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ケミカル渦巻ポンプの羽根車の修理方法

2025-12-15

Repair Methods for Impellers of Chemical Centrifugal Pumps

I. インペラ損傷の一般的な原因

1. 腐食

酸、アルカリ、有機溶剤などの多くの化学媒体は、インペラの金属材料と反応する可能性があります。たとえば、一般的な炭素鋼インペラは酸性媒体にさらされると腐食穴が開きやすくなります。より優れた耐食性を備えたステンレス鋼のインペラでも、塩化物を含む環境では孔食や応力腐食割れが発生する可能性があります。これらは、日常のポンプのメンテナンスで遭遇する一般的なシナリオです。

2.侵食

搬送流体に固体粒子(鉱物スラリー、廃液中の不純物など)が含まれている場合、これらの粒子は流体とともに高速で流れ、羽根車の表面を継続的に磨きます。時間が経つにつれて、刃は徐々に薄くなり、刃先が摩耗し、穴が形成されることもあります。この種の損傷は、鉱物スラリーの輸送セクションや廃液処理セクションで特に一般的であり、頻繁な修理が必要です。

3. キャビテーション

キャビテーションは最も隠されており、見落とされやすい問題です。ポンプの入口圧力が低すぎると、液体の局所的な蒸発が発生し、気泡が形成されます。これらの気泡は流体とともに高圧領域に移動すると、瞬時に崩壊し、非常に強い衝撃力を発生させ、インペラの表面に蜂の巣状の構造を形成し、ひどい場合にはブレードを貫通することもあります。ポンプの異常動作が検出されるまでに、キャビテーションによる損傷はすでに深刻であることがよくあります。

4. 機械的疲労と振動

取り付け時の位置ずれ、シャフトの変形、ベアリングの磨耗などにより、運転中にインペラに異常な負荷がかかる可能性があります。長期間使用すると、翼の根元に疲労亀裂が発生しやすくなり、場合によってはハブとシャフトの嵌合が緩み、運転中に異音が発生し、ポンプの安定性に重大な影響を与えることがあります。

II.一般的な修理方法

方法 1: 溶接修理

亀裂や局部欠陥などのある金属製インペラに適用可能です。

共通の材料:ステンレス鋼、炭素鋼、ハステロイなどPictures of cavitation in centrifugal pumps

操作ポイント:


  • インペラを分解後、表面の腐食層や油汚れを徹底的に洗浄し、母材を露出させます。
  • 隠れた亀裂がないことを確認するには、浸透探傷試験または超音波試験をお勧めします。
  • インペラの材質に適合する溶接材料を選択してください。腐食性の高い環境では、ニッケルベースの溶接材料を検討できます。
  • 溶接入熱を制御して変形を軽減します。薄肉部品にはTIG溶接をお勧めします。
  • 溶接後、研削して元の流路形状に戻し、再度動的バランス修正を行います。


利点:構造強度を回復します。通常、新しい部品に交換するよりもコストが低くなります。

注:大面積の腐食や浸食には適しません。経験豊富な溶接工による操作が必要です。不適切な熱処理は材料の耐食性に影響を与える可能性があります。

方法2: コーティング/ライニングの修理

表面腐食や軽度の浸食防止に適用でき、予防保全対策としても使用できます。構造亀裂のあるインペラには適用できません。

一般的な保護材:


  • エポキシコーティング:酸やアルカリに強く、施工が簡単。
  • ポリウレタンコーティング:耐摩耗性に優れ、粒子を含むメディアに適しています。
  • セラミックライニング: 高硬度、強力な耐浸食性ですが、高い構造要件が必要です。
  • ニッケルリン化学めっき:均一な被覆率で耐食性と耐摩耗性を両立。


建設プロセス:表面洗浄→サンドブラスト粗面化→塗装→硬化処理→流路研磨。

利点:構築サイクルが短く、コストが低く、インペラの耐用年数を延ばすことができます。

注:コーティングが厚すぎると、流路のプロファイルが変化する可能性があります。表面処理が不十分だと塗装剥がれが起こりやすくなります。

方法 3: 機械加工修理

インペラーハブの磨耗やブレード形状の変形などの寸法偏差の問題に適用できます。たとえば、閉じた羽根車の前後カバーが摩擦により薄くなった場合や、ブレード出口が浸食により不均一になった場合、機械加工を使用して元の幾何学的寸法を復元することができます。

利点:修理精度が高く、ポンプ効率の回復に役立ちます。

注:材料損失が最小限のインペラにのみ適用されます。過度の機械加工は強度を低下させます。複雑な曲面加工には専門の設備が必要です。

方法 4: 直接置換

インペラに次のような症状がある場合は、新しいインペラと交換することをお勧めします。


  • 複数の亀裂または刃の破損。
  • 腐食深さが壁厚の 30% を超えている。
  • 修理費用は、新しいインペラの価格に近いか、それを超えます。


新しいインペラを選択する場合、媒体の特性に基づいて、より耐久性のある材料を選択できます。たとえば、ハステロイは強酸環境に適しており、摩耗の激しい作業条件にはセラミックライニングまたは超高分子量ポリエチレンのインペラを検討できます。

Ⅲ.修理時の主な考慮事項


  1. 材質の互換性:補修材はインペラの基材と搬送媒体の両方に適合する必要があります。そうしないと、電気化学的腐食やコーティングの損傷が発生する可能性があります。
  2. ダイナミックバランス補正:溶接やコーティングなどの修理作業により、インペラの質量分布が変化します。特に高速ポンプの場合、運転中の過度の振動を避けるために、修理後に動的バランスを実行する必要があります。
  3. 関連仕様への準拠:重要な位置にあるポンプについては、材料の確認、非破壊検査、バランスグレードの要件など、修理プロセスに関して API 610 などの規格に従うことが推奨されます。
  4. 予防保守を重視:振動や圧力などの動作パラメータを定期的にチェックし、フィルタを適時に清掃し、設計された流量範囲内でポンプを動作させて、インペラの耐用年数を効果的に延長します。重要なポンプについては、6 ~ 12 か月ごとにカバーを開けて羽根車を点検することをお勧めします。


IV.よくある質問

Q1: プラスチック製インペラ(PTFE、PP など)は修理できますか?Impellers

A1: 軽度の損傷であれば特殊な接着剤や熱風溶着などで対応可能ですが、通常は修復強度に限界があります。キーポジションや高温高圧環境下では直接交換を推奨します。

Q2: 静的バランスと動的バランスの違いは何ですか?

A2: 静的バランスは静止状態での重心のオフセットのみを修正しますが、動的バランスは回​​転状態での不均衡な力とモーメントを修正します。高速ポンプは動的バランスをとる必要があります。

Q3: キャビテーションはどうやって判断するのですか?

A3: 通常、ポンプは運転中に砂利の衝突のような騒音を発生し、揚程と効率が大幅に低下します。分解後に検査すると、インペラの表面に密な穴が確認できます。

まとめ

インペラの修理は、技術、経験、仕様を総合的に考慮する必要がある作業です。信頼性の高い修理を実現し、機器の性能を回復するには、損傷の種類に基づいて正しい修理方法を選択し、材料の適合性を確保し、徹底的な動的バランスと品質テストを実施することが不可欠です。専門的なサポートが必要な場合は、テフ信頼できるソリューションを提供できます。当社には専門の技術チームと標準化されたプロセスがあり、装置の寿命を延ばし、生産の安全性を確保することに尽力しています。 

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