I 製薬工場の RTO 排気処理システムでは、炭素鋼製の遠心ファンが、わずか 5 か月の連続使用後にインペラの溶接継ぎ目に沿ってひどいピッチングを発生しました。振動速度は 2.8 mm/s から 7.5 mm/s に上昇し、ユニット全体がオフラインになりました。交換コスト、スペアパーツ、および 3 日間のダウンタイムは、炭素鋼ファンと耐腐食性モデルの初期価格差をはるかに上回りました。結論は簡単です。プロセスガスに腐食性成分が含まれている場合、耐食性遠心ファンはオプションのアップグレードではなく、信頼性の高い動作の前提条件となります。この記事では、腐食のメカニズムを説明し、FRP、ステンレス鋼、テフロンの材料オプションを比較し、実際の産業プロジェクトの選択パラメータを提供します。
「耐食性遠心ファンはオプションのアップグレードではありません。信頼性の高い動作の前提条件です。」
遠心ファンの腐食は表面の錆だけではありません。 SO₂、HCl、NOx、アルカリ性ミスト、塩の結晶、高温多湿の空気はすべて、インペラとハウジングの材料に異なる攻撃を加えます。孔食はインペラの最も高い応力点から始まり、その後疲労亀裂に発展します。亀裂が発生すると、動的バランスが低下し、ベアリングに余分な負荷がかかるため、ファンを停止する必要があります。
軽度の腐食もインペラの空力プロファイルを変化させます。比較的穏やかな攻撃による表面粗さにより、ファンの効率が 3 ～ 5% 低下する可能性があります。流量と静圧が固定されているシステムでは、効率が低いほどモーター入力電力が高くなります。数年にわたって、追加の電気コストがファンの購入コストを超える可能性があります。設計段階で防食材料を選択することが、総所有コストを削減する最も簡単な方法です。
プロセスメディアが異なれば、ファンに与えるダメージの方法も大きく異なります。以下の表は、環境に応じた典型的な障害モードをまとめたもので、選択やトラブルシューティングの際に役立ちます。
| プロセス環境 | 腐食剤 | 典型的なファンの故障モード |
| 燃焼排ガス（ボイラー、焼却炉） | SO₂、CO₂、高温蒸気 | 高温酸化、熱疲労亀裂 |
| 酸・アルカリスクラバー出口 | HCl、NaOH、塩素、高湿度 | 塩化物孔食、応力腐食割れ |
| 塗装ブースの排気 | 有機エステル、溶剤、微量酸ミスト | 塗装の膨れ、シールの劣化、ベアリングの腐食 |
| 化学粉体搬送 | 塩粉、酸性キャリアガス | エロージョン・コロージョンの複合、ケーシングの穴あき |
| 船舶または水処理 CO₂ 除去 | アミン溶液、海洋塩霧、高湿度 | ガルバニック腐食、溶接継ぎ目に沿った孔食 |
混合メディアは、多くの場合、単一コンポーネントよりも攻撃的です。粒子の侵食と化学的攻撃が同時に作用すると、劣化が指数関数的に加速する可能性があります。このため、一般的な腐食クラスを指定するよりも、正確な媒体組成の記述の方が重要です。
産業用サービス向けの耐食性遠心ファンの設計には、3 種類の材料が主流です。選択は化学的適合性に始まり、次に温度、価格、納期です。
酸・アルカリ排気用FRP防食遠心ファン このグラスファイバー強化プラスチックのファンは、ほとんどの酸やアルカリに耐性があり、重量は炭素鋼の約 3 分の 1 で、最高 80°C の温度に耐えます。耐食性が重要な化学および電気メッキの排気に最適です。 製品を見る→ FRP（グラスファイバー） — ガラス繊維強化プラスチックのファンは、酸およびアルカリの排気用に最も一般的に選択されます。インペラとケーシング全体が一体成形されているため、FRP はほとんどの酸やアルカリに対して優れた耐性を備えています。 FRP は炭素鋼の約 3 分の 1 の重量なので、構造上の負荷が軽減されます。実際の温度限界は約 80°C であるため、プロセスガスが高温になる場合はサプライヤーに樹脂グレードを確認してください。
ステンレス鋼 — ステンレススチール製ファンは、温度が高く、中程度の粒子負荷が存在し、より高い機械的強度が必要な場合に動作します。 304 ステンレス鋼は、軽度の腐食性条件で使用できます。 316L にはモリブデンが含まれており、塩化物に対する耐孔食性が向上します。強い硫酸または塩酸の場合、ステンレス鋼は依然として均一な腐食に直面するため、設計者は実際の濃度に対する腐食許容量を計算する必要があります。
高温用ステンレス鋼防食遠心ファン 304 や 316L などのステンレス鋼のオプションは、高温や中程度の粒子に対応します。 316L には塩化物耐孔食性のためにモリブデンが添加されており、軽度の腐食性の工業環境に適しています。 製品を見る→ 
強力な化学薬品用のテフロンコーティングされた遠心ファン スチール基板上の PTFE コーティングは、ほぼすべての酸、アルカリ、溶剤に耐性があり、240 ～ 260°C に耐えます。コストは高くなりますが、重度の腐食、高価なメディア、または厳格な環境コンプライアンスに適しています。 製品を見る→ PTFE/テフロンコーティング — PTFE/PFA コーティングされたファンは、最も攻撃的な化学物質、高価なメディア、または厳しい環境要件に対応します。テフロンとその変種は、ほぼすべての酸、アルカリ、有機溶剤に耐性があり、多くの場合 FRP よりも高い温度に耐えます。その代償としてコストが高くなります。製造プロセス中のコーティングの厚さと欠陥の管理は、耐用年数を長くするために重要です。
腐食性の使用に耐えられる信頼性の高いファンを選択するには、最初に次のパラメータを定義します。
サイズと素材の選択に関する詳しい手順については、こちらをご覧ください。 遠心ファンセレクションガイド .
「一般的な腐食クラスよりも、正確な媒体組成の記述の方が重要です。」
一般的な廃ガス流には、酸、溶媒蒸気、粒子が含まれています。湿式スクラバー後の標準溶液は FRP です。ガス温度が高いままの場合、または研磨粒子が存在する場合は、ステンレス鋼またはテフロン裏地のデザインの重量を量る必要があります。
塗装ブースのファンは、溶剤の蒸気やオーバースプレーを処理する必要があります。これらは鋼に対して強い腐食性はありませんが、シールやコーティングを侵します。熱風循環ファンは、塗料の残留物が付着して最終的にケーシングが錆びるのを防ぐために、ステンレス鋼製の方が適しています。
排ガスは高温で酸性であり、多くの場合、溶融塩や飛灰が含まれています。これは高温と腐食を組み合わせた課題です。計画では、実際の排ガス温度に適した高温ステンレスまたはテフロン システムを評価する必要があります。
腐食は穏やかですが、高湿度、塩分を含んだ空気、酸性洗剤は依然としてファンの寿命に影響を与えます。食品の乾燥や粉体搬送などにステンレス鋼を使用することで製品の汚染を防ぎ、錆の発生を抑制します。
適切な材料を使用したとしても、ファンが設計寿命に達するかどうかは、設置と動作の詳細によって決まります。
耐食性遠心ファンは、標準的な機械の防錆コーティングだけではありません。これは、実際の媒体、温度、動作プロファイルに基づいて材料と設計が決定されます。完全なメディア分析を提供し、メーカーに材料選択への参加を依頼する顧客は、通常、単にカタログから標準ファンを取り出して最高のものを期待する顧客よりも信頼性の高い耐用年数が得られます。
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