塑料，其耐化學(xué)性能和耐滲透性能不但受接觸介質(zhì)的酸堿濃度、溫度、壓力的影響，而且與氟塑料品種、生產(chǎn)工藝和質(zhì)量、成型方法、內(nèi)襯的厚度等內(nèi)在的因素相關(guān)。硝酸隨著溫度的升高，能產(chǎn)生氧化氮NOx氣體，這種氣體容易滲透氟塑料；硫酸相較于硝酸對(duì)氟塑料的滲透性很弱。PTFE只能用等壓或模壓成型方法制造泵殼內(nèi)襯，其厚度不均勻，表面粗糙，滲透率較高。大多數(shù)制泵廠家或公司利用旋轉(zhuǎn)成型方法制作ETFE泵殼的內(nèi)襯。旋轉(zhuǎn)成型內(nèi)襯薄厚不均勻，具有較高的滲透性，且ETFE內(nèi)襯耐溫120℃，所以PTFE等壓成型和ETFE旋轉(zhuǎn)成型的內(nèi)襯制泵都不適合輸送混合酸。轉(zhuǎn)移成型的PFA內(nèi)襯同質(zhì)均勻［4］，表面光滑，滲透率低，且耐溫可達(dá)200℃，內(nèi)襯厚度在6 mm以上的PFA內(nèi)襯具有較好的抗?jié)B透能力。因此PFA內(nèi)襯泵不僅適用于硝基苯裝置輸送混合酸，也是高溫狀態(tài)下輸送強(qiáng)氧化性介質(zhì)用泵的一個(gè)好的選擇方向。

選用PFA內(nèi)襯泵替代金屬制泵是混合酸用泵的改造方向。經(jīng)過(guò)2011年技術(shù)探討和交流，最終采用Richter公司生產(chǎn)的PFA內(nèi)襯磁力泵MNK/F 125-80-200進(jìn)行測(cè)試。在2013年裝置大檢修期間對(duì)泵進(jìn)行拆檢，泵殼與葉輪的PFA內(nèi)襯表面沒(méi)有腐蝕痕跡，其它各部件都完好無(wú)損。該泵經(jīng)過(guò)兩年的生產(chǎn)運(yùn)行證明，轉(zhuǎn)移成型的PFA內(nèi)襯磁力泵適用于介質(zhì)組分為65%～68%硫酸、4.5%硝酸、30%左右水的混合物，其工作溫度可在95℃以上。

5　結(jié)語(yǔ)

總之，PFA內(nèi)襯磁力泵在硝基苯裝置的成功應(yīng)用，不但解決了泵殼泄漏的難題，降低了維護(hù)費(fèi)用，保證了裝置的生產(chǎn)安全，而且成功地突破了金屬泵對(duì)于絕熱硝化法生產(chǎn)硝基苯工藝技術(shù)的限制，完善了絕熱硝化法生產(chǎn)硝基苯的工藝技術(shù)。

［1］郭金彪，陳陣，王璐，等.少量硝酸對(duì)316L和Hastelloy C合金在循環(huán)廢酸中腐蝕機(jī)理的影響［J］.中國(guó)腐蝕與防護(hù)學(xué)報(bào)，2011，31（2）：121-124.

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Reason Analysis on Leakage of Mixed Acid Pump Case and Its Countermeasures

Jin Jianying

The mixed acid contained with 65wt%～68wt%sulfuric acid and 4.5wt%nitric acid is highly corrosive above 95℃so that the pump with excellent corrosion resistance is needed to transfer this kind of mixed acid.Based on the leakage analysis and the situ testing results of different corrosion-resistant materials，it's hard to select a proper material for the pump case.It's suggested that the pump lined with PFA is suitable to transfer the mixed acid under high temperature as well as the reagents with high oxidizability.

Mixed acid；Pump case；Reason of leakage；Corrosion-resistant materials；PFA lining；High temperature

TH 31

2015-05-04）

*晉劍英，男，1968年生，工程碩士，工程師。上海市，201507。