Les pompes industrielles fonctionnent souvent dans des environnements difficiles, manipulant des fluides corrosifs et confrontées à des conditions difficiles. Le bronze d'aluminium est devenu un matériau privilégié pour les corps de pompes en raison de sa résistance exceptionnelle à la corrosion. Cet article analyse les performances de résistance à la corrosion du bronze d'aluminium dans les corps de pompes industrielles.
Composition du bronze d'aluminium utilisé dans les corps de pompe
Les qualités de bronze d'aluminium les plus couramment utilisées pour les corps de pompe sont C95200 et C95800. Leurs compositions sont les suivantes :
| Grade (États-Unis) | Cu % | Al % | Fe% | dans % | Mn % |
|---|---|---|---|---|---|
| C95200 | 86-89 | 8,5-9,5 | 2.5-4.0 | – | 0.8-1.5 |
| C95800 | 79-82 | 8,5-9,5 | 3,5-4,5 | 4.0-5.0 | 0.8-1.5 |
Mécanismes de résistance à la corrosion
L’excellente résistance à la corrosion du bronze d’aluminium dans les corps de pompe est attribuée à plusieurs facteurs :
- Couche d'oxyde protectrice: Le bronze d'aluminium forme une fine couche adhérente d'oxyde d'aluminium (Al2O3) à sa surface lorsqu'il est exposé à l'air ou à des solutions oxygénées.
- Propriétés d'auto-guérison: Si la couche protectrice est endommagée, elle se reforme rapidement en présence d'oxygène, offrant ainsi une protection continue.
- Teneur en nickel: Dans le C95800, l'ajout de nickel améliore la résistance à la corrosion, notamment dans les environnements réducteurs.
- Phase riche en cuivre: La phase riche en cuivre de l'alliage offre une résistance supplémentaire à la corrosion, notamment dans les applications en eau de mer.
Performances de corrosion dans divers environnements
| Environnement | Taux de corrosion (mm/an) | Note de performance |
|---|---|---|
| Eau de mer | 0.02 - 0,05 | Excellent |
| Eau douce | < 0.02 | Excellent |
| Acide sulfurique (10%) | 0.1 – 0.5 | Bon |
| Acide chlorhydrique (5%) | 00,5 – 1,0 | Équitable |
| Hydroxyde de sodium (50%) | < 0.1 | Excellent |
Comparaison avec d'autres matériaux de corps de pompe
| Matériel | Taux de corrosion dans l'eau de mer (mm / an) | Coût relatif | Résistance globale à la corrosion |
|---|---|---|---|
| Bronze en aluminium (C95800) | 0.02 - 0,05 | Haut | Excellent |
| Acier inoxydable 316 | 0.1 - 0.3 | Moyen | Bon |
| Acier inoxydable duplex | 00,05 – 0,1 | Haut | Très bien |
| Fonte | 00,4 – 0,6 | Faible | Ouvrage écroui par laminage puis stabilisé par traitement thermique à basse température jusqu'au quart de dur |
Facteurs affectant la résistance à la corrosion dans les applications de pompes
- Vitesse fluide: Des vitesses plus élevées peuvent augmenter les taux d’érosion-corrosion.
- Température: Les températures élevées accélèrent généralement les processus de corrosion.
- niveau de pH: Le bronze d'aluminium fonctionne bien dans une large plage de pH mais peut être affecté par des conditions extrêmement acides.
- Oxygène dissous: La présence d'oxygène permet de maintenir la couche protectrice d'oxyde.
- Contenu du chlorure: Des niveaux élevés de chlorure peuvent être difficiles, mais le bronze d'aluminium surpasse de nombreux autres matériaux dans ces conditions.
Études de cas
Cas 1 : Pompe de refroidissement à l’eau de mer
Une centrale électrique a remplacé ses corps de pompe en acier inoxydable 316 par du bronze d'aluminium C95800. Résultats après 5 ans :
- Taux de corrosion réduit de 80 %
- La fréquence de maintenance a diminué de 60 %
- L'efficacité de la pompe est restée stable tout au long de la période
Cas 2 : Pompe de traitement chimique
Une usine chimique utilisait du bronze d'aluminium C95200 pour des pompes manipulant des solutions légèrement acides (pH 4-6). Observations après 3 ans :
- Minimal material loss (< 0.1 mm/year)
- Pas de piqûres ou de corrosion caverneuse significative
- Temps d'arrêt réduits par rapport aux matériaux précédemment utilisés
Meilleures pratiques pour maximiser la résistance à la corrosion
- Sélection appropriée des alliages: Choisissez la qualité de bronze d'aluminium appropriée en fonction de l'application et de l'environnement spécifiques.
- Préparation des surfaces: Assurer une bonne finition de surface pour favoriser la formation d'une couche protectrice uniforme.
- Protection cathodique: Dans certaines applications marines, mettez en œuvre des systèmes de protection cathodique pour une prévention supplémentaire de la corrosion.
- Inspection régulière: Effectuer des inspections périodiques pour détecter tout signe précoce de corrosion ou d'érosion.
- Évitez le couplage galvanique: Lors de l'utilisation de bronze d'aluminium, évitez tout contact direct avec des métaux plus nobles pour éviter la corrosion galvanique.
Conclusion
Le bronze d'aluminium, en particulier les nuances C95200 et C95800, présente une excellente résistance à la corrosion dans les applications de corps de pompes industrielles. Sa capacité à former une couche d'oxyde protectrice, associée à sa résistance à divers environnements corrosifs, en fait un choix supérieur pour de nombreuses applications de pompes difficiles.
Bien que le coût initial du bronze d'aluminium puisse être plus élevé que celui de certaines alternatives, ses performances à long terme, ses besoins de maintenance réduits et sa durée de vie prolongée se traduisent souvent par des coûts totaux de cycle de vie inférieurs. Pour les industries traitant des fluides corrosifs, en particulier dans les environnements marins ou de traitement chimique, les corps de pompe en bronze d'aluminium offrent une solution fiable et durable.
À mesure que la technologie des pompes continue d’évoluer, le rôle de la science des matériaux devient de plus en plus crucial. Les antécédents éprouvés du bronze d’aluminium en matière de résistance à la corrosion le positionnent comme un matériau clé pour les progrès futurs en matière de conception et de performances des pompes, en particulier dans des conditions de fonctionnement difficiles et corrosives.