Le choix des matériaux en acier moulé pour les roues de pompe et leurs procédés de traitement de surface sont des facteurs déterminants pour leurs performances, leur rendement et leur durée de vie. Ces deux aspects sont complémentaires et interagissent pour relever les défis posés par diverses conditions d'exploitation.
Matériaux courants en acier moulé pour les roues de pompe
Le choix du matériau en acier moulé approprié est la première étape pour garantir les performances de la roue, nécessitant une prise en compte exhaustive de facteurs tels que la corrosivité, l'abrasivité, la température et la pression du fluide transporté.
Acier moulé
Ce matériau se caractérise par une grande robustesse et une excellente résistance aux chocs, ce qui le rend idéal pour les pompes industrielles haute pression ou fortement chargées. Ses propriétés mécaniques globales surpassent celles de la fonte, ce qui en fait un choix courant pour de nombreuses applications générales.
Acier inoxydable
Grâce à son excellente résistance à la corrosion, il est largement utilisé dans les pompes pour le transport de fluides corrosifs tels que l'eau de mer et les produits chimiques. Par exemple, l'acier moulé austénitique réfractaire fortement allié (par exemple, ZG40Cr25Ni20Si2), à forte teneur en chrome et en nickel, résiste non seulement à la corrosion, mais conserve également sa stabilité structurelle à haute température, ce qui le rend adapté au transport d'eau chaude à haute température ou de boues corrosives.
Fonte à haute teneur en chrome
Elle offre d'excellentes performances dans des conditions de travail extrêmes où l'usure et la corrosion coexistent. Par exemple, dans les pompes de circulation de boues de désulfuration des centrales thermiques, la fonte à haute teneur en chrome (comme la Cr30A) présente une résistance exceptionnelle à l'usure par corrosion grâce à sa phase dure en carbure de haute dureté, avec une durée de vie bien supérieure à celle des matériaux ordinaires.
Technologies de finition et de renforcement de surface
Ce type de technologie améliore principalement les performances en améliorant l'état physique de la surface.
Traitement par flux de sablage (AFM)
L'utilisation d'un milieu visqueux abrasif circulant dans les passages internes complexes de la roue permet un polissage et un ébavurage uniformes. Ce procédé réduit la rugosité de surface (valeur Ra) de 0,8 µm à 0,2 µm, ce qui le rend particulièrement adapté aux roues aux formes géométriques complexes et améliore significativement leurs performances hydrodynamiques.
grenaillage
L'objectif principal de ce procédé est de générer, par impact de projectiles à grande vitesse sur la surface de la roue, une couche de contrainte de compression uniforme, améliorant ainsi la résistance à la fatigue du matériau. De plus, il permet également de nettoyer la surface et d'éliminer la calamine, un phénomène courant sur les roues de pompes à boues soumises à des charges cycliques.
La valeur fondamentale du traitement de surface
Un traitement de surface approprié de la turbine peut apporter les trois avantages directs suivants :
Améliorer l'efficacité hydraulique et réaliser des économies d'énergie et une réduction de la consommation
L'état de surface de la roue influe directement sur le rendement de la pompe. Plus la surface est lisse, moins le fluide rencontre de résistance par frottement, ce qui réduit les pertes d'énergie. Des expériences montrent que la réduction de la rugosité de surface Ra de la roue, de 3,2 µm à 0,8 µm, permet d'accroître le rendement de la pompe d'environ 4 %. Pour les groupes motopompes de grande et moyenne taille fonctionnant en continu pendant de longues périodes, cela se traduit par des économies d'énergie considérables.
Améliorer la durabilité et prolonger la durée de vie
Dans les environnements difficiles où la corrosion, l'usure et la cavitation coexistent, la défaillance des matériaux résulte souvent de l'interaction de plusieurs facteurs. Les revêtements haute performance (tels que les revêtements en carbure par projection thermique) ou les traitements de renforcement (comme le grenaillage) permettent d'isoler efficacement le fluide et de résister à l'impact des particules, prolongeant ainsi considérablement la durée de vie de la roue, réduisant la fréquence de remplacement et les coûts de maintenance.
Fournir des solutions de réparation rentables
Pour les turbines coûteuses et endommagées, la réparation par des techniques de remise à neuf telles que le soudage par recouvrement et l'application de revêtements anti-usure est une solution économiquement avantageuse. Le coût de la réparation ne représente généralement que 30 à 40 % du prix d'une turbine neuve et, grâce à l'utilisation de matériaux de surface plus performants, les performances de la turbine réparée peuvent même surpasser celles d'une turbine neuve.