Industriepumpen arbeiten oft in rauen Umgebungen, fördern korrosive Flüssigkeiten und sind anspruchsvollen Bedingungen ausgesetzt. Aufgrund seiner außergewöhnlichen Korrosionsbeständigkeit hat sich Aluminiumbronze als bevorzugtes Material für Pumpengehäuse herausgestellt. In diesem Artikel wird die Korrosionsbeständigkeit von Aluminiumbronze in Industriepumpengehäusen analysiert.
Zusammensetzung der in Pumpengehäusen verwendeten Aluminiumbronze
Die am häufigsten für Pumpengehäuse verwendeten Aluminiumbronzesorten sind C95200 und C95800. Ihre Zusammensetzung ist wie folgt:
| Grade (UNS) | 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 |
Korrosionsbeständigkeitsmechanismen
Die hervorragende Korrosionsbeständigkeit von Aluminiumbronze in Pumpengehäusen wird auf mehrere Faktoren zurückgeführt:
- Schützende Oxidschicht: Aluminiumbronze bildet auf seiner Oberfläche eine dünne, haftende Aluminiumoxidschicht (Al2O3), wenn es Luft oder sauerstoffhaltigen Lösungen ausgesetzt wird.
- Selbstheilende Eigenschaften: Wenn die Schutzschicht beschädigt ist, baut sie sich in Gegenwart von Sauerstoff schnell wieder auf und sorgt so für dauerhaften Schutz.
- Nickelgehalt: Bei C95800 erhöht der Zusatz von Nickel die Korrosionsbeständigkeit, insbesondere in reduzierenden Umgebungen.
- Kupferreiche Phase: Die kupferreiche Phase in der Legierung sorgt für zusätzliche Korrosionsbeständigkeit, insbesondere bei Meerwasseranwendungen.
Korrosionsverhalten in verschiedenen Umgebungen
| Umfeld | Korrosionsrate (mm/Jahr) | Leistungsbewertung |
|---|---|---|
| Meerwasser | 0.02 – 0,05 | Exzellent |
| Süßwasser | < 0.02 | Exzellent |
| Schwefelsäure (10%) | 0.1 – 0,5 | Gut |
| Salzsäure (5%) | 0.5 – 1,0 | Gerecht |
| Natriumhydroxid (50%) | < 0.1 | Exzellent |
Vergleich mit anderen Pumpengehäusematerialien
| Material | Korrosionsrate im Meerwasser (mm/Jahr) | Relative Kosten | Gesamtkorrosionsbeständigkeit |
|---|---|---|---|
| Aluminiumbronze (C95800) | 0.02 – 0,05 | Hoch | Exzellent |
| Edelstahl 316 | 0.1 – 0,3 | Mittel | Gut |
| Duplex-Edelstahl | 0.05 – 0,1 | Hoch | Sehr gut |
| Gusseisen | 0.4 – 0,6 | Niedrig | Arm |
Faktoren, die die Korrosionsbeständigkeit bei Pumpenanwendungen beeinflussen
- Flüssigkeitsgeschwindigkeit: Höhere Geschwindigkeiten können die Erosions-Korrosions-Raten erhöhen.
- Temperatur: Erhöhte Temperaturen beschleunigen grundsätzlich Korrosionsprozesse.
- pH-Wert: Aluminiumbronze funktioniert in einem weiten pH-Bereich gut, kann jedoch durch extrem saure Bedingungen beeinträchtigt werden.
- Gelöster Sauerstoff: Die Anwesenheit von Sauerstoff trägt zur Aufrechterhaltung der schützenden Oxidschicht bei.
- Chloridgehalt: Hohe Chloridwerte können eine Herausforderung sein, aber Aluminiumbronze übertrifft unter diesen Bedingungen viele andere Materialien.
Fallstudien
Fall 1: Meerwasser-Kühlpumpe
Ein Kraftwerk ersetzte seine Pumpengehäuse aus Edelstahl 316 durch Aluminiumbronze C95800. Ergebnisse nach 5 Jahren:
- Korrosionsrate um 80 % reduziert
- Wartungshäufigkeit um 60 % verringert
- Der Pumpenwirkungsgrad blieb im gesamten Zeitraum stabil
Fall 2: Chemieverarbeitungspumpe
Eine Chemiefabrik verwendete Aluminiumbronze C95200 für Pumpen zur Förderung leicht saurer Lösungen (pH 4–6). Beobachtungen nach 3 Jahren:
- Minimal material loss (< 0.1 mm/year)
- Keine nennenswerte Lochfraß- oder Spaltkorrosion
- Reduzierte Ausfallzeiten im Vergleich zu zuvor verwendeten Materialien
Best Practices zur Maximierung der Korrosionsbeständigkeit
- Richtige Legierungsauswahl: Wählen Sie die geeignete Aluminiumbronze-Sorte basierend auf der spezifischen Anwendung und Umgebung.
- Oberflächenvorbereitung: Sorgen Sie für eine ordnungsgemäße Oberflächenbearbeitung, um die Bildung einer gleichmäßigen Schutzschicht zu fördern.
- Kathodischer Schutz: Implementieren Sie bei einigen Schiffsanwendungen kathodische Schutzsysteme für zusätzlichen Korrosionsschutz.
- Regelmäßige Inspektion: Führen Sie regelmäßige Inspektionen durch, um frühzeitige Anzeichen von Korrosion oder Erosion zu erkennen.
- Vermeiden Sie galvanische Kopplung: Vermeiden Sie bei der Verwendung von Aluminiumbronze den direkten Kontakt mit edleren Metallen, um galvanische Korrosion zu verhindern.
Fazit
Aluminiumbronze, insbesondere die Sorten C95200 und C95800, weist in industriellen Pumpengehäuseanwendungen eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit auf. Seine Fähigkeit, eine schützende Oxidschicht zu bilden, gepaart mit seiner Beständigkeit gegenüber verschiedenen korrosiven Umgebungen machen es zu einer erstklassigen Wahl für viele anspruchsvolle Pumpenanwendungen.
Während die Anschaffungskosten für Aluminiumbronze möglicherweise höher sind als bei einigen Alternativen, führen die langfristige Leistung, der geringere Wartungsaufwand und die längere Lebensdauer häufig zu niedrigeren Gesamtlebenszykluskosten. Für Branchen, die mit korrosiven Flüssigkeiten arbeiten, insbesondere in maritimen oder chemischen Verarbeitungsumgebungen, bieten Pumpengehäuse aus Aluminiumbronze eine zuverlässige und langlebige Lösung.
Da sich die Pumpentechnologie ständig weiterentwickelt, wird die Rolle der Materialwissenschaft immer wichtiger. Die nachgewiesene Erfolgsbilanz von Aluminiumbronze in Bezug auf Korrosionsbeständigkeit macht es zu einem Schlüsselmaterial für zukünftige Fortschritte in der Pumpenkonstruktion und -leistung, insbesondere unter rauen und korrosiven Betriebsbedingungen.