Pompy przemysłowe często pracują w trudnych warunkach, tłocząc płyny korozyjne i w trudnych warunkach. Brąz aluminiowy stał się preferowanym materiałem na obudowy pomp ze względu na jego wyjątkową odporność na korozję. W artykule przeanalizowano odporność na korozję brązu aluminiowego w obudowach pomp przemysłowych.
Skład brązu aluminiowego stosowanego w obudowach pomp
Najpopularniejszymi gatunkami brązu aluminiowego używanymi na obudowy pomp są C95200 i C95800. Ich składy są następujące:
| Stopień (USA) | Cu% | Al % | Fe % | Na% | Mn % |
|---|---|---|---|---|---|
| C95200 | 86-89 | 8,5-9,5 | 2,5-4,0 | – | 00,8-1,5 |
| C95800 | 79-82 | 8,5-9,5 | 3,5-4,5 | 4,0-5,0 | 00,8-1,5 |
Mechanizmy odporności na korozję
Doskonała odporność na korozję brązu aluminiowego w obudowach pomp wynika z kilku czynników:
- Ochronna warstwa tlenku: Brąz aluminiowy tworzy na swojej powierzchni cienką, przylegającą warstwę tlenku glinu (Al2O3) pod wpływem powietrza lub roztworów tlenu.
- Właściwości samoleczenia: Jeśli warstwa ochronna ulegnie uszkodzeniu, szybko odbudowuje się pod wpływem tlenu, zapewniając ciągłą ochronę.
- Zawartość niklu: W C95800 dodatek niklu zwiększa odporność na korozję, szczególnie w środowiskach redukujących.
- Faza bogata w miedź: Faza bogata w miedź w stopie zapewnia dodatkową odporność na korozję, szczególnie w zastosowaniach z wodą morską.
Wydajność korozji w różnych środowiskach
| Środowisko | Wskaźnik korozji (MM/Rok) | Ocena wydajności |
|---|---|---|
| Woda morska | 00,02 – 0,05 | Doskonały |
| Świeża woda | < 0,02 | Doskonały |
| Kwas siarkowy (10%) | 00,1 – 0,5 | Dobrze |
| Kwas solny (5%) | 00,5 – 1,0 | Sprawiedliwy |
| Wodorotlenek sodu (50%) | < 0,1 | Doskonały |
Porównanie z innymi materiałami obudowy pompy
| Materiał | Szybkość korozji w wodzie morskiej (mm/rok) | Koszt względny | Ogólna odporność na korozję |
|---|---|---|---|
| Brąz aluminiowy (C95800) | 00,02 – 0,05 | Wysoki | Doskonały |
| Stal nierdzewna 316 | 00,1 – 0,3 | Średni | Dobrze |
| Dupleks ze stali nierdzewnej | 00,05 – 0,1 | Wysoki | Bardzo dobry |
| Lane żelazo | 00,4 – 0,6 | Niski | Słaby |
Czynniki wpływające na odporność na korozję w zastosowaniach pompowych
- Prędkość płynu: Wyższe prędkości mogą zwiększyć szybkość erozji i korozji.
- Temperatura: Podwyższone temperatury z reguły przyspieszają procesy korozji.
- Poziom pH: Brąz aluminiowy dobrze radzi sobie w szerokim zakresie pH, ale może mieć na niego wpływ wyjątkowo kwaśne warunki.
- Rozpuszczony tlen: Obecność tlenu pomaga utrzymać ochronną warstwę tlenku.
- Zawartość chlorków: Wysoki poziom chlorków może stanowić wyzwanie, ale brąz aluminiowy radzi sobie w takich warunkach lepiej z wieloma innymi materiałami.
Studia przypadków
Przypadek 1: Pompa chłodząca wodą morską
W elektrowni wymieniono obudowy pomp ze stali nierdzewnej 316 na brąz aluminiowy C95800. Wyniki po 5 latach:
- Szybkość korozji zmniejszona o 80%
- Częstotliwość konserwacji zmniejszona o 60%
- Sprawność pompy pozostawała stabilna przez cały okres
Przypadek 2: Pompa do przetwarzania chemicznego
W fabryce chemicznej zastosowano brąz aluminiowy C95200 w pompach do tłoczenia roztworów lekko kwaśnych (pH 4–6). Obserwacje po 3 latach:
- Minimalna strata materiału (< 0,1 mm/rok)
- Brak znaczącej korozji wżerowej i szczelinowej
- Krótszy czas przestojów w porównaniu do wcześniej używanych materiałów
Najlepsze praktyki maksymalizacji odporności na korozję
- Właściwy wybór stopu: Wybierz odpowiedni gatunek brązu aluminiowego w oparciu o konkretne zastosowanie i środowisko.
- Przygotowanie powierzchni: Zapewnić odpowiednie wykończenie powierzchni, aby ułatwić utworzenie jednolitej warstwy ochronnej.
- Ochrona katodowa: W niektórych zastosowaniach morskich należy wdrożyć systemy ochrony katodowej w celu dodatkowej ochrony przed korozją.
- Regularna inspekcja: Przeprowadzać okresowe kontrole w celu wykrycia wszelkich wczesnych oznak korozji lub erozji.
- Unikaj sprzężenia galwanicznego: W przypadku stosowania brązu aluminiowego należy unikać bezpośredniego kontaktu z metalami szlachetnymi, aby zapobiec korozji galwanicznej.
Wniosek
Brąz aluminiowy, w szczególności gatunki C95200 i C95800, wykazuje doskonałą odporność na korozję w zastosowaniach przemysłowych w obudowach pomp. Jego zdolność do tworzenia ochronnej warstwy tlenku w połączeniu z odpornością na różne środowiska korozyjne sprawia, że jest to doskonały wybór do wielu wymagających zastosowań pomp.
Chociaż początkowy koszt brązu aluminiowego może być wyższy niż w przypadku niektórych alternatyw, jego długoterminowa wydajność, zmniejszone wymagania konserwacyjne i wydłużony okres użytkowania często skutkują niższymi całkowitymi kosztami cyklu życia. Dla branż zajmujących się płynami korozyjnymi, zwłaszcza w środowiskach morskich lub w środowiskach przetwórstwa chemicznego, obudowy pomp z brązu aluminiowego stanowią niezawodne i trwałe rozwiązanie.
W miarę ciągłego rozwoju technologii pomp rola inżynierii materiałowej staje się coraz bardziej istotna. Udokumentowane osiągnięcia brązu aluminiowego w zakresie odporności na korozję sprawiają, że jest on kluczowym materiałem dla przyszłych postępów w projektowaniu i wydajności pomp, szczególnie w trudnych i korozyjnych warunkach pracy.