下水汚泥輸送用都市エンジニアリングスラリーポンプ

II.エラストマー

スラリーポンプで一般的に使用されるエラストマーは、天然ゴム、ポリウレタン、合成エラストマーの 3 つのカテゴリに分類できます。
天然ゴム
天然ゴムをライニング材料として使用すると、直径 12 mm (1/2 インチ) の固体粒子に対して優れた耐浸食性を示します。ただし、インペラに適用すると、直径 6 mm (1/4 インチ) を超える粒子に対する耐性が大幅に低下します。さらに、天然ゴムは鋭利な固体を含む媒体への適応性が限られています。それにもかかわらず、新しい耐切断性配合により、この欠陥はある程度改善されました。{9}}天然ゴムは比較的柔らかい質感のため、大きな固形物や破片によって切れたり引き裂かれたりしやすいです。-粉砕回路（ボールミル、半自生粉砕機ドラム、粉砕機の水収集ピット振動スクリーンなど）で使用する場合、スクリーン穴サイズとスクリーンメディアの状態の規制が安定した動作を確保するための重要な要素となります。
天然ゴムには独特の遅延回復故障モードがあり、内部熱の蓄積により熱分解と脱硫反応が引き起こされ、機械的特性が急激に低下する可能性があります。このリスクを回避するために、インペラの周速度は通常 27.5 m/s (5400 フィート/分) 未満に制御され、インペラの外縁近くのサクション ライナーの領域の熱劣化を防ぎます。
天然ゴムは、油、溶剤、強酸に対する耐性が低いです。接触後、体積が大幅に膨張し、耐摩耗性が低下し、機械的強度が大幅に低下する傾向があります。また、流体温度が75度を超える用途には適しません。化学物質や高温環境では、合成エラストマーを使用する必要があり、特定の化学媒体と動作温度の組み合わせに基づいて特定のタイプを選択する必要があります。
2. ポリウレタン
合成エラストマーの一種であるポリウレタンは、2つの液体薬品を混合し、注入後に硬化させることによって形成されます。この材料は固体微粒子に対して優れた耐性を示し、一部の用途シナリオでは天然ゴムよりも優れた性能を発揮します。
ポリウレタンは化学腐食に対して耐性のある典型的な材料ではありませんが、それでも天然ゴムよりも大幅に優れた耐化学膨張性を示します。さまざまな化学物質を含む浮遊選鉱回路などのシナリオでは、その耐用年数は天然ゴムよりもはるかに長くなる可能性があります。さらに、ポリウレタンは、回転速度が 27.5 m/s (5400 フィート/分) を超えるインペラのポンプ ライナーとして使用できます (この条件では、天然ゴムは使用できなくなります)。また、破片がゴム製インペラを損傷する可能性がある場合にも適しています。
ポリウレタンのショア硬度は通常、従来の天然ゴムよりも高いため、粗くて鋭い粒子を扱う場合、その性能が制限される可能性があります。このような粒子は表面の剥離を引き起こしやすくなります。さらに、ポリウレタンの化学構造により、特に強酸や強塩基にさらされた場合、「加水分解」（エラストマー特有の故障モード）を受けやすくなります。ただし、特定の配合を改良することで、加水分解に対する耐性を大幅に高めることができます。ポリウレタンの使用温度の上限は70度であり、炭化水素により劣化します。
3. 合成エラストマー
エラストマー化合物の合成では、天然ゴムのポリマー成分が特別に配合されたポリマーに置き換えられます。これらの特別に配合されたポリマーは、特定の化学環境や動作温度に耐えることができます。この改質プロセスでは通常、選択した合成ゴムと適合する新しい強化剤、硬化剤、その他の特殊な添加剤の使用が必要になります。
合成エラストマーは耐薬品性と耐熱性の点で天然ゴムよりも優れていますが、根本的なトレードオフがあります。通常、合成エラストマーの耐摩耗性は、配合が最適化された天然ゴムよりも低くなります。{0}}これらの特性の違いは、材料設計における優先順位の考慮から生じます。- 合成エラストマーは、分子構造の制御によって環境適応性を高めますが、摩擦特性が犠牲になります。これは、特定の作業条件における材料選択の重要な基礎となります。つまり、環境耐性と耐摩耗性の間で目標のバランスをとる必要があります。

Ⅲ．耐摩耗性-/耐浸食性-鋳造合金

-耐摩耗性鋳造合金は、スラリー ポンプのインナー ライナーとインペラに適しており、大きな粒子や鋭い粒子、高揚程（高いインペラ回転速度）、高い動作温度、炭化水素を多く含むゴム材料など、ゴム材料が不適切なシナリオでも動作できます。
遠心ポンプ スラリーの用途では、高クロム白鉄が最も一般的に使用される合金シリーズです。{0}このタイプの合金は鉄をベースにしており、その中に金属炭化物が体積の 15% ～ 55% を占め、均一に分散しています。これらの炭化物は 1200HV 以上の硬度を持つことができ、合金に優れた耐浸食性を与えます。ただし、硬質炭化物の存在は材料の靭性と総合的な機械的特性の低下につながります。-高-クロム白鉄は、衝撃を受けると脆性破壊を起こしやすいです。現在、この種の材料に関する徹底的な研究とスラリー ポンプの設計の継続的な最適化により、脆性破壊によって引き起こされる破損を効果的に軽減できます。-
高クロム-白鋳鉄は、ほとんどの作業条件の要件を満たし、さまざまな化学物質に対する耐性が優れています。ただし、耐酸性が不十分であるため、ほとんどの製品は pH 4 を超える環境にのみ適しています。pH 1 以下の浸食性の高い酸性条件の場合は、専用の高クロム鋳造白鉄オプションが用意されていますが、耐摩耗性は従来のモデルよりわずかに低くなります。{4}
純粋な腐食条件や特別な耐衝撃性が必要なシナリオでは、鋳鋼およびニッケル合金シリーズを選択できます。媒体が極度に腐食性である極度に軽いスラリーでは、二相ステンレス鋼またはオーステナイト系ステンレス鋼を使用できます。最も強い腐食性を持つスラリーには、ニッケル-ベースの合金を選択する必要があります。これらの鋼およびニッケル合金は耐摩耗性を考慮して設計されていないことを強調しておく必要があります。耐食性の向上は通常、耐摩耗性を犠牲にするため、浸食性固体が関与するシナリオには通常推奨されません。

IV.セラミックス

スラリー ポンプで一般的に使用されるセラミックは、ポリマー ベースのセラミック、機能性セラミックの 3 つのカテゴリに分類できます。{0}セラミックス材料は耐食性、耐摩耗性に優れていますが、生産サイクルが長く、加工難易度が高いため、生産コストが比較的高くなります。
ポリマー-ベースのセラミック
エポキシ複合セラミックス：エポキシ樹脂をベースとし、密着性、耐食性、寸法安定性に優れています。酸化アルミニウムと炭化ケイ素の粒子は、ショートカット繊維とともにセラミック強化相として使用されます。-硬化後は、強度と硬度が高く、ポリウレタン-ベースの材料よりも優れた耐化学腐食性と適度な耐衝撃性を備えた複合材料を形成します。これらは、特に中濃度の酸性またはアルカリ性の化学媒体を含むスラリー環境で、スラリー ポンプの内側ライニング コーティングや局所的な耐摩耗性コンポーネント (ポンプ ケーシングの内側ライニングやインペラのエッジなど) に一般的に使用されます。-
ビニル複合セラミックス：ビニル樹脂は、エポキシ樹脂の強靱性と耐薬品性、および不飽和ポリエステルの硬化特性を兼ね備えています。アルミナ、炭化ケイ素などを強化相として、セラミックファイバー/ウィスカーと組み合わせることで、材料の耐衝撃性と耐引き裂き性が大幅に向上します。中程度の粒子サイズと複雑な化学環境を伴うスラグ スラリー処理シナリオに適しています。
ポリウレタン-ベースの複合セラミックス: マトリックスとしてポリウレタン (PU) を使用し、酸化アルミニウム (Al₂O₃)、炭化ケイ素 (SiC)、ジルコニア (ZrO₂) などの一般的な硬質セラミック粒子をセラミック強化相として使用します。セラミック粒子の分散強化により、ポリウレタンの耐摩耗性と耐衝撃性が大幅に向上すると同時に、ポリウレタンの柔軟性が維持され、微細から中程度の固体粒子による侵食や摩耗に耐えることができます。-浮遊選鉱回路や尾鉱の輸送など、化学媒体または中程度の摩耗性スラリーを含むシナリオに適しています。特に従来の天然ゴムを置き換える場合、耐薬品性と耐摩耗性の両方をバランスさせることができます。
2. 機能性セラミックス
アルミナ セラミック (Al₂O₃ セラミック): アルミナ セラミックは、スラリー ポンプに適用された最も初期の機能性セラミックです。硬度や耐摩耗性、化学的性能の安定性（強アルカリ溶液やフッ酸を除く）が高いほどコストは低くなります。これは一般に、スラリー ポンプのインペラの内側ライニング、保護スリーブ、局所耐摩耗層に使用され、特に中程度の摩耗強度のスラリーを扱うのに適していますが、脆性が高く、耐衝撃性が劣ります。
炭化ケイ素セラミックス (SiC セラミックス): 炭化ケイ素セラミックス (特に反応焼結 SiC と加圧焼結 SiC-) は、アルミナ セラミックと比較して、非常に高い耐摩耗性、優れた耐食性 (フッ化水素酸や強酸化性の酸には耐性がない)、良好な熱伝導性、高温耐性、優れた耐熱衝撃性を備えています。これらは、鋭利な粒子（ケイ砂、金属スラグなど）を含む高濃度スラリーや酸/アルカリを含む化学スラリーなど、高-メンテナンス、強い-腐食、または高温-スラリー条件に適しています。-これらは、インペラ、フロント ガード プレート、スラリー ポンプのウェア リングなど、中核となる耐摩耗部品としてよく使用されます。{9}}
ジルコニア強化セラミックス（ZrO₂ セラミックス）：酸化イットリウム（Y₂O₃）などの安定剤によって強化されたセラミックスで、非常に高い破壊靱性（アルミナセラミックスの3-5倍）と耐摩耗性を備えています。高い硬度（モース硬度は 8.5 ～ 9 グレード）と優れた耐食性（フッ化水素酸を除く）を備えています。スラリー中の粒子がある程度の衝撃を受ける用途（粗粒子スラグ、砂、砂利など）に適しており、羽根車や耐摩耗ライナーなどの部品に使用でき、従来のセラミックの脆さを補い、より安定した性能を発揮します。-中程度の摩耗強度と耐衝撃性条件。

コード

材質名
タイプ

機能の説明
A04

ULTRACHROME® 24% クロム耐食性-ねずみ鋳鉄
白鋳鉄
A04 合金は、穴あけおよびタップ加工用に特別に設計された一種の白鉄です。 A04 の耐食性は A05 ほど良くはなく、通常は耐食性がありません-。 A04はシールアダプター、スタッフィングボックス、排出装置に使用されます。
A05

ULTRACHROME® 27% クロム耐食性-ねずみ鋳鉄
白鋳鉄
A05 合金は耐摩耗性白鋳鉄の一種であり、軽度の腐食環境を含むさまざまな浸食条件下で非常に優れた性能を発揮します。{1} A05 の高い耐摩耗性は、微細構造内の硬質炭化物の存在によるものです。
A25

Ni-Cr-Mo 鋼
鋳鋼

A25 合金は、適度な耐摩耗性と高い機械的特性を備えた合金鋼の一種です。この合金は、砂利用のポンプ ケーシングなど、靭性が最も重要な大型鋳物に使用されます。
A49

ULTRACHROME® 28% クロム低炭素高-低クロム-炭素白鉄
白鋳鉄
A49 合金は、低 pH の腐食条件に適した耐食性の白鋳鉄です。-ただし、エロージョン摩耗の問題もあります。この合金は、排煙脱硫 (FGD) やその他の中程度に腐食性のスラリー用途に特に適しています。
A53

ULTRACHROME® オーステナイト系ステンレス鋼高-クロム白鉄
白鋳鉄
A53 合金は、中程度の耐食性を備えた高耐食性合金です。- A53 は、侵食の問題も存在するリン酸塩条件や特定の二酸化硫黄除去用途などの低 pH 用途で使用できます。
A61

HYPERCHROME® 30% Cr 高クロム白鉄
白鋳鉄
A61 合金は過共晶白鋳鉄です。合金マトリックス中に硬くて耐摩耗性の高い炭化クロムが多量に存在するため、非常に高い耐食性を備えています。{2}}
A68

HYPERCHROME® 30% Cr 高クロム白鉄
白鋳鉄
A68 合金は過共晶の白い鉄です。摩耗の激しい条件に適しており、軽度の耐食性を備えています。ウルトラクローム A05 合金と同等の耐食性と、ハイパークローム® A61 合金より優れた耐摩耗性レベルが必要な用途に使用する必要があります。
A241

ULTRACHROME® 32% クロム高クロム白鉄
白鋳鉄
A241 合金は、-耐摩耗性と耐衝撃性-に優れた白鋳鉄です。衝撃により材料損失が生じる用途向けに最適化されています。 A241はA61と比較して耐衝撃性に優れ、A05と比較して耐食性に優れています。
C21

13% クロム鋼
マルテンサイト系ステンレス鋼
C21 合金は完全に硬化した 420C ステンレス鋼です。
C23

CF-8M ステンレス
オーステナイト系ステンレス鋼

C23合金はCF-8Mステンレス鋼です。 C23は耐食性に優れていますが、耐食性は劣ります。 316SSと同等の鋳造品です。
C26

CD-4MCuN ステンレス鋼
二相ステンレス鋼
C26 合金は CD-4M CuN 二相ステンレス鋼です。 C23 よりも耐食性は優れていますが、通常は耐食性が劣ります。 2205SSの鋳造相当品です。
D21

球状黒鉛鋳鉄（SG鉄）
鋳鉄
D21 合金は、灰色がかった色のダクタイル鋳鉄のグレードであり、ポンプ ケーシングおよびフレームの標準材料として使用されます。
D25

高強度ダクタイル鋳鉄（SG 鉄）-
鋳鉄
D25 合金は独自のダクタイル鋳鉄で、最高の機械的強度を必要とする高圧容器に使用されます。-
N02

63% Ni 30% Cu 合金
耐食性-ニッケル合金
N02 合金はニッケル-銅合金で、腐食環境に適していますが、耐摩耗性が劣ります。 N02 はモネル合金としても知られています。
N22

58N 22Cr 12Mo 合金
耐食性-ニッケル合金
N22 は非常に耐食性の高い合金であり、オーステナイトやオーステナイト超合金でも耐えられない非常に過酷な用途に使用されます。- N22 はハステロイ® C-22® としても知られています。
J32

70% タングステンカーバイドコーティング 420SS
セラミック-コーティングされたステンレス鋼
J32 は金属-複合コーティングで、70% のタングステンカーバイドと 420 ステンレス鋼の基材で構成されています。腐食環境下でのシャフトスリーブに使用されます。
J37

70% タングステンカーバイドコーティング CD4-MCUN
セラミック-コーティングされた二相ステンレス鋼
J37 は金属-複合コーティングで、70% のタングステンカーバイドと二相ステンレス鋼の基材で構成されています。腐食性や摩耗性の条件下でのシャフトスリーブに使用されます。
J39

80%超硬コーティング 420SS
セラミック-コーティングされたステンレス鋼
J39 は金属-複合コーティングで、80% の微粒子炭化タングステンと 420 ステンレス鋼基板で構成されています。-極めて摩耗性の高い条件下でのシャフトスリーブに使用され、J32に比べて耐摩耗性が優れています。
R35

Linatex®プレミアムラバー
天然ゴム
R35 Linatex プレミアムは、微粒子スラリー摩耗用途に最適化された、柔らかく高弾性の天然ゴムです。
R55

ミルの排出ライニングは天然ゴムでできています。
天然ゴム
R55 天然ゴムは、研削盤の吐出用途における一般的な広範囲のスラリー分布に対処するために特別に設計されたコンパウンドです。
R508

ミルの排出ライニングは天然ゴムでできています。
天然ゴム
R508 天然ゴムは、最も要求の厳しい用途向けに特別に設計されたコンパウンドであり、非常に高い引裂抵抗と引張強度を備えています。
S01

EPDMゴム
合成エラストマー
S01は耐酸性、耐オゾン性に優れた合成エラストマーです。圧縮永久変形が少ないため、主にシール用途に使用されます。
S12

ニトリルゴム
合成エラストマー
S12 は、脂肪、油、ワックスを含む用途で一般的に使用される合成ゴムの一種です。 S12は適度な耐食性を持っています。
S21

ブチル(IIR)ゴム
合成エラストマー
S21合成ゴムは、化学的安定性、耐熱性、耐酸化性に優れていますが、耐食性が劣ります。 S21は酸性環境で使用されます。
S31

クロロスルホン化ポリエチレン
合成エラストマー
S31 は酸化防止剤および耐熱性エラストマーです。-酸や炭化水素に対して優れた化学的安定性を持っています。
S42

ポリブタジエン
合成エラストマー
S42 は、動的性能が天然ゴムよりわずかに低いだけの高強度合成エラストマーです。- S42は耐熱性、耐油性に優れています。通常、炭化水素-ベースの天然ゴムが劣化する状況で使用されます。
S51

フルオロシリコーンポリマー
合成エラストマー
S51 合成エラストマーは、高温での耐油性および耐薬品性に​​優れていますが、耐食性は劣ります。
U38

耐摩耗性ポリウレタン-
ポリウレタンエラストマー
U38 は耐浸食性の材料であり、エラストマー用途で優れた性能を発揮し、「不純物」の問題に適しています。{1}これは、U38 の高い引裂強度と引張強度によるものです。ただし、耐浸食性は天然ゴム（R55™ゴム）には及びません。
Y08

窒化ケイ素と炭化ケイ素を組み合わせたもの
セラミックス

Y08 は耐摩耗性セラミックです。-微粒子摩耗用途では優れた性能を発揮しますが、固体衝撃や -1mm を超える浸食に対しては耐性が劣ります。