JP2019031707A

JP2019031707A - ポンプ

Info

Publication number: JP2019031707A
Application number: JP2017153014A
Authority: JP
Inventors: 涼太郎山本; Ryotaro Yamamoto; 八鍬　浩; Hiroshi Yakuwa; 浩八鍬; 敬祐早房; Keisuke Hayafusa; 賢治天谷; Kenji Amaya
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2017-08-08
Filing date: 2017-08-08
Publication date: 2019-02-28

Abstract

【課題】ポンプ本体のケーシング全体の腐食を適切に抑制することのできるポンプを提供する。
【解決手段】ポンプ１０は、ケーシング１４を有するポンプ本体１１と、ケーシング１４の内面に設けられる犠牲部材１２を備えている。犠牲部材１２の材料として、ケーシング１４の材料に比べて局部腐食が発生しやすい材料が用いられている。例えば、ケーシング１４の材料として、二相ステンレス鋼が用いられ、犠牲部材１２の材料として、ステンレス鋼が用いられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、耐食性を有する金属製の構造体の防食構造体に関し、特に耐食性を有する金属製のポンプ本体の腐食を抑制する機能を備えたポンプに関する。

一般に、ポンプにおいては、各部品に要求される機能に応じて材料が選ばれるため、複数の異なった種類の材料が組み合わされて使用されることが多い。ところが、海水のように電気伝導度の高い溶液を扱うポンプの場合、電位が異なる二つの材料により海水を電解質とするマクロセルが構成され、電位が卑側の材料で腐食（異種金属接触腐食）が発生する。一方、電位が貴側の材料は腐食が抑制される。この腐食抑制現象を積極的に利用した防食法はカソード防食と呼ばれる。

従来、海水中で用いられるポンプ（海水ポンプ）では、流電陽極方式によるカソード防食（電気防食）が用いられている（例えば、特許文献１参照）。流電陽極方式で用いられる犠牲陽極は、防食対象であるポンプ本体より卑である金属で構成され、自ら（犠牲陽極）が腐食することによって防食対象（ポンプ本体）が腐食するのを防ぐ機能を備えている。

特開２００３−０３４８８６号公報

しかしながら、従来のポンプにおいては、一般に、犠牲陽極の材料として亜鉛やアルミニウムが用いられるが、ポンプ本体のケーシングの材料として二相ステンレス鋼が用いられる場合には、過防食により割れが発生するおそれがある。

また、従来のポンプでは、犠牲部材の消耗速度が大きいと、製品寿命を考慮したときに犠牲部材の厚みを大きくする必要があり、ポンプ本体のケーシングの内面に設けるのが困難であるという問題があった。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、耐食性を有する金属製の構造体の防食構造体を提供し、特に、ポンプ本体の腐食を適切に抑制することのできるポンプを提供することを目的とする。

本発明のポンプは、ケーシングを有するポンプ本体と、前記ケーシングの表面に設けられる犠牲部材と、を備え、前記犠牲部材の材料として、前記ケーシングの材料に比べて局部腐食が発生しやすい材料が用いられている。

この構成によれば、ポンプ本体のケーシングの表面に取り付けられた犠牲部材で、ケーシングより先に局部腐食（すきま腐食や孔食）が発生する。犠牲部材に局部腐食が発生すると、犠牲部材の電位が卑化するので、ポンプ本体のケーシング全体に腐食が発生するのを抑制することができる。犠牲部材の材料として１８Ｃｒ系ステンレス鋼等を用いれば、ポンプ本体のケーシングの材料として二相ステンレス鋼が用いられた場合でも、過防食により割れが発生するのを防止することができる。

また、犠牲部材の消耗速度は、従来の犠牲陽極より消耗速度が小さいので、犠牲部材の厚さを犠牲陽極に比べて小さくすることができる。したがって、従来の犠牲陽極は、厚みが大きいためポンプ本体の内面に設けるのが困難であったのに対して、犠牲部材は、厚みが小さいのでポンプ本体の内面に設けることが可能である。

また、本発明のポンプでは、前記ケーシングの材料として、二相ステンレス鋼が用いられており、前記犠牲部材の材料として、１８Ｃｒ系ステンレス鋼が用いられてもよい。

この構成によれば、１８Ｃｒ系ステンレス鋼を材料とする犠牲部材で、二相ステンレス鋼を材料とするケーシングより先に局部腐食（すきま腐食）が発生しやすくなる。

また、本発明のポンプでは、前記犠牲部材は、薄板で構成されており、前記ケーシングの表面に隙間が生じるように取り付けられてもよい。

この構成によれば、薄板で構成された犠牲部材とケーシングの表面との間に隙間を生じるように取り付けられているので、犠牲部材で局部腐食（すきま腐食）が発生しやすくなる。

また、本発明のポンプでは、前記犠牲部材は、前記ケーシングの表面に溶接で取り付けられてもよい。

この構成によれば、薄板で構成された犠牲部材をケーシングの表面に容易に取り付けることができ、犠牲部材とケーシングの表面との間に隙間を形成することができる。

また、本発明の防食構造体は、被防食部材としての耐食性を有する金属製の構造体と、前記被防食部材表面との間に隙間を生じるように設置された犠牲部材とを備え、前記犠牲部材の材料として、前記被防食部材の材料に比べて局部腐食が発生しやすい材料が用いられている。

この構成によれば、被防食体の表面に取り付けられた犠牲部材で、被防食体より先に局部腐食（すきま腐食）が発生する。犠牲部材に局部腐食が発生すると、犠牲部材の電位が卑化するので、被防食体に腐食が発生するのを抑制することができる。

また、本発明の防食構造体では、前記被防食部材の使用環境における、前記犠牲部材の材料の腐食すきま再不働態化電位が、前期被防食部材の材料の再不働態化電位よりも１００ｍＶ〜２００ｍＶ小さいくてもよい。

この構成によれば、被防食部材の腐食を確実に抑制し、また、犠牲部材の腐食速度が過度に大きくならずに防食寿命を長くすることができる。

本発明によれば、ポンプ本体のケーシング全体の腐食を適切に抑制することができる。
また、耐食性を有する金属製の構造体の腐食を適切に抑制することができる。

本発明の実施の形態におけるポンプの構造を示す概略図である。本発明の実施の形態における犠牲部材の説明図である。本発明の実施の形態における犠牲部材の変形例を示す概略図である。本発明の実施の形態における犠牲部材の他の変形例を示す概略図である。

以下、本発明の実施の形態のポンプについて、図面を用いて説明する。本実施の形態では、海水ポンプ等として用いられる立型ポンプの場合を例示する。

本発明の実施の形態のポンプの構成を、図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態のポンプの構造を示す概略図である。図１に示すように、ポンプ１０は、ポンプ本体１１と、ポンプ本体１１に取り付けられる犠牲部材１２を備えている。

ポンプ本体１１は、インペラ１３と、インペラ１３を収容するケーシング１４とを有している。ケーシング１４は、軸方向に延びる筒形状を有しており、ケーシング１４の内部には回転軸１５が回転可能に挿設されている。インペラ１３は、回転軸１５の下端部に同軸状に固定されている。

回転軸１５の上端部には原動機１６が取り付けられており、原動機１６から出力される駆動力によってインペラ１３と回転軸１５とが一体に回転される。インペラ１３の回転によりケーシング１４内の流体（海水）が流動され、ケーシング１４の上端部から流体が吐き出されるとともに、ケーシング１４の下端部から新たな液体が吸い込まれるようになっている。

ケーシング１４は、インペラ１３が格納される本体部と、本体部の下方に配置される吸込ベルとを有している。本体部と吸込ベルとは、フランジで連結されている。例えば、ケーシング１４の本体部の材質は、１８Ｃｒ系ステンレス鋼であり、インペラ１３および吸込ベルの材質は、二相ステンレス鋼である。この場合、ケーシング１４の本体部の自然電位は吸込ベルの自然電位より卑であるため、電気伝導度の高い流体（海水）をポンプ１０が取り扱う場合、ケーシング１４の本体部には異種金属接触腐食（ガルバニック腐食）が発生する可能性がある。また、１８Ｃｒ系ステンレス鋼自体耐食性の高い材料であるが、孔食やすきま腐食といった局部腐食が発生する可能性がある。

このような問題を解決するために、本実施の形態では、ケーシング１４の本体部に犠牲部材１２が取り付けられている。犠牲部材１２の材料として、耐腐食性を有していて、かつ、ケーシング１４の材料に比べて局部腐食が発生しやすい材料、例えば、ケーシング１４の材質が１８Ｃｒ系ステンレス鋼であれば、より局部腐食が発生しやすい１３Ｃｒ系ステンレス鋼が用いられる。犠牲部材１２が流体（海水）と反応して腐食することにより、ケーシング１４の本体部と犠牲陽極との間を電流が流れる。これにより、ケーシング１４の本体部の電位が卑側へ移行し、ケーシング１４の本体部は腐食しにくくなる。

図２は、本実施の形態の犠牲部材１２の説明図である。図２に示すように、犠牲部材１２は、薄板で構成されており、ケーシング１４の本体部の内面に取り付けられている。例えば、犠牲部材１２は、複数の溶接部１７により、ケーシング１４の内面に溶接で取り付けられている。このような構成により、ケーシング１４と犠牲部材１２との間にはすきまが生じる。このように、被防食体としてのケーシング１４の表面との間にすきまを生じるように犠牲部材１２が設置されることにより、防食構造体が形成される。そして、ケーシング１４と犠牲部材１２とのすきまにおいては、犠牲部材１２側にすきま腐食が発生することになり、ポンプ本体１１のケーシング１４全体の腐食を適切に抑制することができる。

すなわち、本実施の形態では、ポンプ本体１１のケーシング１４の内面に取り付けられた犠牲部材１２で、ケーシング１４より先に局部腐食（すきま腐食）が発生する。犠牲部材１２に局部腐食が発生すると、犠牲部材１２の電位が卑化するので、ポンプ本体１１のケーシング１４全体に腐食が発生するのを抑制することができる。

この場合、ポンプ本体１１のケーシング１４の材料として二相ステンレス鋼が用いられ、犠牲部材１２の材料として１８Ｃｒ系ステンレス鋼が用いられている。そのため、１８Ｃｒ系ステンレス鋼を材料とする犠牲部材１２で、二相ステンレス鋼を材料とするケーシング１４より先に局部腐食（すきま腐食）が発生しやすくなる。また、犠牲部材１２の材料として１８Ｃｒ系ステンレス鋼を用いているので、ポンプ本体１１のケーシング１４の材料として二相ステンレス鋼を用いた場合でも、過防食により割れが発生するのを防止することができる。

また、犠牲部材１２の消耗速度は、従来の犠牲陽極より消耗速度が小さいので、犠牲部材１２の厚さを犠牲陽極に比べて小さくすることができる。したがって、従来の犠牲陽極は、厚みが大きいためポンプ本体１１の内面に設けるのが困難であったのに対して、犠牲部材１２は、厚みが小さいのでポンプ本体１１の内面に設けることも可能である。

なお、被防食部材としてのケーシング１４と、犠牲部材１２との材料の組み合わせは、たとえば、表１に示される組み合せが考えられる。また、犠牲部材は被防食部材よりも局部腐食が発生しやすい材料であればよく、例えば、二相ステンレス鋼に対して１３Ｃｒ系ステンレス鋼を組み合わせてもよい。更に、犠牲部材１２が防食性能を発揮するには、ポンプ１０の使用環境において確実に腐食する必要があり、一方で、犠牲部材１２の腐食速度が大きい場合、防食寿命が短くなってしまう。したがって、ポンプ１０の使用環境における犠牲部材の腐食すきま再不働態化電位（Ｅ_R,CREV.）が、被防食部材としてのポンプ本体１１の材料の再不働態化電位（Ｅ_R,CREV.）よりも１００ｍＶ〜２００ｍＶ程度小さな材料を使用することが好ましい。

図３は、本実施の形態の犠牲部材１２の変形例の説明図である。一般にすきま腐食は、すきま入口から５〜２０ｍｍ程度の距離の範囲で起こる。したがって、４０ｍｍ以上の幅のある犠牲部材を利用しても、すきま入口から２０ｍｍ以上離れた部分は犠牲部材としての機能が低い。これを考慮して、図３の変形例では、犠牲部材１２の幅Ｄを２０〜４０ｍｍとして、その幅の狭い犠牲部材を複数設置した構成としている。これにより、犠牲部材１２に隙間腐食を生じさせうる面積を大きくすることができ、ポンプケーシング１４の暴食をより確実に行うことができる。

図４は、本実施の形態の犠牲部材１２の別の変形例の説明図である。図４の変形例では、犠牲部材１２を２枚重ね合わせて、それらの間に隙間腐食を発生させるすきまを形成している。そして、２枚の犠牲部材１２は、取付座１８を介してケーシング１４に電気的に接続されることで、２枚の犠牲部材１２の間で発生した隙間腐食により、ケーシング１４の防食が可能となる。図４の変形例においては、犠牲部材１２が直接ケーシング１４との間にすきまを生じさせなくても犠牲部材のすきま腐食による防食が可能となり、また、すきまで生じた酸によりケーシング１４が腐食される可能性を抑制することができる。

また、図４の変形例においては、犠牲部材１２のケーシング１４への固定手法についての別の例を示している。犠牲部材１２は、ボルトとナットからなる締結具１９により、取付座１８に固定されている。この場合、取付座１８、ボルト、ナットはすべてケーシング１４と同じ材料で形成されているため、犠牲部材１２以外が先に腐食することはない。また、図４では、取付座１８を設置したが、図２や図３の実施形態で締結具１９を適用する場合は、取付座１８を設けなければよい。また、図４ではケーシング１４側（取付座１８）からボルト（ねじ部）がのびる構成をしているが、反対にケーシング１４側にボルト穴を形成してもよい。

以上、本発明の実施の形態を例示により説明したが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではなく、請求項に記載された範囲内において目的に応じて変更・変形することが可能である。例えば、犠牲部材１２は、ケーシング１４の内面ではなく、外面に設置してもよい。また、被防食部材としてポンプを例に説明したが、耐食性を有する金属製の構造体であれば、本発明を適用することができる。

以上のように、本発明にかかるポンプは、ポンプ本体のケーシング全体の腐食を適切に抑制するという効果を有し、海水ポンプ等として用いられ、有用である。

１０ポンプ
１１ポンプ本体
１２犠牲部材
１３インペラ
１４ケーシング
１５回転軸
１６原動機
１７溶接部
１８取付座
１９締結具

Claims

ケーシングを有するポンプ本体と、
前記ケーシングの表面に設けられる犠牲部材と、
を備え、
前記犠牲部材の材料として、前記ケーシングの材料に比べて局部腐食が発生しやすい材料が用いられていることを特徴とするポンプ。
前記ケーシングの材料として、二相ステンレス鋼が用いられており、
前記犠牲部材の材料として、１８Ｃｒ系ステンレス鋼が用いられている、請求項１に記載のポンプ。
前記犠牲部材は、薄板で構成されており、前記ケーシングの表面に隙間が生じるように取り付けられている、請求項１または請求項２に記載のポンプ。
前記犠牲部材は、前記ケーシングの内面に溶接で取り付けられている、請求項３に記載のポンプ。
被防食部材としての耐食性を有する金属製の構造体と、
前記被防食部材表面との間に隙間を生じるように設置された犠牲部材とを備え、
前記犠牲部材の材料として、前記被防食部材の材料に比べて局部腐食が発生しやすい材料が用いられていることを特徴とする防食構造体。
前記被防食部材の使用環境における、前記犠牲部材の材料の腐食すきま再不働態化電位が、前期被防食部材の材料の再不働態化電位よりも１００ｍＶ〜２００ｍＶ小さいことを特徴とする防食構造体。