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ポンプの基礎知識クラス

【A-7d】ポンプに使用される非鉄金属について

ポンプの基礎知識のクラスを受け持つ、ティーチャー モーノベです。
今回は、ポンプに使用される非鉄金属について、説明したいと思います。

非鉄金属とは

文字通り「鉄、及び鉄を主成分とした合金以外」のすべての金属を表します。非鉄金属の総生産量は鉄を主成分とした合金よりも少ないのですが、種類は非常に多く、「産業の母」と称されるほど、さまざまな用途で使用されています。

産業用によく使用される非鉄金属には、アルミニウムやマグネシウム、チタンなどの軽金属、銅・亜鉛などのベースメタル、ニッケルやクロムといったレアメタル、金やプラチナといった貴金属(プレシャスメタル)などがあります。

ポンプに使われる非鉄金属

上述の通り、一言に非鉄金属といってもさまざまな種類がありますが、今回は、耐食性材料として、ポンプでよく使用される非鉄金属にスポットを当てて説明します。

1. チタン及びチタン合金

チタンの不動態皮膜は塩化物イオンに対して極めて安定しており、チタン及びチタン合金は常温であれば海水中でもすきま腐食が発生しないほど高い耐食性を示します。銅合金と比べると熱伝導性は低いですが、機械的強度が非常に高いという特徴もあります。

原子力発電所の海水冷却設備のパイプラインや、浄水場の次亜塩素酸ナトリウムやポリ塩化アルミニウム(PAC)の注入ポンプなど、高い耐食性と信頼性が必要な場合に用いられます。

2. ニッケル合金
A. カーペンター(Carpenter®)20Cb3

硫酸に対して特に優れた耐食性を有する合金で、加工性や耐久性などの機械的性質に優れているため、化学プラントにおいて広範な用途で活用されています。浄水場で濃硫酸を移送するポンプの材質にも使われています。

B. ハステロイ®C-276

ニッケルに、モリブデンやクロムを添加しており、酸化性と還元性の雰囲気に耐えることができます。リン酸・硫酸・塩酸に対して非常に優れた耐食性を示します。

また、応力腐食にも抵抗性があります。ステンレス鋼と同程度の溶接性があり、加工性にも優れていますが、一般的にチタンやカーペンター(Carpenter®)に比べて高価です。ハステロイ®C-276の他には、耐高温塩酸特性に優れた“ハステロイ®B-2”や、耐孔食性、耐すきま腐食性を向上させた“ハステロイ®C-22”などがあります。

単位%
含有成分 Ni Co Cr MO W Fe Si Mn C その他
ハステロイ® C-276 57 2.5
以下
16 16 4 5 0.08
以下
1.00
以下
0.01
以下
V:0.35
以下
ハステロイ® B-2 69 1
以下
1
以下
28 - 2
以下
0.10
以下
1.00
以下
0.01
以下
-
ハステロイ® C-22 56 2.5
以下
22 13 3 3 0.08
以下
0.50
以下
0.01
以下
V:0.35
以下

ステンレスなどの一般的な材質では耐えられない特殊な液体を移送する際には、上記のような非鉄金属製ポンプを使用します。ただし、耐食性の高い材質ほど高価なものになります。材質選定の際には、ポンプメーカーに相談の上、使用環境に適したコストパフォーマンスの高い材質を選ぶことが重要です。

そろそろ時間ですね!最後にまとめをしておきます。

本稿のまとめ

今回の講義では、

  • 非鉄金属には非常に多くの種類がある。
  • ポンプに使用される非鉄金属は、主に耐食性の観点から選定される。
  • 必要以上に耐食性に優れた材質を選ぶとコストが高くなるためポンプメーカーに相談の上、使用環境に適した材質を選定することが重要である。

について学びました。

4回シリーズでお届けした「ポンプに使用される金属材料について」は、今回の講義で終了です。ありがとうございました。

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ハステロイはHaynes International, Inc.の登録商標です。

カーペンター(Carpenter)は Carpenter Technology Corporation の登録商標です。

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