انتخاب مواد مناسب برای ساخت پمپ بسیار مهم است و معمولا هزینه اولیه آنها را تعیین می کند. عوامل دیگری که باید در انتخاب این مواد برای قطعات پمپ در نظر گرفته شوند، تجربه کاربری، عمر مورد انتظار پمپ، کار متناوب یا مداوم، پمپاژ مایعات خطرناک یا سمی، وضعیت مایع، سطح انرژی مکش پمپ و شرایط سرویس است.
مواد استاندارد قطعات پمپ (مانند چدن‌ها، برنزها و فولادهای کم کربن) معمولاً ارزان‌ترین هزینه اولیه هستند – و به آسانی برای جایگزینی در دسترس هستند. با این حال، اگر این مواد باعث خرابی زودرس و سرویس و تعویض غیرمنتظره شوند، می توانند گرانتر شوند.
به عنوان مثال، برای ایستگاه بالابر فاضلاب انتخاب چدن برای ساخت پروانه پمپ کم هزینه است، اما نمی‌تواند در برابر مواد ساینده در پمپاژ و/یا کاویتاسیون مقاومت کند، که اغلب به دلیل پایین بودن تشدید می‌شوند.
خوردگی
حمله تخریبی یک فلز در اثر واکنش شیمیایی یا الکتروشیمیایی به محیط آن است. خوردگی به خودی خود معمولاً مشکل دشواری نیست. در واقع، مواد زیادی برای مدیریت بیشتر سیالات در دسترس هستند. با این حال، درک انواع مختلف خوردگی و عوامل موثر بر نرخ خوردگی برای انتخاب مواد مناسب مهم است. انتخاب ماده ای برای مقاومت در برابر عوامل متعدد مانند خوردگی علاوه بر فرسایش و/یا کاویتاسیون می تواند بسیار دشوار باشد.
یک قانون کلی این است که ابتدا موادی را انتخاب کنید که در برابر خوردگی مقاومت کنند و سپس موادی را انتخاب کنید که مناسب‌ترین مقاومت در برابر سایش و/یا کاویتاسیون را دارد. علاوه بر این، خواص خورندگی مایع ممکن است با یک یا چند مورد از شرایط مایع زیر متفاوت باشد: دما، غلظت، خلوص، سرعت، فشار مکش، هوای حباب شده و مواد جامد حباب شده.
سایش
حذف مکانیکی فلز از عمل برش یا سایش مواد جامد است که به صورت معلق در مایع پمپاژ شده حمل می شوند. میزان سایش برای هر ماده ای به ویژگی های جامدات معلق بستگی دارد:
- غلظت جامد
- اندازه و جرم جامدات
- شکل جامد (سطوح شکسته کروی، زاویه ای یا تیز)
- سختی جامدات
- سرعت نسبی بین جامدات و سطح فلز
میزان سایش همچنین به مواد انتخاب شده برای چرخش و اجزای ثابت یک پمپ گریز از مرکز بستگی دارد. اگرچه سختی فلز تنها معیار مقاومت در برابر سایش ساینده نیست، سختی شاخص مناسبی در انتخاب مواد شکل پذیر معمولاً برای پمپ های گریز از مرکز در دسترس است. چنین شاخصی در شکل 1 نشان داده شده است، که در آن نسبت مقاومت سایشی به عنوان تابعی از سختی برینل برای مواد مختلف نشان داده شده است. لازم به ذکر است که یک ماده شکننده مانند چدن مقاومت بسیار کمتری نسبت به فولادها یا برنزهای دارای سختی مشابه دارد. جدول زیر همچنین می تواند به عنوان راهنمای انتخاب مواد مورد استفاده قرار گیرد که به ترتیب افزایش مقاومت در برابر سایش فهرست شده است:
- چدن
- برنز
- برنز منگنز
- نیکل آلومینیوم برنز
- فولاد ریخته گری
- فولاد ضد زنگ سری 300
- فولاد ضد زنگ سری 400
سایش – خوردگی
نرخ خوردگی بیشتر فلزات و آلیاژها در هر محیط مایع در شرایط استاتیکی به مقاومت لایه ای بستگی دارد که روی سطح تشکیل می شود و از فلز پایه در برابر حمله بیشتر محافظت می کند.
هنگامی که مایع پمپ شده خورنده است و همچنین حاوی مواد جامد ساینده است، برای دستیابی به عمر پمپ قابل قبول، اغلب به مواد آلیاژی بالاتر (مانند فولاد ضد زنگ) نیاز است. استفاده از چنین آلیاژهایی زمانی اهمیت بیشتری دارد که پمپ فقط به صورت متناوب کار می کند و پس از هر سیکل پمپاژ شستشو نمی شود.
در پمپ های گریز از مرکز، پروانه به ویژه در برابر سایش و خوردگی حساس است. اگرچه بدنه ممکن است در این مورد آسیب ببیند، اما مشکل معمولاً در درجه دوم پروانه است. انواع دیفیوز با تعداد پره های زیاد نسبت به یک درپوش ساده با یک پره مستعد سایش بیشتری می باشد.
رینگ سایشی نیز مستعد سایش-خوردگی هستند و باید در انتخاب مواد سازنده آنها توجه ویژه داشت. سرعت های بالاتر سیال از میان لقی بین پروانه و کیس می تواند منجر به سرعت بالای سایش شود، مگر اینکه مواد مناسب انتخاب شود.
کاویتاسیون – سایش – خوردگی فرسایشی
فرسایش کاویتاسیون باعث (که معمولاً می تواند با پمپ های انرژی با مکش بالا رخ دهد) کنده شدن فلز می شود در نتیجه تنش های موضعی زیاد در سطح فلز از فروپاشی (انفجار) حباب های بخار کاویتاسیون در فشار بالاتر ایجاد می شود. نواحی ورودی پروانه در یک محیط ساینده فرسایشی و خورنده، سرعت آسیب را بیشتر می کند و حتی در پمپ های انرژی کم مکش نیز می تواند رخ دهد. با شتاب گرفتن ذرات ساینده به سمت سطح پروانه (توسط نیروی انفجاری حباب‌های کاویتاسیون)، که در این فرآیند به طور مداوم تکرار می شود و این خود باعث فرسایش بیشتر می شود.
در حالی که باید در طراحی و کاربرد پمپ های گریز از مرکز برای جلوگیری یا به حداقل رساندن کاویتاسیون، به ویژه با پمپ های انرژی با مکش بالا، تلاش شود، اما همیشه انجام این کار ممکن نیست. لازم به ذکر است که منحنی خالص نیاز سر مکش مثبت (NPSHR) برای سرکوب تمام آسیب های کاویتاسیون کافی نیست. به طور متوسط ممکن است چهار برابر این مقدار NPSHR طول بکشد تا به طور کامل تمام کاویتاسیون در یک پمپ از بین برود.
در تصویر بعد، نسبت های حاشیه ای توصیه شده NPSH را مورد بحث قرار داده ام. اگر حاشیه های مورد نظر را نمی توان تهیه کرد، باید یک ماده پروانه با مقاومت کاویتاسیون خوب انتخاب شود. تأثیر مواد پروانه بر عمر پمپ انرژی با مکش بالا در شرایط کاویتاسیون در جدول 1 نشان داده شده است. به عنوان مثال، تغییر از فولاد نرم (ضریب اطمینان 1.0) به فولاد ضد زنگ (ضریب اطمینان 4.0) افزایش می یابد. عمر پروانه ناشی از آسیب کاویتاسیون با ضریب چهار. پوشش های سخت مانند سرامیک های خاص نیز می توانندعمر پروانه را در شرایط کاویتاسیون افزایش دهند
