すべてのポンプがすべての用途に適しているわけではありません。そのため、最も効率的に動作し、最もコスト効率の高いポンプを選択する前に、ポンプ プロジェクトの仕様を正確に定義することが重要です。ポンプが動作する環境を必ず理解し、問題の解決策として、または耐用年数を延ばすために新しいテクノロジーを排除しないでください。
腐食性または高塩化物環境で操作を行う場合は、チタン製ポンプが最適な選択肢となる可能性があります。
現在、一部のポンプの製造にチタンが使用されており、大きなメリットがあります。チタンは耐腐食性に優れ、高塩化物レベルの環境に適合し、高い強度対重量比を備えています。チタンは鋼鉄より 45% 軽く、アルミニウムの 2 倍の強度があります。また、チタンは高流量環境でも、研磨性および化学的キャビテーション侵食に耐えることができます。
対照的に、より一般的に使用されているステンレス鋼合金製水中ポンプは、pH と塩化物レベルの範囲がより限定されています。また、ステンレス鋼は、過酷な環境では応力腐食割れの影響を受けやすくなります。これらの要因により、ポンプの寿命が短くなり、メンテナンス コストが上昇し、ダウンタイムに関連する収益の損失が発生します。
孔食抵抗等価数 (PREN) は、海水での使用に対する合金の適合性を示す一般的な基準で、PREN 40 は一般に耐腐食性の最低レベルとして認められています。この基準を満たすのは、スーパー デュプレックス ステンレス鋼、特殊ニッケル合金 (白銅を含む)、およびチタンのみです。これらの材料のうち、8 つの腐食モードすべてに耐性があるのはチタンのみです。その他の材料は、少なくとも隙間腐食による損傷を受けます。
それにもかかわらず、より一般的に入手できることから、オーステナイト系ステンレス鋼ポンプは海水用途でよく使用されています。海水を使用した現場テストでは、6 か月の運転後にオーステナイト系ステンレス鋼モーター フレーム、ボルト、ナット、ワッシャーに隙間腐食が発生しました。特に、均一腐食によりモーター シャフトに重大な損傷が発生し、隙間腐食により漏れ経路が発生し、モーター ハウジングに水が侵入する恐れがありました。並列で稼働した同一のチタン ポンプでは、まったく損傷はありませんでした。
保護コーティングと犠牲陽極も、鋳鉄製およびステンレス鋼製の水中ポンプでよく使用されています。これらの回避策は、困難な用途でポンプの信頼性を高めるための解決策というよりは、一時的なものです。陽極は、効果を維持するには定期的に交換する必要があります。保護コーティングに傷が 1 つあるだけで、腐食が急速に進行します。最善の解決策は、用途環境に適合する構造材料 (チタンなど) を指定することです。
チタンが適しているのは、海水やその他の高塩化物レベルの用途だけではありません。酸性または化学的に腐食性の高い液体を移動させる必要がある工業用ポンプ用途にも優れています。
良い例としては、鉱業の用途が挙げられます。多くの現場では、酸性度の高い環境に対応できるポンプが必要です。これには、一般的な鉱山排水（通常 pH 値が 4 未満）、堆積浸出時の硫酸、液体 pH レベルが 0.5 と低い金処理などが含まれます。
チタン ポンプは、埋立地や環境修復などの過酷な環境でも長寿命を発揮します。これらの環境では、毒性化合物の混合物を含む液体が使用されることがよくあります。チタン ポンプは、同じ用途で他のポンプよりも 10 倍長い寿命を実証しており、エンド ユーザーが期待する耐久性を実現します。
チタン製ポンプは、ほとんどの酸化酸や工業用塩素溶液の影響を受けません。この特性により、チタン製ポンプは化学物質を扱う製造プロセスでの使用に最適です。
チタンは海水やその他の腐食環境には最適ですが、コストが高いため、広く使用されていません。チタンは 9 番目に豊富な元素であり、7 番目に豊富な金属ですが、自然界に自由に存在しているわけではなく、他の鉱物から抽出する必要があります。この抽出がチタンのコスト高の原因です。
こうしたコストの懸念を克服するために、ポンプメーカーは、必要な箇所でチタンの材料強度と耐腐食性の二重の特性を活かす設計を生み出しました。これにはモーターハウジング、モーターシャフト、留め具が含まれます。強度がそれほど重要でないその他の箇所には、エンジニアリングポリマー材料を使用できます。こうした革新的な設計により、ユニットコストが下がり、こうしたユニークなポンプの需要が高まっています。
過酷な環境でポンプの寿命を最大限に延ばすには材料の選択が重要ですが、寿命に同等の影響を与えるその他の設計面も考慮する必要があります。
メカニカルシール設計- シール面にはシリコンカーバイドなどの高級素材を使用します。すべてのシール面が別のオイルバスで冷却および潤滑され、プロセス流体から隔離され、ポンプが空運転になった場合にシールが保護されることを確認します。理想的には、シール設計に上部シールを積極的に潤滑する機能が組み込まれています。この要素だけで、シール寿命を 2 ～ 3 倍に延ばすことができます。
ケーブルエントリー- 電源ケーブルがモーター ハウジングに入る部分のシールが、ウィッキングによるプロセス流体のモーターへの侵入を防ぐように設計されていることを確認します。電源ケーブルの外側のジャケットに傷がつくような物理的な損傷や、ジャケットの材質の予期せぬ劣化により、プロセス流体がモーター ハウジングの熱に向かってウィッキングする可能性があります。ウィッキング防止ブロック付きのケーブル エントリは、モーターを損傷から保護し、プロセスをダウンタイムから保護します。
モーターの熱保護- 供給される電力の品質は、特に遠隔地や過酷な環境では信頼できません。電圧が不規則になったり、三相の 1 相が失われたりすることがあります。ライン電力が許容範囲外になったときにモーターの巻線が損傷しないように保護するために、ポンプに熱デバイスが組み込まれていることを確認してください。
ポンプの設計と製造プロセスの進歩により、チタン ポンプは現実的な選択肢となりました。腐食性または高塩化物環境での長寿命が求められる用途では、チタンのユニークな材料特性を利用して、稼働時間を最大化し、ライフサイクル コストを最小限に抑えることができます。材料の考慮は重要ですが、堅牢な機械設計も同様に重要です。過酷な用途向けのポンプを選択する際に包括的なアプローチを採用すると、成功の可能性が大幅に高まります。