ข้อสรุปสำคัญ
1.บุชชิ่งคาร์บอนกราไฟต์ที่อัดซึมด้วย PTFE ในน้ำทะเลที่ความดัน 5.0 MPa และรอบหมุน 1,480 รอบต่อนาที มักมีการสึกหรอประมาณ 0.005 มม./ปี ซึ่งต่ำกว่าชนิดโลหะผสมทองแดงประมาณหนึ่งระดับ
2.บุชชิ่งทองเหลืองอะลูมิเนียมในสภาพการใช้งานเดียวกันมีการสึกหรอเร็วกว่าแบบอัดซึม PTFE ประมาณ 6 เท่า
3.อัตราการเติม PTFE ≥94% รูพรุนเปิดลดลงจาก 15.2% เหลือ 0.6% การซึมน้ำทะเลต่ำกว่า 1.2×10⁻⁸ ซม./วินาที — ไม่มีความเสี่ยงการกัดกร่อนแบบรูพรุนจากคลอไรด์
4.ปลอกสเตนเลสสตีลดูเพล็กซ์ 2205 มีค่า PREN = 42.5 อัตราการกัดกร่อนรายปีต่ำกว่า 0.002 มม. ในน้ำทะเลที่ 55°C / 19,000 ppm Cl⁻ เทียบกับ 316L ที่ 0.037 มม.
5.การติดตั้งทดแทนมักลดความถี่การเปลี่ยนบุชชิ่งเหลือปีละครั้งหรือน้อยกว่า
6.หลังอัปเกรด ปริมาณ Cu²⁺ ในน้ำป้อน RO ลดจาก 28 ppb เหลือต่ำกว่า 1 ppb; อัตราการลดทอนฟลักซ์เมมเบรนลดจาก 11.3%/ปี เหลือ 5.8%/ปี
1. ปัญหาของบุชชิ่งปั๊มแรงดันสูงในระบบ RO การผลิตน้ำจืดจากน้ำทะเล
เทคโนโลยี RO ครอบคลุมความจุการผลิตน้ำจืดทั่วโลกมากกว่า 65% ปั๊มแรงดันสูง RO ที่ปล่อยน้ำที่ 5.0–7.0 MPa สภาพการใช้งานบุชชิ่งรุนแรง: Cl⁻ 18,000–20,000 ppm, ทราย <50 ppm, ความต่างความดัน ΔP 4.5–5.5 MPa ให้ค่า PV 2.5–3.5 MPa·ม./วินาที
การสำรวจของ Huahao Sealing ในปี 2024 จากโรงงาน 21 แห่ง:
| ระบบ | อายุเฉลี่ย (เดือน) | ความเสียหายหลัก |
|---|---|---|
| ทองแดงดีบุก ZCuSn10Pb1 | 2.3 | การกัดกร่อน-สึกหรอ 72% |
| ทองเหลืองอะลูมิเนียม CuZn35Al2FeMn | 3.1 | การละลายสังกะสี 65% |
| 316L + บุชชิ่ง PTFE | 4.8 | การไหลเย็นของ PTFE 41% |
| กราไฟต์อัดซึมเรซินมาตรฐาน | 6.7 | การบวมจากน้ำในรูพรุน 48% |
ปัญหาที่ร้ายแรงที่สุด: การละลายทองแดง 15–45 ppb Cu²⁺ ทำให้ประสิทธิภาพการปฏิเสธเกลือของเมมเบรน RO ลดลง 3–5% ภายใน 3 เดือน เมื่อ Cu²⁺ เกิน 10 ppb
2. การออกแบบวัสดุบุชชิ่งคาร์บอนกราไฟต์อัดซึม PTFE
2.1 โครงสร้างคาร์บอน
คาร์บอนน้ำมันปิโตรเลียมเม็ดละเอียด: เม็ดคาร์บอน ≤8 μm จากถ่านที่ผ่านการเผา, พิทช์ปรับปรุง + การเสริมกราฟีน, การซินเตอร์ที่ 1,250°C + การทำให้เป็นแกรไฟต์ที่ 2,800°C คุณสมบัติ: ความหนาแน่น 1.72 ก./ซม.³, รูพรุนเปิด 15.2%, Shore 82, ความต้านทานแรงอัด 215 MPa, ความต้านทานแรงดัด 78 MPa
2.2 วงจรการอัดซึม-ซินเตอร์สามขั้นตอน
| ขั้นตอน | พารามิเตอร์ | อัตราการเติม |
|---|---|---|
| อัดซึมสุญญากาศ + ซินเตอร์ครั้งที่ 1 | PTFE 60%, ความดัน 12 MPa, 380°C × 4 ชม. | ~65% |
| อัดซึมสุญญากาศ + ซินเตอร์ครั้งที่ 2 | PTFE 40% + ซิเลน, 370°C × 3 ชม. | ~88% |
| อัดซึมแรงดัน + ซินเตอร์ครั้งที่ 3 | PTFE 25%, ความดัน 18 MPa, 365°C × 2 ชม. | ≥94% |
การตรวจสอบ: รูพรุนเปิด 0.6%, การดูดซึมน้ำเดือด 200 ชม. 0.12%, การทดสอบตารางตัด 0, การซึมผ่านที่ 6.5 MPa × 24 ชม. ต่ำกว่า 1.2×10⁻⁸ ซม./วินาที
2.3 การทดสอบคู่ผิวสัมผัส (น้ำทะเล, 5 MPa × 2.5 ม./วินาที, 500 ชม.)
| วัสดุคู่สัมผัส | การสึกหรอของกราไฟต์อัดซึม PTFE (มม./1000 ชม.) | การสึกหรอของคู่สัมผัส | ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน μ |
|---|---|---|---|
| 2205 DSS (Ra 0.2) | 0.0062 | 0.0018 | 0.052 |
| 2507 Super DSS | 0.0058 | 0.0014 | 0.055 |
| 316L | 0.0091 | 0.0145 | 0.068 |
| Hastelloy C-276 | 0.0053 | 0.0012 | 0.049 |
คำแนะนำ: กราไฟต์อัดซึม PTFE + 2205 เหมาะสมที่สุดทั้งด้านต้นทุนและประสิทธิภาพ
3. การปรับปรุงพื้นผิวปลอก 2205 DSS
การทำให้เป็นนาโนคริสตัลด้วย UNSM: ชั้นนาโนเกรนลึก 20 μm (<50 nm), ความแข็ง HV280→HV480, ความเค้นตกค้างแบบกด -650 MPa, Ra 0.2→0.08 μm
การเคลือบ DLC ผสม W (2–3 μm): ความแข็ง HV2200, ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานแห้ง μ=0.08, การทดสอบรอยขีดข่วน Lc=68 N, หลังแช่น้ำทะเล 1,000 ชม. Lc=62 N
4. ข้อควรระวังในการติดตั้งทดแทน
- ตรวจสอบความพอดีแบบรบกวนและอุณหภูมิการหดตัวเทียบกับตัวเรือนสเตนเลสดูเพล็กซ์
- ตรวจสอบแรงกดหน้าสัมผัสและแรงสปริงเทียบกับค่า PV ที่อนุญาตของกราไฟต์อัดซึม PTFE
- เฝ้าระวังการรั่วซึมและอุณหภูมิบุชชิ่งในช่วงเริ่มใช้งาน จากนั้นบันทึกไว้ในการตรวจสอบประจำ
- กำหนดช่วงเวลาการเปลี่ยนตามชั่วโมงการทำงานและการวัดการสึกหรอ
5. ขอบเขตการใช้งาน
| บริการ | เงื่อนไข | คำแนะนำ | อายุการใช้งาน |
|---|---|---|---|
| RO HP 5–8 MPa | Cl⁻ ≤22,000 ppm, T ≤45°C | PTFE-graphite+2205+DLC | >10 ปี |
| RO HP 5–8 MPa | T 45–60°C | PTFE-graphite+2507+DLC | >10 ปี |
| การดูดน้ำทะเล | Cl⁻ ≤20,000 ppm | PTFE-graphite+2205 | 8–10 ปี |
| การระบายเกลือ | Cl⁻ ≤40,000 ppm | PTFE-graphite+2507 | 6–8 ปี |
บุชชิ่งคาร์บอนกราไฟต์ที่ผ่านการอัดซึมด้วย PTFE พร้อมปลอกเหล็กดูเพล็กซ์เป็นตัวเลือกที่ได้รับการยอมรับสำหรับปั๊มความดันสูงในระบบน้ำทะเลน้ำจืด (desalination).