بالمقارنة مع الحديد الزهر (مثل الحديد الزهر الرمادي أو الحديد الزهر المطاوع)، تُستخدم مكونات المضخات المصنوعة من الفولاذ المصبوب بشكل أساسي في التطبيقات الصناعية التي تتطلب ضغطًا عاليًا، أو درجة حرارة عالية، أو قوة عالية، أو بيئات شديدة التآكل. ونظرًا لخصائصها الميكانيكية الفائقة، تُعدّ أجزاء الفولاذ المصبوب الخيار الأمثل لمضخات المواد الكيميائية، ومضخات تغذية الغلايات في محطات توليد الطاقة، ومضخات عمليات النفط والبتروكيماويات.
فيما يلي التفاصيل الفنية الرئيسية وأبرز تطبيقات مكونات مضخات الفولاذ المصبوب:
1. التصنيف الشائع لمكونات مضخات الفولاذ المصبوب
الأجزاء المسؤولة عن حفظ الضغط: الغلاف، غطاء المضخة، قسم السحب، قسم التفريغ. يجب أن تتحمل هذه المكونات ضغط النظام العالي؛ يتميز الفولاذ المصبوب بكثافة أفضل من الحديد الزهر، مما يمنع التسرب بشكل فعال تحت الضغط العالي.
الأجزاء الدوارة عالية السرعة: المروحة. عند سرعات الدوران العالية، يوفر الفولاذ المصبوب قوة كافية لمقاومة قوى الطرد المركزي ومنع فشل المروحة.
المكونات الداعمة للأحمال: إطار المحمل، غلاف المحمل. تتطلب هذه المكونات صلابة هيكلية جيدة للحفاظ على دقة محاذاة العمود.
2. مواد الصلب المصبوب شائعة الاستخدام (يتم اختيارها بناءً على ظروف التشغيل)
عادةً ما يتم اختيار مواد الصلب المصبوب وفقًا للمعايير الدولية ذات الصلة (مثل ASTM وDIN وGB):
مصبوبات الفولاذ الكربوني (مثل WCB): المادة الأكثر استخدامًا في الصناعة، وهي مناسبة للاستخدام العام في ظل ظروف درجة الحرارة والضغط العادية. تتميز بقابلية لحام وتشكيل ممتازة.
مصبوبات الصلب السبائكي (مثل WC6، WC9): تحتوي على عناصر مثل الكروم والموليبدينوم، مما يوفر مقاومة جيدة للحرارة؛ وتستخدم عادة في مضخات تغذية الغلايات ذات درجة الحرارة العالية والضغط العالي في محطات الطاقة.
مصبوبات الفولاذ المقاوم للصدأ (الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي، على سبيل المثال، CA15 / ZG0Cr13): تتمتع بمقاومة جيدة للتجويف ومقاومة معتدلة للتآكل، مما يجعلها المادة السائدة لمكونات المضخات ذات التآكل المتوسط إلى المنخفض.
الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج (مثل CD4MCu، CE3MN): يجمع بين البنية المجهرية الأوستنيتية والفريتية، مما يوفر مقاومة ممتازة لتشقق التآكل الإجهادي؛ ويستخدم بشكل أساسي في الوسائط المحتوية على الكلوريد، والمضخات الكيميائية، ومضخات مياه البحر.
الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي منخفض الكربون للغاية (مثل CF8M، CF3M): يوفر مقاومة فائقة للتآكل، ويستخدم بشكل أساسي في البيئات شديدة التآكل التي تشمل الأحماض والقلويات.
3. خصائص عمليات إنتاج الصلب المصبوب
تُعد درجة انصهار الفولاذ المصبوب أعلى بكثير من درجة انصهار الحديد الزهر (أعلى من 1500 درجة مئوية تقريبًا)، مما يمثل تحديات كبيرة أثناء عملية الصب:
انكماش مرتفع: يتميز مصهور الصلب بمعدل انكماش حجمي مرتفع (حوالي 10-12%)، مما يجعل مصبوبات الصلب عرضة بشكل كبير لتكوّن تجاويف الانكماش والمسامية. لذلك، يُعد تصميم المصب أمرًا بالغ الأهمية، ويتطلب قنوات تغذية كافية ومحسوبة بدقة.
ضعف السيولة: يتميز الفولاذ المنصهر بسيولة أقل من الحديد الزهر أثناء الصب. ولضمان ملء الأجزاء ذات الجدران الرقيقة أو الأشكال المعقدة بشكل صحيح، يلزم استخدام درجات حرارة صب أعلى، مما قد يؤدي بدوره إلى تلبيد القالب الرملي.
ميلٌ للتشقق الساخن: تتعرض مصبوبات الصلب أثناء التصلب لإجهادات انكماش كبيرة. إذا كان قالب الرمل يفتقر إلى المرونة الكافية، فمن المرجح حدوث تشققات ساخنة. عادةً ما يتطلب الأمر استخدام رمال راتنجية خاصة قابلة للتفتت.