工業用ポンプは、腐食性流体を扱い、困難な条件に直面する過酷な環境で動作することがよくあります。アルミニウム青銅は、その優れた耐食性により、ポンプケーシングの好ましい材料として浮上しています。この記事では、工業用ポンプケーシングにおけるアルミニウム青銅の耐食性能を分析します。
ポンプケーシングに使用されるアルミニウム青銅の成分
ポンプ ケーシングに使用される最も一般的なアルミニウム青銅グレードは C95200 および C95800 です。それらの構成は次のとおりです。
| グレード（米国） | 銅% | アルミニウム% | Fe% | で ％ | マンガン％ |
|---|---|---|---|---|---|
| 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 |
腐食抵抗メカニズム
ポンプケーシングにおけるアルミニウム青銅の優れた耐食性は、いくつかの要因によるものです。
- 保護酸化層: アルミニウム青銅は、空気または酸素を含む溶液にさらされると、その表面に薄い粘着性の酸化アルミニウム (Al2O3) 層を形成します。
- 自己修復特性: 保護層が損傷しても、酸素の存在下ですぐに再生し、継続的な保護を提供します。
- ニッケル含有量: C95800 では、ニッケルの添加により、特に還元環境における耐食性が向上します。
- 銅が豊富な相: 合金内の銅が豊富な相により、特に海水用途でさらなる耐食性が得られます。
さまざまな環境における耐食性能
| 環境 | 腐食速度 (mm/年) | パフォーマンス評価 |
|---|---|---|
| 海水 | 0.02 – 0.05 | 素晴らしい |
| 淡水 | < 0.02 | 素晴らしい |
| 硫酸(10%) | 0.1 – 0.5 | 良い |
| 塩酸(5%) | 0.5 – 1.0 | 公平 |
| 水酸化ナトリウム(50%) | < 0.1 | 素晴らしい |
他のポンプケーシング材質との比較
| 材料 | 海水中での腐食速度 (mm/年) | 相対コスト | 全体的な耐食性 |
|---|---|---|---|
| アルミニウム青銅(C95800) | 0.02 – 0.05 | 高い | 素晴らしい |
| 316 ステンレス鋼 | 0.1 – 0.3 | 中くらい | 良い |
| 二相ステンレス鋼 | 0.05 – 0.1 | 高い | とても良い |
| 鋳鉄 | 0.4 – 0.6 | 低い | 貧しい |
ポンプ用途における耐食性に影響を与える要因
- 流体速度: 速度が高くなると、エロージョンコロージョン速度が増加する可能性があります。
- 温度: 温度が上昇すると、一般に腐食プロセスが加速されます。
- pHレベル: アルミニウム青銅は幅広い pH 範囲で良好に機能しますが、極度の酸性条件では影響を受ける可能性があります。
- 溶存酸素：酸素の存在により、保護酸化膜の維持が促進されます。
- 塩化物含有量: 高塩化物レベルは困難な場合がありますが、アルミニウム青銅はこのような条件下では他の多くの材料よりも優れています。
ケーススタディ
事例1：海水冷却ポンプ
ある発電所では、316 ステンレス鋼のポンプ ケーシングを C95800 アルミニウム青銅に置き換えました。 5年後の結果:
- 腐食率が80%減少
- メンテナンス頻度が60%減少
- ポンプ効率は期間を通じて安定したままでした
事例 2: 化学処理ポンプ
化学プラントでは、弱酸性溶液 (pH 4 ～ 6) を扱うポンプに C95200 アルミニウム青銅を使用しました。 3年後の観察:
- 最小限の材料損失 (< 0.1 mm/年)
- 著しい孔食や隙間腐食がないこと
- 以前に使用されていた材料と比較してダウンタイムの短縮
耐食性を最大化するためのベストプラクティス
- 適切な合金の選択: 特定の用途と環境に基づいて、適切なアルミニウム青銅グレードを選択してください。
- 表面処理：均一な保護層の形成を促進するために適切な表面仕上げを確保します。
- 陰極防食: 一部の海洋用途では、追加の腐食防止のために陰極防食システムを実装します。
- 定期的な検査: 定期的な検査を実施して、腐食や浸食の初期の兆候を検出してください。
- ガルバニック結合を避ける: アルミニウム青銅を使用する場合は、電気腐食を防ぐために、より多くの貴金属との直接接触を避けてください。
結論
アルミニウム青銅、特にグレード C95200 および C95800 は、工業用ポンプ ケーシングの用途において優れた耐食性を示します。保護酸化層を形成する能力と、さまざまな腐食環境に対する耐性により、多くの困難なポンプ用途にとって優れた選択肢となります。
アルミニウム青銅の初期コストは一部の代替品よりも高いかもしれませんが、長期的なパフォーマンス、メンテナンス要件の軽減、耐用年数の延長により、多くの場合、総ライフサイクルコストが低くなります。腐食性流体を扱う業界、特に海洋または化学処理環境では、アルミニウム青銅ポンプ ケーシングが信頼性と耐久性のあるソリューションを提供します。
ポンプ技術が進化し続けるにつれて、材料科学の役割はますます重要になっています。アルミニウム青銅の耐食性における実証済みの実績により、特に過酷で腐食性の動作条件において、ポンプの設計と性能を将来的に進歩させるための重要な材料として位置付けられています。