Le pompe industriali spesso operano in ambienti difficili, movimentando fluidi corrosivi e affrontando condizioni difficili. Il bronzo-alluminio è diventato il materiale preferito per i corpi delle pompe grazie alla sua eccezionale resistenza alla corrosione. Questo articolo analizza le prestazioni di resistenza alla corrosione del bronzo all'alluminio nei corpi delle pompe industriali.
Composizione del bronzo all'alluminio utilizzato negli involucri delle pompe
I gradi di bronzo all'alluminio più comuni utilizzati per i corpi delle pompe sono C95200 e C95800. Le loro composizioni sono le seguenti:
| Grado (USA) | Cu% | Al% | Fe% | In % | 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 |
Meccanismi di resistenza alla corrosione
L’eccellente resistenza alla corrosione del bronzo-alluminio nei corpi delle pompe è attribuita a diversi fattori:
- Strato protettivo di ossido: Il bronzo all'alluminio forma uno strato sottile e aderente di ossido di alluminio (Al2O3) sulla sua superficie quando esposto all'aria o a soluzioni ossigenate.
- Proprietà di autoguarigione: Se lo strato protettivo è danneggiato, si riforma rapidamente in presenza di ossigeno, garantendo una protezione continua.
- Contenuto di nichel: Nel C95800, l'aggiunta di nichel migliora la resistenza alla corrosione, in particolare negli ambienti riducenti.
- Fase ricca di rame: La fase ricca di rame nella lega fornisce ulteriore resistenza alla corrosione, soprattutto nelle applicazioni con acqua di mare.
Prestazioni alla corrosione in vari ambienti
| Ambiente | Tasso di corrosione (mm/anno) | Valutazione delle prestazioni |
|---|---|---|
| Acqua di mare | 00,02 – 0,05 | Eccellente |
| Acqua dolce | < 0.02 | Eccellente |
| Acido Solforico (10%) | 0.1 – 0,5 | Bene |
| Acido cloridrico (5%) | 00,5 – 1,0 | Equo |
| Idrossido di sodio (50%) | < 0.1 | Eccellente |
Confronto con altri materiali del corpo pompa
| Materiale | Tasso di corrosione nell'acqua di mare (mm/anno) | Costo relativo | Resistenza complessiva alla corrosione |
|---|---|---|---|
| Bronzo alluminio (C95800) | 00,02 – 0,05 | Alto | Eccellente |
| Acciaio inossidabile 316 | 0.1 – 0,3 | medio | Bene |
| Acciaio inossidabile duplex | 00,05 – 0,1 | Alto | Molto bene |
| Ghisa | 0.4 – 0.6 | Basso | Povero |
Fattori che influenzano la resistenza alla corrosione nelle applicazioni con pompe
- Velocità fluida: Velocità più elevate possono aumentare i tassi di erosione-corrosione.
- Temperatura: Le temperature elevate generalmente accelerano i processi di corrosione.
- Livello di pH: Il bronzo all'alluminio funziona bene in un ampio intervallo di pH ma può essere influenzato da condizioni estremamente acide.
- Ossigeno disciolto: La presenza di ossigeno aiuta a mantenere lo strato protettivo di ossido.
- Contenuto di cloruro: Livelli elevati di cloruro possono essere impegnativi, ma il bronzo all'alluminio supera molti altri materiali in queste condizioni.
Casi di studio
Caso 1: Pompa di raffreddamento dell'acqua di mare
Una centrale elettrica ha sostituito i corpi pompa in acciaio inossidabile 316 con bronzo all'alluminio C95800. Risultati dopo 5 anni:
- Tasso di corrosione ridotto dell'80%
- La frequenza di manutenzione è diminuita del 60%
- L’efficienza della pompa è rimasta stabile durante tutto il periodo
Caso 2: Pompa per il trattamento chimico
Un impianto chimico ha utilizzato il bronzo all'alluminio C95200 per le pompe che gestiscono soluzioni leggermente acide (pH 4-6). Osservazioni dopo 3 anni:
- Minimal material loss (< 0.1 mm/year)
- Nessuna vaiolatura o corrosione interstiziale significativa
- Tempi di inattività ridotti rispetto ai materiali utilizzati in precedenza
Migliori pratiche per massimizzare la resistenza alla corrosione
- Selezione corretta della lega: Scegliere il grado di bronzo all'alluminio appropriato in base all'applicazione e all'ambiente specifici.
- Preparazione della superficie: Assicurare un'adeguata finitura superficiale per favorire la formazione di uno strato protettivo uniforme.
- Protezione catodica: In alcune applicazioni marine, implementare sistemi di protezione catodica per un'ulteriore prevenzione della corrosione.
- Ispezione regolare: Effettuare ispezioni periodiche per rilevare eventuali primi segni di corrosione o erosione.
- Evitare l'accoppiamento galvanico: Quando si utilizza il bronzo all'alluminio, evitare il contatto diretto con i metalli più nobili per prevenire la corrosione galvanica.
Conclusione
Il bronzo all'alluminio, in particolare i gradi C95200 e C95800, dimostra un'eccellente resistenza alla corrosione nelle applicazioni su corpi di pompe industriali. La sua capacità di formare uno strato protettivo di ossido, unita alla sua resistenza a vari ambienti corrosivi, lo rende una scelta superiore per molte applicazioni di pompe impegnative.
Sebbene il costo iniziale del bronzo all'alluminio possa essere più elevato rispetto ad alcune alternative, le sue prestazioni a lungo termine, i ridotti requisiti di manutenzione e la durata di servizio estesa spesso si traducono in costi totali del ciclo di vita inferiori. Per le industrie che trattano fluidi corrosivi, soprattutto in ambienti marini o di lavorazione chimica, i corpi pompa in bronzo-alluminio offrono una soluzione affidabile e duratura.
Poiché la tecnologia delle pompe continua ad evolversi, il ruolo della scienza dei materiali diventa sempre più cruciale. La comprovata esperienza del bronzo-alluminio nella resistenza alla corrosione lo posiziona come un materiale chiave per i futuri progressi nella progettazione e nelle prestazioni delle pompe, in particolare in condizioni operative difficili e corrosive.