O Guia de Engenharia de Bomba de Polpa de Alto Cromo: Da Metalurgia à Manutenção

Uma Bomba De Polpa De Alto Cromo É uma bomba centrífuga de desgaste molhado peças fundidas a partir de ferro branco de cromo alto geralmente uma liga ASTM A53 Classe III Tipo A contendo 25-301TP3 T Cr mais uma matriz endurecida superior a 600 Brinell (aproximadamente HRC 58-62) Esta liga foi projetada especificamente para suportar a alimentação de ciclone altamente erosiva na indústria de mineração, a descarga de moinho altamente erosivo de plantas de processamento mineral, recifes de ouro, transporte de rejeitos, dragagem & pigging de cal de usina de energia que aniquilaria ferro dúctil ou peças de desgaste Ni-Hard 4 dentro de meses Este artigo vai muito além do hype de marketing: por que a metalurgia funciona, como cada mecanismo de desgaste erosivo ataca o aço, como detectar modos de falha, quando alto cromo perde para borracha ou cerâmica, e como uma curva de custo de cinco anos se parece.

O que faz uma bomba de lama “High Chrome”? A metalurgia por trás da ASTM A532 Classe III

Uma bomba de polpa com alto teor de cromo recebe esse nome porque o impulsor, a bucha de garganta e os revestimentos de revestimento são feitos de uma família especial de ferros brancos resistentes à abrasão que estão fundindo uma família específica de ferros brancos resistentes à abrasão pela ASTM A532/A532M que inclui:

• 1st Class-NC dureza do tipo 80 80, mais antiga liga, cromo us apenas cerca de 41TP3 T, limitado por, usado para aplicações de alto impacto e produção.
• Classe II (Cr), Dium-molibdênio a 12 a 20% (A, A).Mais dúctil que a Classe III, mas tem menos carbono nela.
• Classe III Tipo A 2-301 T Cr ferro branco de alto cromo 3T Cr. Isso geralmente é o que a indústria se refere como bomba de polpa de cromo alto.

O componente desta liga que gera trabalho útil é os principais carbonetos de cromo 7 separados, partículas inertes de (Cr, Fe), normalmente expressas como M7 C3, que a fase líquida esfria, antes do restante do ferro fundido Há indicações de difração de raios X revisadas por pares, no componente M7 C3 do ferro fundido branco com alto teor de cromo, de valores de dureza de aproximadamente 1.025 a 1.500 HV; os carbonetos secundários M23 C6 são de aproximadamente 800 HV, com a rara fase de carboneto M6 C sendo tão dura quanto 1.800 HV. Compreendendo partículas angulares, e formando cerca de 251TP3 T em volume da liga na Classe III Tipo A, os carbonetos estão contidos dentro de uma matriz austenítica, que pode após tratamento térmico, ser mais facilmente transformada em uma matriz martensítica.

Estrutura cru-como-fundida não é a estrutura de serviço As peças fundidas de bomba de polpa de alto cromo são submetidas a um tratamento térmico de desestablização, geralmente 950 a 1.050 graus Celsius para precipitar os carbonetos secundários da austenita e converter a maior parte da matriz em martensita no resfriamento Um temperamento subcrítico (cerca de 450 a 500 graus Celsius) para aliviar o estresse interno sem exame dos carbonetos duros Como uma peça acabada é produzida uma fundição em HRC 58 a 62 o comércio (indústria) abreviação de “hard suficiente para que o quartzo não vai arranhar uma maneira para a matriz mais macia”.”

Como a pasta abrasiva destrói o metal da bomba: três mecanismos de desgaste explicados

Uma bomba de polpa resistente ao desgaste não é à prova de desgaste O alto cromo prolonga a vida útil, retardando um conjunto de mecanismos físicos que ainda ocorrem em cada impacto e em cada passagem de cisalhamento A polpa corrói o metal da bomba através de 3 meios relacionados, e cada um varia de forma diferente com o volume de carboneto, a dureza da matriz e a forma da superfície molhada.

Como as partículas abrasivas corroem as superfícies da bomba de polpa?

A erosão em uma bomba de polpa está em conformidade com a forma geral teorizada pela primeira vez por Finnie e por pontos de ênfase posteriores, Amargo: taxa de desgaste escala para a energia cinética da partícula no impacto, vezes uma correção para o ângulo de impacto O alvo frágil duro, é claro, faz melhor em um ângulo de impacto raso (15 30), onde as partículas goivagem lascas em vez de crateras A face frontal típica de uma palheta impulsor é exatamente nesta faixa de ângulo, e é aí que o desgaste mais precoce aparece.

Três caminhos correm em paralelo:

1. Abrasão de goivagem Partículas angulares grossas (sobre - cerca de 2 mm) têm momento de partícula suficiente para arrancar uma trilha visível através da matriz Se a goiva passar através de uma banda de carboneto, o carboneto mantém a profundidade abaixo da superfície Se a goiva passar entre carbonetos, a matriz é cortada e um carboneto pode realmente cair inteiro.
2. Deslizando, ou três-boby, erosão Entre a face de trabalho do revestimento e a mortalha do impulsor, na diferença do garganta-anel e na língua do revestimento, as partículas pequenas são presas entre as duas superfícies paralelas A velocidade relativa em excesso de 25 m/seg não é incomum As partículas abraçam ambas as superfícies simultaneamente, que é a razão que aqueles dois locais têm um teste padrão de desgaste de 18 meses a 24 meses independentemente do material, composição ou dureza.
3. Erosão acelerada por corrosão Quando a química da pasta ataca a matriz (pense em drenagem de mina de baixo pH ou FGD carregado de cloreto), um filme passivo fino se desenvolve e, em seguida, é despojado pelo próximo impacto, então reforma Cada repetição levanta alguns micrômetros de metal Este é o efeito que faz com que a borracha pareça uma boa ideia no papel e o conceito australiano de uma alimentação de ciclone falhe na planta.

“É uma tempestade perfeita de abrasão constante, alta pressão e calor que faz com que os componentes da bomba se degradem rapidamente Com materiais típicos, as peças se desgastam como se estivessem sendo lixadas Primeiro há buracos, então basicamente é erodido a nada”.

Um equívoco é que a borracha sempre bate o metal na abrasão porque o elastômero realmente distorce sob impacto Em um concentrador de cobre alimentado com rejeitos de flotação de sólidos 181TP3 T em pH 9,2, uma bomba 4/3 com um revestimento de ferro fundido foi convertida em uma versão revestida de borracha por esse motivo Seis meses depois, a borracha foi cortada através de onde partículas de sílica de 3 mm impactaram a língua em um ângulo alto Um revestimento de cromo alto foi reinstalado e o local adotou um ciclo de troca de 12 meses A borracha vence quando as partículas são pequenas e redondas o suficiente para saltar; o cromo alto vence quando as partículas goivam.

O que a classificação HRC realmente significa para a vida útil da sua bomba de polpa

A dureza é um substituto elegante para uma questão mais insistente: a superfície de desgaste pode superar o mineral que também resultará?

As pastas de mineração raramente são uma moagem mono-mineral - elas consistem em um abrasivo dominante e um leito de solo generalizado Emparelhar o material de desgaste à combinação abrasivo-mineral selecionada é o cadinho da vida útil e o valor de dureza publicado é de importância secundária em um sentido absoluto.

Quartzo, encontrado com mais frequência em minério extraído, areia dragada e jateamento abrasivo; cai em Mohs 7 e entre cerca de 900 e 1.100 HV no Vickers. Garnet, em Mohs 7,5, está entre aproximadamente 1.100 e 1.300 HV. Alumina e seu primo corindo ultrapassam 9 Mohs, no Vickers 1.800 2.000 HV.

A gama compartilhada com quartzo e granada, 1025 a 1500, sobrepõe-se às aluminas rivais, cromadas, mas não o suficiente para ganhar uma borda contra minério dragado pesado em alumina Essa margem é precisamente o que faz da Classe III Tipo A o material padrão np1/em cobre, ouro, ferro e, claro, dragagem de areia e reafirma o fato de que a descarga de moagem de alumina ultrafina está intimamente alinhada com o mercado cerâmico e não com alto teor de cromo.

Em outras palavras: a pasta de moagem de alumina não está destruindo o impulsor Classe III Tipo A porque a liga é inferior, é porque o mineral/abrasivo dominante é superior Primeiro verifique os Mohs, segundo o HRC e terceiro o nome comercial do produto BBP desenvolveu um gráfico de comparação mineral-vida de desgaste para a maioria dos minerais extraídos.

Alto cromo versus materiais de desgaste alternativos: uma estrutura de decisão além da borracha e do Ni-Hard

Se EU estivesse procurando por uma bomba de polpa para uma mina, a maioria dos guias de seleção abortaria a busca nas três opções claras de “amarelo” alto cromo, Ni-Duro e borracha Mas deixa você “money” na mesa se o perfil da polpa deriva para qualquer extremo Mostrado abaixo é uma recomendação “condicional” que adicionaria revestimento cerâmico, WC-Co cermet e duplex inoxidável como “nominal” escolhas quatro, cinco e seis para nichos particulares.

Quando você deve escolher bombas de polpa revestidas de cerâmica em vez de cromo alto?

O cruzamento ocorre a maior parte da dureza abrasiva do carboneto de cromo é atravessada pela dureza dos rejeitos sendo processados (se o abrasivo dominante foi acelerado em uma descarga de retrind com partículas de Mohs 8.5-9 ou se rejeitos ricos em alumina, processo de areia de zircão ou descarga de regrind é reprocessamento 8.5-9 partículas ou, assim, os carbonetos de cromo serão usados aproximadamente na mesma taxa que a matriz Forros cerâmicos (zirconia de cerâmica) agughened alumina ou alumina pura (são em HV 1,500-2,000 e retoma o equilíbrio de volta a favor da bomba As desvantagens desta solução são fratura frágil do componente sinterizado deve impacto de tubo sobre ele, custo unitário significativamente maior 2-4 vezes o componente cromo alto comparável (e) e lead-times significativamente mais longos.

Padrão de instalação de campo típico é cerâmica onde o grão é mais fino e mais duro e alto cromo de lá, fora do tubo, até o melhor resíduo de grão médio mais grosso Geralmente dentro do mesmo circuito.

Nos casos em que aparece sua mineralogia de elevação de pH, flutuação de sólidos ou sólidos sazonais, o perfil de pasta fluida é baseado no uso do BBP ferramenta seletora de material cromado alto, que combina a química da pasta com uma lista de materiais de desgaste potenciais Para comparações centradas na borracha, consulte o linha de bombas de polpa revestidas de borracha.

Modos comuns de falha da bomba de polpa com alto teor de cromo: diagnóstico a partir de padrões de desgaste

Geralmente se uma bomba de polpa de alto cromo falhar em serviço, ela deixará uma trilha visível na geometria do desgaste A interpretação dessa trilha permitirá concluir se a causa é o material, a hidráulica, a química ou o operador Cinco dessas trilhas são responsáveis por uma enorme porcentagem de ‘paralisações imprevistas’.

Goivagem de ponta de palheta

Assinatura:45' erosão recortada no terço externo de cada palheta até que fique um pouco mais profundo o sudário; causa raiz - é tipicamente sólidos de tamanho excessivo, grande do que o tamanho de passagem publicado para a bomba ou uma mudança de passo na densidade de alimentação que aumentou o momento da partícula Ação corretiva: à frente da bomba - verifique sua tela de alimentação e densidade de subfluxo do ciclone - não uma atualização de material.

Bucha de garganta e lavagem da língua do revestimento

Assinatura: um padrão de desgaste em forma de sino nos contornos das pás onde o fluxo de partículas reacelera além da velocidade projetada (geralmente localizada na posição de 5 a 7 horas em uma voluta horizontal) Razão A causa raiz é uma mudança de ponto de serviço para o à direita do melhor ponto de eficiência que aumenta a velocidade da ponta e as velocidades de folga Em um invólucro da série BBP AM, isso geralmente é evidenciado pelo desgaste acelerado da bucha da garganta antes do impulsor.

Pite do forro de sucção sem cicatrizes de abrasão

Assinatura: crateras em forma de goiva concentradas perto do olho, falta de sulcos direcionais Isto é cavitação, não abrasão (a pasta fluida em pontos de baixa pressão de vapor) e as bolhas em colapso atingiram o metal (acelerando o desgaste).Hidráulica correta: aumentar o NPSH disponível, diminuir o elevador de sucção, acelerar a bomba, dimensionar demais a tubulação de sucção, não perseguir uma atualização metalúrgica.

O cromo alto é mais à prova de cavitação do que o ferro fundido, mas nenhum material de desgaste é à prova de cavitação indefinidamente.

Vazamento de vedação de glândula com desgaste axial da luva do eixo

Placa de identificação: marcas de desgaste de estrias axiais na luva do eixo, o empacotamento foi comprimido assimetricamente, o fluxo de água de descarga muito menor do que a placa de identificação Na verdade, a causa raiz foi a pressão da água de descarga muito baixa para manter a lama longe da caixa de enchimento. Uma anamolia da bomba de lama de cal FGD frequentemente encontrada em campo é o desgaste prematuro da glândula“ à medida que o suprimento de água de descarga é bloqueado.

Amolecimento da matriz após exposição a altas temperaturas

Assinatura:.O valor de dureza de Brinell degrada 5 a 8 pontos do valor asshipped sem desgaste visível ao olho nu Causa raiz mais provável: um evento subcrítico do temperamento em que a carcaça foi tratada termicamente acima de 500 C bastante longo para registrar um começo da transformação da matriz do carboneto do toa do martensite-plus: o incidente do fogo, reparo da soldadura no campo, ruptura que perturba o processo As peças afetadas não podem ser re-endurecidas no campo deve ser descartado.

Quando as peças de desgaste chegam ao fim da vida útil, as BBP's inventário de peças de desgaste da bomba de polpa mantém impulsores, buchas de garganta, revestimentos de revestimento e mangas de eixo prontos para envio, e o ferramenta de decisão de material de revestimento ajuda a decidir se reordenar a mesma especificação ou atualizar.

Melhores práticas operacionais: ampliando a vida útil em lamas de alta densidade

A maioria das falhas de bombas de polpa para serviços pesados são evitáveis com um pequeno conjunto de práticas operacionais que não custam quase nada para serem implementadas Uma bomba que é preparada corretamente, iniciada em água limpa, comissionada contra uma linha de base de vibração e re-torquida dentro do cronograma funcionará de 30 a 50 por cento mais do que a mesma bomba instalada pelo livro, mas operada sem disciplina.

Como você prepara uma bomba de polpa com alto teor de cromo?

Uma barra horizontal não autoescorvante O corpo da bomba e a linha de sucção devem ser preenchidos com líquido antes da inicialização da bomba de polpa normalmente é água limpa, não o processo Sequência da válvula de descarga, abrir a válvula de sucção, encher a voluta através da conexão de escorva até que o líquido transborde a válvula de liberação de ar, fechar a liberação de ar, ligar o motor a velocidade reduzida se a unidade permitir, rampa para projetar RPM ao longo de 30 segundos e, em seguida, abrir gradualmente a descarga para o serviço de projeto Para locais remotos sem água limpa, as câmaras de escorva do lado da sucção são alternativas viáveis, mas o primeiro princípio é válido: os sólidos nunca devem entrar em um invólucro seco.

Um bombeamento inicial de 30 minutos com água limpa oferece a oportunidade de registrar a tendência da temperatura ambiente, para verificar a pressão sem gás da linha de drenagem da glândula (geralmente 0,35 a 0,5 bar acima da pressão de drenagem do fornecimento de sucção) e, em seguida, para estabelecer uma linha de base assinatura de vibração.

Margem NPSH para serviço de chorume

NPSH exigência na curva do fabricante assume água limpa Para alta densidade, adicionar uma correcção de lama prática típica da indústria vê 0,5 a 1,5 metros de margem NPSH por unidade de gravidade específica acima da água Uma pasta no SG 1,4 bombeamento para um 4 metros publicado NPSH_r deve ter pelo menos 5 a 6 metros disponíveis tubulação de sucção subdimensionada e uma geometria de cárter apertado são os culpados usuais quando um local reivindica cavitação “unexplicada em uma bomba que testou fino na fábrica.

Programação de retorque para revestimentos de juntas cônicas

O encaixamento cônico em forros da série AM depende do ajuste de interferência mantido por parafusos passantes. Por 100 horas de serviço, retorque para OEM spec 2000, o acoplamento de interferência fica um pouco mais forte e relaxa na quebra. Um segundo retorque em 500 horas captura qualquer relaxamento lento, a migração do forro produz desgaste por lacunas. O ajuste externo do impulsor, um recurso nas estruturas BBP AM, permite que a folga frontal seja reajustada sem desmontagem; acompanhe as curvas de ajuste para que o alinhamento do rolamento possa ser monitorado separadamente.

Monitoramento de pH e pontos de inflexão de nível de material

Classe III Tipo A 27 por cento Cr aço inoxidável executa bem a cerca de pH 4,5 em serviço contínuo Acima disso, a matriz experimenta uma dissolução passivante entre carbonetos, daí porque A49 a 30 por cento Cr está disponível para drenagem ácido-mina e sistemas FGD que podem mergulhar abaixo de pH 4 Se a química do processo tendências ácidas sazonalmente, registro pH na sucção da bomba trimestral é menos caro do que um desgaste-partes prematura mudar-out.

Para questões de dimensionamento, o BBP ferramenta de dimensionamento de bomba de polpa de alto cromo solicita entrada no ponto de serviço e retorna quadros AM candidatos.

Custo total de propriedade: a matemática do ciclo de vida para bombas de polpa com alto teor de cromo

Uma bomba de polpa de alto cromo é inicialmente mais cara do que um equivalente de ferro dúctil, mas significativamente menos ao longo de cinco anos Uma curva TCO é onde o argumento de aquisição é ganho ou perdido Três fatores dominam o cálculo: com que frequência a bomba é substituída, o custo das peças para cada mudança e os benefícios de produção do tempo de inatividade para cada mudança.

O trabalho de previsão de desgaste de componentes de bomba de polpa revisado por pares da Sellgren (TexasAM, 2005) e acompanhamentos acadêmicos concordam: seu custo de ciclo de vida será impulsionado pela manutenção e tempo de inatividade induzido, não por peças Uma maneira prática muito útil de dividir de onde virão seus custos projetados é o valor de tempo de inatividade de 70%, 15% de peças, 15% de mão de obra, um refinamento útil do valor de custo de ciclo de vida de 70% que acaba rotulando o ‘custo’ às vezes três vezes, primeiro em partes e segundo em mão de obra.

Esses números são representativos do serviço de alimentação de ciclone de tamanho médio (4/3 a 8/6 quadros) Esse padrão generaliza: em baixo valor de tempo de inatividade, ferro dúctil para Ni-Difícil para alto cromo é a progressão lógica porque o custo das peças domina Em alto valor de tempo de inatividade (cerca de $2.400 por hora e acima, típico de operações contínuas de concentradores), cerâmica e alto cromo convergem porque o tempo de inatividade economizado supera o custo de peças mais alto Para a maioria dos locais de mineração em $500 a $1.500 por hora de valor de inatividade, o alto cromo Classe III Tipo A é o vencedor absoluto.

Para benchmarks específicos de mineração que levam em consideração a dureza do minério, a densidade de alimentação do ciclone e as taxas de mão de obra do local, consulte o comparação de TCO específico para mineração ferramenta.

Perguntas frequentes