“长时间的在温度180℃时的实际使用测试和试验室测试告诉人们：我们的PFA-P材料在防渗透性能方面比Rein-PFA要好得多，将渗透量减小了一半。尤其是在高温工作环境中的防渗透效果更好。”——Richter公司的市场部负责人Manfred Kluge先生

PROCESS杂志的记者在本年度的ACHEMA展会上，发现了几种非常吸引人的、利用非金属材料制造的化工泵和管道附件。其主要原材料是塑料、陶瓷和一些“进口产品”。

在化工企业中有没有适合于化工泵和化工管道附件的最佳材料?什么是针对各种不同性质的化工介质的最佳选择？这是很难回答的问题。设计师们常常根据实际工作的需要，设计出符合特定功能化工泵所需的最佳材料，例如：与化工介质相互接触的塑料表面涂层材料；金属的保护层材料；陶瓷的滑动密封材料和轴承材料；以及为了改善塑料材料的机械性能和耐热性能在塑料中添加纤维材料，例如为了避免室温冷流（室温条件下，在压力作用下产生的塑性变形），在PTFE聚四氟乙烯材料中添加碳纤维、玻璃纤维和合成纤维等等。

耐渗透的表面防护材料

从1980年开始，利用热塑性塑料PFA高氟塑料制成的管道表面防护层就成为高合金金属材料的替代品，经常被用于制造化工泵、化工管道配件、管道调节阀和化工容器等等。据Richter公司报道：PFA是PTFE经压力和硫化烧结而成的材料，是一种有着广泛用途的四氟乙烯与全氟丙基乙烯基醚的共聚物。它有着非常致密的分子晶格，在壁厚相同时，具有比PTFE更好的耐渗透性能；其化学稳定性和热稳定性与PTFE相同。

“C. Pro 是我们第一个利用高性能塑料材料制造的化工泵系列产品。我们想利用这种化工泵开辟新的市场，在那些化工介质中含有不同化学成分、希望无脉动的、经济高效的传送化工介质、进行定量输送的领域中开辟新的市场。”——Netzsch公司的生产负责人Johann Kreidl博士、工程师

当然，只使用了纯PFA材料Rein-PFA的防渗层即使是壁厚达到了63mm时也常常无法满足要求，不能阻挡如氯、溴或者氟化物等非常易于扩散的介质，无法达到令人满意的防渗透效果。而利用Compound PFA-P（这里的字母P表示的是渗透Permeation），一种只经过了热塑性处理的PFA变型材料，则在耐化学腐蚀性能和工作温度200℃时有着更高的耐渗透阻隔能力（参见左图）。在试验室和实践中的长期试验表明：在各种化工生产领域中Richter公司生产的PFA-P在防渗透性能方面比Rein-PFA好的多，渗透量可减小一半。尤其值得一提的是在高温环境条件下的工作效果最好。

挤出泵的塑料材料

Netzsch公司适合于污水处理和化工生产中定量输送的新一代挤出式螺杆泵C. Pro的输出流量高达1000L/h，工作时的挤出压力最高达18bar，但是整个挤出泵只用了6个高强度、耐腐蚀、耐高温的塑料零件。据生产厂家介绍：模块式的设计结构和明显减少的组成部件，使该泵具有很好的维护保养性能。其中的关键是新型的iFD定子。缩写iFD的原文是“Integrated Flexible Duo”，表示的是“整体的灵活性”，也表示了与热塑性定子的区别。热塑性定子是插入到管道外壳中的，在连接压力进口部件时压入泵壳，构成一个整体。在更换这种化工泵的定子时，流程工业企业不仅节约了时间，同时节省了大量的排污费用。因为拆卸下来的只是定子，没有泵壳；拆卸的同时也完成了金属与塑料的分类。Almatec公司认为：摆动式工作的化工泵（隔膜泵或者柱塞泵），因为泵的材料受到非常高的交变载荷，所以对所用零部件材料的要求有所不同。与旋转式的化工泵相比，例如与启动时负载逐渐增加、然后保持稳定的叶片泵相比，摆动式工作的化工泵在每一个输送过程中，在其吸入腔的最大、最小负载之间都有一个滞后的压力存在。Almatec公司坚信：在这种情况下利用坚实的塑料实体比喷涂塑料涂层的零件更好。作为每一个具体的零件，人们可以按照其所需的壁厚进行设计。塑料实体零件的加工在现代化的CNC数控技术中可以得到比压注塑料件更加严格的制造公差（而这些加工误差必须由化工泵中与之相邻的连接来补偿，例如张力带、密封圈等等）。所受到的外力完全可以自己“消化”，无需其他增加件的帮助（金属增加件往往是锈蚀的根源）。

陶瓷，设计时应注意其特点

Friatec公司认为：在高性能化工泵零件中可采用陶瓷材料，因为陶瓷材料的一些特性优越于金属材料。其中，最重要的是陶瓷材料异常高的硬度，在磨损很小的情况下具有很好的滑动磨损性能。此外，陶瓷材料具有极高的耐热性能和极好的耐腐蚀性能，可承受最高至1800℃的高温。

在化工泵的制造中，陶瓷材料主要用于制造滑动轴承和滑动轴承密封件。无滴漏的高密封性化工泵也可以利用高级陶瓷材料来制造。在利用陶瓷材料制造化工泵零部件时，实际上是利用了陶瓷不会磁化，在旋转磁场中不会出现涡流的特性。

柱塞式化工泵是陶瓷材料的另一个应用领域。在采用了陶瓷材料后，可以将小型柱塞式化工泵的使用寿命和维护保养周期延长。当用柱塞泵来输送食品、医药产品或者其他半流体的介质时，无密封件的柱塞泵有着独特的优点。可制造的陶瓷柱塞的最大直径为10mm，其公差在几微米内，与柱塞孔有着极佳的滑动配合。这样的柱塞可实现无间隙运动，利用热碱水即可干净彻底的对泵的内部进行清洗。

在这种柱塞式化工泵中，当然也有很小的弹簧支撑盘。利用原来的金属材料制造一比一大小的弹簧支撑盘是不可行的。每一种材料都有着自己的特殊性能，在使用设计时都必须注意。陶瓷材料设计的注意事项较少，设计陶瓷材料的零件相比设计金属材料的零件要简单一些。

进口产品：中性铸铁和石墨

据生产厂家Düchting-Pumpen公司介绍：碳化硅与环氧树脂混合浇铸材料SICcast（又称中性铸铁）的耐磨性能超过了高合金的铬钢和合金钢四倍之多。同时与价格昂贵的高合金材料相比，其抗化学腐蚀的性能也提高了四倍之多而且重量较轻。即使在经常发生故障的极限工况下，这种材料的使用周期费用也将明显的减少。

ROWA-Pumpen是SICcast材料的一种，可用于特种化工企业，尤其是颜料工业企业。生产时，它处于TiO2与Fe2O3之间的状态，既有白色的成品也有黑色的成品。令流程设备运行企业信服的是：它具有比塑料泵、高性能不锈钢泵和Ni-Cr-Mo合金材料泵更高的使用寿命。利用具有喷漆性能的SIC-中性铸铁（SIConit）使得已经磨损的金属工件表面或者类似材料的零件再次获得新生。

来自Carbon地区的SGL公司也推出了一种适合于制造化工泵的类似材料：Mag Diabon。所有与产品介质接触的化工泵零件表面都可涂覆一层这种Diabon碳层。这种带有磁力驱动的化工泵非常适合于输送高毒性的介质，尤其是腐蚀性强的介质。这种碳涂层化工泵的最大优点是：在工作温度高达200℃时同样不会影响其极高的尺寸精度。

小结

塑料可以战胜腐蚀性的化工介质，但是在工作温度较高时塑料会变软。在这种情况下，金属材料是很好的选择，但是它对酸、碱的耐腐蚀性较差。陶瓷材料虽然能够很好的抵抗腐蚀性介质，具有足够的硬度和强度，但是因其太脆，不能承受冲击载荷。不过，不要担心，我们拥有可靠的工程师，为化工企业中使用的化工泵和管道配件选择合适的材料是经验丰富的工程师们义不容辞的责任。