Phục hồi sửa chữa cánh bơm ngành giấy và bao bì

Trong ngành giấy và bao bì, cánh bơm là chi tiết làm việc trong môi trường có tính mài mòn và xâm thực rất phức tạp. Hỗn hợp bột giấy, hạt độn khoáng, phụ gia, hóa chất xử lý và dòng lưu chất tốc độ cao liên tục tác động lên bề mặt cánh bơm, đặc biệt tại mép cánh, vùng hút và khu vực thay đổi dòng chảy. Sau thời gian vận hành, bề mặt bắt đầu xuất hiện hiện tượng bào mòn, rỗ xâm thực, giảm chiều dày cánh và mất biên dạng thủy lực ban đầu.

Điểm nguy hiểm của dạng hư hỏng này nằm ở chỗ hiệu suất bơm thường giảm dần theo thời gian chứ không hỏng đột ngột. Khi biên dạng cánh thay đổi, dòng chảy trong buồng bơm bắt đầu mất ổn định, lưu lượng giảm, rung động tăng và tiêu hao điện năng cao hơn. Với các dây chuyền giấy vận hành liên tục, chỉ cần hiệu suất bơm suy giảm cũng có thể ảnh hưởng trực tiếp đến toàn bộ quá trình tuần hoàn bột giấy và ổn định sản xuất.

Vì sao cánh bơm trong ngành giấy và bao bì mòn rất nhanh?

Về bản chất cơ học bề mặt chịu ma sát, cánh bơm làm việc trong môi trường có nhiều cơ chế phá hủy diễn ra đồng thời chứ không chỉ đơn thuần là ma sát cơ học thông thường.

Trong dòng huyền phù bột giấy luôn tồn tại các hạt cứng như silica, bột đá, khoáng độn hoặc tạp chất chưa phân tán hoàn toàn. Khi lưu chất chuyển động với vận tốc cao qua mép cánh bơm, các hạt này liên tục va quét lên bề mặt kim loại, tạo nên hiện tượng mài mòn do hạt cứng. Đồng thời, tại các vùng áp suất biến thiên mạnh, hiện tượng xâm thực khí thực cũng xuất hiện dưới dạng các bong bóng vi mô vỡ liên tục trên bề mặt kim loại, gây rỗ và bóc tách vật liệu theo thời gian.

Ở nhiều cánh bơm làm việc lâu năm, tốc độ hư hỏng thường tăng rất nhanh tại các vị trí chuyển tiếp hình học, mép cánh hoặc vùng chịu nhiễu động dòng chảy mạnh. Khi lớp bề mặt bắt đầu bị phá hủy, dòng lưu chất càng trở nên rối hơn, từ đó tiếp tục gia tăng tốc độ ăn mòn và bào mòn cục bộ.

Nếu chỉ sử dụng thép không gỉ thông thường hoặc mạ crom cứng truyền thống, bề mặt thường khó duy trì độ ổn định lâu dài trong môi trường làm việc khắc nghiệt này. Sau một thời gian vận hành, cánh bơm có thể xuất hiện rỗ xâm thực, mòn mép cánh, xước bề mặt hoặc giảm chiều dày làm việc, kéo theo sự suy giảm hiệu suất thủy lực của toàn bộ hệ thống bơm.

Công nghệ phun phủ HVOF hợp kim trong phục hồi cánh bơm

Thay vì thay mới hoàn toàn các cụm cánh bơm kích thước lớn hoặc thiết bị nhập khẩu có giá trị cao, nhiều doanh nghiệp hiện nay lựa chọn giải pháp phục hồi bằng công nghệ phun phủ HVOF để khôi phục kích thước và tăng tuổi thọ vận hành. Chỉ có tốc độ siêu thanh của công nghệ HVOF mới tạo ra lớp phủ đặc chắc, độ xốp dưới 1%, lực bám dính trên 70 MPa để chống lại xâm thực bọt khí. 

Khác với phương pháp hàn đắp truyền thống thường để lại vùng ảnh hưởng nhiệt lớn gây biến dạng cong vênh cánh, công nghệ phun phủ HVOF hoạt động theo cơ chế động năng. Các hạt bột hợp kim được gia nhiệt trong dòng khí cháy siêu thanh, đạt vận tốc lên tới hơn 1.600 m/s trước khi va đập và găm chặt vào bề mặt nền. Nhiệt độ truyền vào chi tiết cực thấp dưới 120℃ , giúp loại bỏ hoàn toàn nguy cơ biến dạng hình học thủy lực và giữ nguyên cấu trúc luyện kim nguyên bản của cốt cánh bơm. Đối với cánh bơm ngành giấy, lớp phủ hệ Tungsten Carbide thường được ưu tiên lựa chọn. Cấu trúc tổ chức của lớp phủ này là các hạt cacbit siêu cứng được bao bọc trong nền liên kết dai dẻo của Coban và Crom. Sự phối hợp này tạo ra một “ma trận” có độ đặc chắc tuyệt đối (độ xốp dưới 1%), ngăn chặn không cho các bọt khí xâm thực tấn công sâu vào lớp nền, đồng thời tạo ra độ cứng bề mặt lên tới trên 1000 HV (tương đương > 70 HRC) – mức độ chịu cào xước vượt trội so với mọi loại thép không gỉ phổ thông.

Đối với các chi tiết dạng cánh bơm, đây là yếu tố rất quan trọng vì hình dạng thủy lực và độ cân bằng động ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất làm việc. Nếu chi tiết bị biến dạng sau sửa chữa, dòng chảy trong bơm sẽ mất ổn định và phát sinh rung động lớn khi vận hành tốc độ cao.

Trong thực tế, các hệ vật liệu hợp kim chứa cacbit hoặc hợp kim chống xâm thực thường được lựa chọn để tăng khả năng kháng mài mòn và chống phá hủy bề mặt. Khi lớp phủ được kiểm soát đúng kỹ thuật, cấu trúc lớp phủ sẽ đạt độ đặc chắc cao, giảm độ rỗ và nâng cao khả năng chống bóc tách trong môi trường lưu chất tốc độ lớn.

Kết luận

Đầu tư phục hồi cánh bơm bằng công nghệ phun phủ hợp kim HVOF không đơn thuần là một giải pháp sửa chữa tạm thời, mà là tư duy tối ưu chi phí bảo trì hiện đại. Thay vì phải chờ đợi nhiều tháng để nhập khẩu cụm cánh mới với chi phí đắt đỏ, doanh nghiệp hoàn toàn có thể chủ động tái sinh vùng bề mặt hư hỏng ngay tại Việt Nam. Khi quy trình xử lý bề mặt, lựa chọn vật liệu phủ và gia công hoàn thiện được thực hiện đúng tiêu chuẩn, cánh bơm sau phục hồi không chỉ khôi phục nguyên trạng hình học thủy lực mà còn mang lại tuổi thọ vận hành vượt trội so với vật liệu gốc.

Quan trọng hơn, khi quy trình xử lý bề mặt, lựa chọn vật liệu phủ và gia công hoàn thiện được thực hiện đúng kỹ thuật, tuổi thọ sau phục hồi hoàn toàn có thể đáp ứng yêu cầu vận hành tải nặng trong môi trường lưu chất có tính mài mòn và xâm thực cao.