工業泵通常在惡劣的環境下運行，處理腐蝕性流體並面臨挑戰性的條件。鋁青銅因其卓越的耐腐蝕性而成為泵殼的首選材料。本文分析了鋁青銅在工業泵殼中的耐腐蝕性能。
泵殼用鋁青銅的成分
用於泵殼的最常見鋁青銅牌號是 C95200 和 C95800。它們的組成如下：
| 等級（美國） | 銅% | 鋁% | 鐵% | 在 ％ | 錳% |
|---|---|---|---|---|---|
| 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 |
耐腐蝕機制
鋁青銅在泵殼中具有優異的耐腐蝕性能歸因於以下幾個因素：
- 保護性氧化層：當暴露於空氣或含氧溶液時，鋁青銅會在其表面形成一層薄薄的、粘附的氧化鋁 (Al2O3) 層。
- 自愈特性：如果保護層受損，它會在氧氣存在的情況下迅速重新形成，提供持續的保護。
- 鎳含量：在 C95800 中，添加鎳可增強耐腐蝕性，特別是在還原性環境中。
- 富銅相：合金中的富銅相提供了額外的耐腐蝕性，特別是在海水應用中。
各種環境下的腐蝕性能
| 環境 | 腐蝕率（毫米/年） | 績效評級 |
|---|---|---|
| 海水 | 0.02 – 0.05 | 優秀的 |
| 淡水 | < 0.02 | 優秀的 |
| 硫酸 (10%) | 0.1 – 0.5 | 好的 |
| 鹽酸 (5%) | 0.5 – 1.0 | 公平的 |
| 氫氧化鈉 (50%) | < 0.1 | 優秀的 |
與其他泵殼材料的比較
| 材料 | 海水中的腐蝕率（毫米/年） | 相對成本 | 整體耐腐蝕性 |
|---|---|---|---|
| 鋁青銅 (C95800) | 0.02 – 0.05 | 高的 | 優秀的 |
| 316不銹鋼 | 0.1 – 0.3 | 中等的 | 好的 |
| 雙相不銹鋼 | 0.05 – 0.1 | 高的 | 非常好 |
| 鑄鐵 | 0.4 – 0.6 | 低的 | 貧窮的 |
影響泵應用中耐腐蝕性的因素
- 流體速度：較高的速度會增加侵蝕腐蝕速率。
- 溫度：溫度升高通常會加速腐蝕過程。
- pH值：鋁青銅在較寬的 pH 範圍內表現良好，但可能會受到極端酸性條件的影響。
- 溶氧：氧氣的存在有助於維持保護性氧化層。
- 氯化物含量：高氯化物含量可能具有挑戰性，但在這些條件下，鋁青銅的性能優於許多其他材料。
案例研究
案例一：海水冷卻泵
某發電廠將其 316 不銹鋼泵殼更換為 C95800 鋁青銅。 5年後的結果：
- 腐蝕率降低80%
- 維護頻率降低60%
- 泵效率在此期間保持穩定
案例2：化學處理泵
一家化工廠使用 C95200 鋁青銅作為處理弱酸性溶液（pH 4-6）的泵。 3年後的觀察：
- Minimal material loss (< 0.1 mm/year)
- 無明顯點蝕或縫隙腐蝕
- 與以前使用的材料相比，減少了停機時間
最大限度提高耐腐蝕性的最佳實踐
- 適當的合金選擇：根據具體應用和環境選擇合適的鋁青銅牌號。
- 表面處理：確保適當的表面處理，以促進均勻保護層的形成。
- 陰極保護：在某些海洋應用中，實施陰極保護系統以進一步防止腐蝕。
- 定期檢查：定期檢查以發現任何腐蝕或侵蝕的早期跡象。
- 避免電流耦合：使用鋁青銅時，避免與較貴金屬直接接觸，以防止電偶腐蝕。
結論
鋁青銅，特別是 C95200 和 C95800 級，在工業泵殼應用中表現出優異的耐腐蝕性。它形成保護性氧化層的能力，加上對各種腐蝕環境的抵抗力，使其成為許多具有挑戰性的泵應用的最佳選擇。
雖然鋁青銅的初始成本可能高於某些替代品，但其長期性能、減少的維護要求和延長的使用壽命通常會降低總生命週期成本。對於處理腐蝕性流體的行業，特別是在海洋或化學加工環境中，鋁青銅泵殼提供了可靠且耐用的解決方案。
隨著泵技術的不斷發展，材料科學的作用變得越來越重要。鋁青銅在耐腐蝕性方面的良好記錄使其成為未來泵設計和性能進步的關鍵材料，特別是在惡劣和腐蝕性操作條件下。