Conception avancée des matériaux et de la construction pour une durée de vie prolongée de la pompe
Le choix des matériaux a un impact significatif sur les performances des pompes dans les environnements corrosifs, abrasifs et à haute température. Cette section explore les propriétés métallurgiques, les traitements de surface et les considérations de conception structurelle.
2.1 Matériaux résistants à la corrosion
Aciers inoxydables:
316L (UNS S31603):Contient 2 à 3 % de molybdène pour la résistance au chlorure (PREN = 24)
Duplex 2205 (UNS S31803):Structure 40% ferrite/60% austénite avec PREN = 34
Hastelloy C-276 (UNS N10276):Résiste à la corrosion sous contrainte due à l'acide sulfurique et au chlorure
Fonte ductile:
ASTM A536-84 Grade 60-40-18 pour les applications d'eau potable
Le revêtement époxy (SSPC-SP10) prolonge la durée de vie dans les sols agressifs
Options non métalliques:
Polyfluorure de vinylidène (PVDF) pour la manipulation de l'acide fluorhydrique
Polymère renforcé de fibres de carbone (PRFC) pour applications légères et à haute résistance
2.2 Innovations en matière de conception mécanique
Conception de la turbine:
Roues semi-ouvertes:Réduire l'enchevêtrement des fibres dans les applications de traitement des eaux usées (Figure 3)
Roues fermées: Efficacité supérieure pour les fluides propres (ISO 5199 Classe N)
Aubes courbées vers l'arrière:Minimiser la poussée radiale dans les systèmes à haut débit
Systèmes d'étanchéité:
Pression du fluide de barrière maintenue à 1,5 bar au-dessus de la pression du système
Tampon d'azote gazeux pour applications à zéro émission
Face rotative en carbone-graphite avec anneau stationnaire en carbure de silicium
Pression maximale : 10 bars
Joints mécaniques simples (API 682 Plan 11):
Joints doubles (API 682 Plan 53B):
Systèmes de roulement:
Roulements à rouleaux coniques (série SKF 32000) supportant des charges axiales jusqu'à 250 % de la capacité nominale
Roulements à billes à contact oblique pour applications à grande vitesse
Composites bronze-graphite (ASTM B403) avec jeu radial de 0,05 mm
Lubrification par bagues d'huile autolubrifiantes ou systèmes à circulation forcée
Roulements à manchon:
paliers de butée:
2.3 Ingénierie de surface
Revêtements par projection thermique:
Les revêtements WC-Co (ASTM B733) offrent une dureté de 300 HV
Oxydation électrolytique au plasma (PEO) pour les composants en aluminium
Galvanoplastie:
Épaisseur du chromage (ASTM B633) : 0,05-0,15 mm
Placage nickel-phosphore (ASTM B733) pour applications non magnétiques
Données de test
Essai au brouillard salin (ASTM B117):
Acier inoxydable 316L : 2 000 heures avant la rouille rouge
Fonte ductile : 600 heures avant piqûres
Essais hydrostatiques:
1,5 fois la pression de conception pendant 10 minutes (ASME BPVC Section VIII)
Étude de cas : Système de pompage de plate-forme offshore
Une plateforme en mer du Nord utilisant des pompes duplex en acier inoxydable a permis d'économiser 1,2 million de dollars sur 5 ans par rapport aux alternatives en acier au carbone. La spectroscopie d'impédance électrochimique (SIE) a révélé une réduction des taux de corrosion de 0,12 mm/an à 0,03 mm/an.
Conclusion
Le choix des matériaux doit équilibrer le coût, les propriétés mécaniques et l’exposition environnementale.
