Chọn vật liệu cánh bơm theo chất lỏng: gang, inox hay nhựa

Một trại nuôi tôm thay cánh bơm inox 304 ba lần trong hai năm và kết luận là mua phải hàng giả. Thực tế cánh đúng chuẩn 304 thật, chỉ có điều nước lợ ở đó chứa hàm lượng clorua quá cao so với sức chịu của loại thép này. Cùng cánh ấy đặt trong hệ nước máy chung cư có thể chạy mười năm không xước.

Vật liệu cánh bơm không có loại nào "tốt nhất". Chỉ có loại phù hợp với chất lỏng cụ thể đang bơm. Chọn dư thì tốn tiền vô ích, chọn thiếu thì thay đi thay lại, mà mỗi lần thay là một lần dừng máy.

Bốn thông số phải biết trước khi chọn

Trước khi bàn tới vật liệu, hãy lấy cho được bốn con số sau về chất lỏng. Thiếu chúng thì mọi lời tư vấn đều là đoán.

• Độ pH. Nước sinh hoạt thường 6,5–8,5. Dưới 6 là môi trường axit, trên 9 là kiềm — cả hai đều loại gang ra khỏi danh sách. Bút đo pH cầm tay giá rẻ, nên có sẵn.
• Nhiệt độ làm việc. Không chỉ ảnh hưởng tới vật liệu cánh mà còn tới phớt và gioăng. Trên 80°C thì gioăng cao su thông thường không còn dùng được.
• Hàm lượng clorua (ppm). Đây là con số quan trọng nhất mà hay bị bỏ qua nhất. Clorua gây ăn mòn điểm trên thép không gỉ: bề mặt vẫn sáng bóng nhưng bên trong đã thủng những lỗ nhỏ xuyên qua.
• Hàm lượng chất rắn lơ lửng và kích thước hạt. Cát, xỉ, xơ sợi quyết định cả vật liệu lẫn kiểu cánh — cánh kín, cánh bán hở hay cánh hở.

Gang: rẻ, bền cơ học, chỉ hợp nước sạch

Gang xám và gang cầu vẫn là vật liệu phổ biến nhất cho thân và cánh bơm nước sạch, vì lý do rất thực tế: giá thấp, đúc dễ nên hình dạng cánh làm được tối ưu, và độ cứng cao nên chịu mài mòn cơ học tốt hơn inox mỏng.

Gang hợp với: nước máy, nước giếng đã lọc, nước làm mát tuần hoàn có xử lý, hệ chữa cháy. Khoảng pH an toàn là 6,5–9, nhiệt độ tới khoảng 90°C.

Gang không hợp với: nước lợ và nước biển, nước thải, chất lỏng axit hay kiềm, và các hệ ngừng chạy dài ngày. Điểm yếu lớn nhất của gang không phải lúc chạy mà lúc nghỉ: bơm dừng vài tuần với nước đọng bên trong là cánh đã phủ một lớp gỉ, và lớp gỉ đó bong ra làm xước phớt khi chạy lại.

Inox 304 và 316 khác nhau ở đâu

Cả hai đều là thép không gỉ austenit, nhìn bằng mắt gần như không phân biệt được. Khác biệt nằm ở một nguyên tố: 316 có thêm khoảng 2–3% molypden, và chính molypden làm nên khả năng chống ăn mòn điểm do clorua.

Ngưỡng thực tế thường dùng khi chọn:

• Inox 304: an toàn với nước có clorua dưới khoảng 200 ppm ở nhiệt độ thường. Đủ cho nước máy, nước giếng, nước tinh khiết, thực phẩm không mặn.
• Inox 316: chịu được tới khoảng 1.000 ppm clorua. Dùng cho nước lợ nhẹ, nước thải sinh hoạt, nhiều loại hoá chất loãng, môi trường ven biển có hơi muối.
• Nước biển có clorua khoảng 19.000 ppm — vượt xa cả 316. Ở mức này phải dùng thép song pha hoặc hợp kim đồng-niken, không có cách nào tiết kiệm hơn mà bền được.

Một điểm quan trọng: nhiệt độ tăng thì ngưỡng clorua chịu được giảm. Nước 60°C với 300 ppm clorua nguy hiểm cho 304 hơn nhiều so với nước 25°C cùng nồng độ. Khi vừa nóng vừa mặn thì nên lên thẳng 316, đừng tiếc.

Đồng thau, đồng thiếc và nhựa kỹ thuật

Đồng thau và đồng thiếc chạy rất êm nhờ khối lượng riêng lớn và khả năng giảm chấn tốt, lại dễ gia công nên cân bằng động chính xác. Đây là lựa chọn quen thuộc cho bơm dân dụng, bơm tăng áp và bơm tuần hoàn nước nóng. Chúng chịu được nước hơi mặn tốt hơn inox 304 ở nhiệt độ thấp. Điểm yếu: mềm hơn nên mòn nhanh khi nước có cát, và không dùng được với nước có amoniac.

Nhựa kỹ thuật là nhóm đang được dùng nhiều lên. Ưu điểm lớn nhất là hoàn toàn không bị ăn mòn hoá học, lại nhẹ nên giảm tải cho bạc đạn:

• PPO và nhựa gia cường sợi thuỷ tinh: cứng, giữ hình dạng tốt, dùng phổ biến cho cánh bơm dân dụng và bơm tăng áp tới khoảng 80–90°C.
• PP (polypropylen): chịu axit và kiềm loãng tốt, giá thấp, giới hạn nhiệt độ khoảng 70–80°C.
• PVDF: chịu được axit mạnh và dung môi, làm việc tới trên 100°C, nhưng giá cao hơn hẳn.

Hạn chế chung của nhựa: không chịu được va đập vật rắn và không chịu chạy khô — ma sát khô làm nhựa chảy chỉ trong thời gian ngắn.

Kiểu cánh cũng quan trọng ngang vật liệu

Chọn đúng hợp kim mà sai kiểu cánh thì bơm vẫn tắc. Ba kiểu thông dụng, phân biệt theo việc rãnh cánh có được che kín hai bên hay không:

• Cánh kín — có đĩa che cả hai mặt, hiệu suất cao nhất, thường đạt 70–80%. Chỉ dùng cho nước sạch: khe hở giữa cánh và vòng mòn rất nhỏ, chỉ cần một hạt sạn lớn là kẹt.
• Cánh bán hở — chỉ có đĩa một mặt. Hiệu suất thấp hơn khoảng 5–10% nhưng cho qua hạt rắn tới vài milimet, dễ vệ sinh. Hợp với nước giếng có cát, nước làm mát tuần hoàn.
• Cánh hở, cánh một rãnh hoặc cánh xoáy — hiệu suất thấp nhất, chỉ 45–60%, đổi lại cho qua vật rắn lớn và xơ sợi mà không quấn trục. Đây là kiểu bắt buộc cho nước thải sinh hoạt.

Nguyên tắc chọn: xác định kích thước hạt rắn lớn nhất có thể lọt vào bơm, rồi chọn kiểu cánh có khe thông lớn hơn con số đó. Đừng bù bằng cách gắn lưới lọc quá dày trước bơm — lưới tắc làm tăng tổn thất ống hút và kéo theo xâm thực, tức đổi một vấn đề lấy một vấn đề khác đắt hơn.

Bảng tra nhanh theo ứng dụng

• Nước máy, nước sinh hoạt: gang hoặc inox 304. Chọn inox nếu bơm ngừng chạy dài ngày hoặc yêu cầu nước không gỉ.
• Nước giếng khoan có cát: inox 304 dày, cánh bán hở, kèm bộ lắng cát trước bơm.
• Nước nóng dưới 90°C: đồng thiếc hoặc inox 304; tránh nhựa thường.
• Nước thải sinh hoạt: gang cho thân, inox 316 cho cánh, kiểu cánh hở hoặc một rãnh để không quấn xơ sợi.
• Nước lợ, nuôi trồng thuỷ sản: inox 316 là mức tối thiểu; nước mặn hẳn thì phải lên hợp kim chuyên dụng.
• Hoá chất loãng, axit yếu: nhựa PP hoặc PVDF tuỳ nồng độ và nhiệt độ.
• Nước có nhiều cát hoặc xỉ: gang hợp kim cứng cao hoặc cánh phủ lớp chống mài mòn — ở đây độ cứng quan trọng hơn khả năng chống ăn mòn.

Trước khi đặt hàng

Nếu không có kết quả phân tích nước, hãy gửi một mẫu đi kiểm ba chỉ tiêu: pH, clorua và tổng chất rắn. Chi phí không đáng kể so với một cánh bơm, mà kết quả dùng được cho mọi lần thay sau này.

Nếu đang thay cánh cũ, hãy giữ lại cánh hỏng và nhìn kỹ kiểu hỏng trước khi bỏ. Mòn đều cả mặt cánh là mài mòn cơ học — cần vật liệu cứng hơn. Rỗ lỗ nhỏ sâu là ăn mòn điểm do clorua — cần lên cấp hợp kim. Rỗ tổ ong ở mặt sau cánh gần mắt hút là xâm thực — lúc đó đổi vật liệu không giải quyết được gì, phải sửa đường ống hút. Đọc đúng kiểu hỏng thì lần thay tiếp theo mới là lần cuối.