Materiaalkeuze voor gietstukken van axiale stromingspompen in omgevingen met hoge temperaturen

Axiale stromingspompen zijn belangrijke apparatuur die wordt gebruikt in vloeistoftransportsystemen, met name in industrieën zoals waterbehandeling, energieopwekking, chemische verwerking en metallurgie. Omdat industriële productie hogere prestaties vereist van axiale stromingspompen, vooral in omgevingen met hoge temperaturen, is de keuze van het juiste gietmateriaal een sleutelfactor geworden voor het garanderen van een stabiele werking op de lange termijn. Dit artikel gaat in detail in op de soorten materialen die moeten worden gebruikt voor gietstukken van axiale stromingspompen in omgevingen met hoge temperaturen om optimale prestaties onder zware omstandigheden te garanderen.

1. Vereisten voor gietmaterialen voor axiale stromingspompen in omgevingen met hoge temperaturen

In werkomgevingen met hoge temperaturen moeten gietstukken van axiale stromingspompen niet alleen bestand zijn tegen hoge temperaturen van het medium, maar ook problemen aanpakken zoals thermische uitzetting, materiaalmoeheid en corrosie. Daarom moeten de materialen voor gietstukken van axiale stromingspompen de volgende kenmerken hebben:

Weerstand op hoge temperatuur: Het materiaal moet goede mechanische eigenschappen behouden, vooral sterkte, taaiheid en hardheid bij hoge temperaturen.
Corrosie- en oxidatieweerstand: Het materiaal moet een sterke weerstand hebben tegen oxidatie en corrosie, wat gebruikelijk is in omgevingen met hoge temperaturen.
Thermische stabiliteit: Het materiaal moet een geschikte thermische uitzettingscoëfficiënt hebben om zich aan te passen aan temperatuurschommelingen en om scheuren of vervorming als gevolg van thermische spanning te voorkomen.
Vermoeidheidssterkte: Het materiaal moet een hoge vermoeiingssterkte bezitten om een stabiele werking op lange termijn te garanderen.

2. Gebruikelijke materialen voor gietstukken van axiale stromingspompen op hoge temperatuur

Gebaseerd op de werkomstandigheden van axiale stromingspompen in omgevingen met hoge temperaturen, omvatten veelgebruikte materialen hooggelegeerde staalsoorten, hittebestendig gietijzer, legeringen op nikkelbasis en legeringen op kobaltbasis.

2.1 Hooggelegeerde staalsoorten

Hooggelegeerde staalsoorten worden veel gebruikt in gietstukken van axiale stromingspompen, vooral in omgevingen met hoge temperaturen. Veel voorkomende hooggelegeerde staalsoorten zijn hittebestendig roestvrij staal en corrosiebestendig gelegeerd staal. De belangrijkste kenmerken zijn als volgt:

Prestaties op hoge temperatuur: Hooggelegeerde staalsoorten hebben een goede weerstand tegen hoge temperaturen, waardoor ze bij hoge temperaturen een stabiele sterkte en hardheid behouden.
Corrosiebestendigheid: Deze materialen zijn vooral geschikt voor het hanteren van vloeistoffen met corrosieve eigenschappen.
Bewerkbaarheid: Hooggelegeerde staalsoorten zijn goed bewerkbaar, wat voordelig is voor de productie van gietstukken met complexe vormen.

Veel voorkomende hooggelegeerde staalsoorten zijn roestvrij staal 304, roestvrij staal 316 en roestvrij staal 310. Onder meer roestvrij staal 310 heeft een uitstekende weerstand tegen hoge temperaturen en is geschikt voor gebruik in omgevingen met temperaturen rond de 700°C.

2.2 Hittebestendig gietijzer

Hittebestendig gietijzer wordt vaak gebruikt in omgevingen met hoge temperaturen waar de temperatuur relatief lager is (meestal rond de 500 °C). De kenmerken zijn onder meer:

Hoge hittebestendigheid: Hittebestendig gietijzer is bestand tegen relatief hoge temperaturen en is geschikt voor omgevingen met temperatuurschommelingen.
Goede gietbaarheid: Gietijzeren materialen hebben een uitstekende gietbaarheid, waardoor ze ideaal zijn voor massaproductie van gietstukken met complexe vormen.
Lagere kosten: Vergeleken met hooggelegeerde staalsoorten is hittebestendig gietijzer kosteneffectiever, waardoor het geschikt is voor kostengevoelige toepassingen.

Veel voorkomende soorten hittebestendig gietijzer zijn onder meer gietijzer met een hoog chroomgehalte en nodulair gietijzer, die doorgaans worden gebruikt voor het hanteren van minder corrosieve vloeistoffen.

2.3 Legeringen op nikkelbasis

Legeringen op nikkelbasis blinken uit in omgevingen die bestand zijn tegen hoge temperaturen, oxidatiebestendig en corrosiebestendig. Ze zijn de ideale keuze voor omgevingen met extreem hoge temperaturen en zware omstandigheden. Hun kenmerken omvatten:

Uitzonderlijke prestaties bij hoge temperaturen: Legeringen op nikkelbasis kunnen een hoge mechanische sterkte behouden bij temperaturen boven de 1200°C.
Uitstekende corrosieweerstand: Deze legeringen zijn bestand tegen sterke oxidatie, sulfidecorrosie en andere chemische degradatie.
Weerstand tegen hittevermoeidheid: Legeringen op nikkelbasis zijn geschikt voor omgevingen met aanzienlijke thermische spanningen, waardoor materiaalbreuken effectief worden voorkomen.

Legeringen op nikkelbasis zoals Inconel 718 en Incoloy 800H worden vaak gebruikt in gietstukken van axiale stromingspompen, vooral in de chemische en aardolie-industrie.

2.4 Op kobalt gebaseerde legeringen

Op kobalt gebaseerde legeringen presteren uitzonderlijk goed in extreem hoge temperaturen en corrosieve omgevingen. Ze worden vaak gebruikt in situaties waar de temperatuur extreem hoog is en het medium agressief is. Hun kenmerken omvatten:

Uitstekende sterkte bij hoge temperaturen: Op kobalt gebaseerde legeringen zijn bestand tegen hogere temperaturen en zijn geschikt voor omgevingen met ultrahoge temperaturen.
Uitstekende oxidatie- en corrosieweerstand: Deze legeringen zijn bijzonder geschikt voor omgevingen waar zwavel of oxidatie bij hoge temperaturen voorkomt.
Thermische stabiliteit: Op kobalt gebaseerde legeringen hebben een lage thermische uitzettingscoëfficiënt, waardoor de maatvastheid bij temperatuurschommelingen behouden blijft.

Op kobalt gebaseerde legeringen worden veel gebruikt in axiale pompen in industrieën zoals de lucht- en ruimtevaart en energieopwekking.

3. Belangrijke overwegingen bij materiaalkeuze

Bij het selecteren van materialen voor gietstukken van axiale stromingspompen in omgevingen met hoge temperaturen moeten naast de hoge temperatuurbestendigheid en corrosieweerstand met verschillende extra factoren rekening worden gehouden:

Middelgroot type: Verschillende media (zoals water, olie of chemische vloeistoffen) hebben verschillende niveaus van corrosieve eigenschappen en het materiaal moet worden geselecteerd op basis van de eigenschappen van het medium.
Bedrijfstemperatuur: Verschillende materialen vertonen verschillende eigenschappen bij verschillende temperaturen, en de materiaalkeuze moet gebaseerd zijn op de specifieke bedrijfstemperatuur.
Kosten en economie: Materiaalkeuze moet prestatie-eisen in evenwicht brengen met kosteneffectiviteit om overontwerp te voorkomen.
Gietproces: Verschillende materialen vereisen verschillende gietmethoden en apparatuur, dus het is belangrijk om materialen te kiezen die aansluiten bij de beschikbare gietprocessen om gietstukken van hoge kwaliteit te garanderen.