Tijdens het ontwerp en de constructie van systemen voor hergebruik van afvalwater is de materiaalkeuze voor hogedrukpompen en ondersteunende leidingen van cruciaal belang om een stabiele werking op lange termijn- te garanderen. Omdat dergelijke systemen vaak te maken hebben met complexe wateromstandigheden, met name de aanwezigheid van corrosieve componenten zoals zout- en chloride-ionen, bepaalt de corrosieweerstand van de materialen rechtstreeks de levensduur en onderhoudskosten van de apparatuur.
Ontwerpers moeten op wetenschappelijke wijze geschikte metalen materialen selecteren op basis van de specifieke totale opgeloste vaste stoffen (TDS)-waarde van het ruwe water om een evenwicht te bereiken tussen technische en economische prestaties.
Voor conventionele waterbronnen (TDS lager dan 2000 mg/l) is AISI 304 roestvrij staal een voorkeursmateriaal voor hogedrukpompen en leidingen. Dit austenitische roestvast staal voldoet met zijn uitstekende vervormbaarheid en matige corrosieweerstand aan de eisen van algemene bedrijfsomstandigheden tegen relatief beheersbare kosten.
Wanneer het zoutgehalte van ruw water stijgt tot 2000-5000 mg/l, neemt het elektrochemische corrosiepotentieel van het water aanzienlijk toe, waardoor een upgrade naar AISI 316 roestvrij staal noodzakelijk is. Het belangrijkste voordeel ligt in de toevoeging van 2%-3% molybdeen, wat de weerstand tegen putcorrosie en spleetcorrosie effectief verbetert. Het is belangrijk op te merken dat het koolstofgehalte van dit materiaal strikt onder de 0,08% moet worden gehouden om het risico van intergranulaire corrosie veroorzaakt door carbideprecipitatie tijdens het lassen te voorkomen.
Als het systeem afvalwater behandelt met een TDS van 5.000-7.000 mg/l, is AISI 316L roestvrij staal met ultra-laag-koolstofgehalte vereist. Door het koolstofgehalte terug te brengen tot minder dan 0,03% wordt de sensibilisatie in de laswarmte-geïnfecteerde zone (HAZ) volledig geëlimineerd, waardoor een stabiele corrosieweerstand gedurende langdurig gebruik wordt gegarandeerd.
Voor extreme bedrijfsomstandigheden met een hoger zoutgehalte (TDS 7.000-30.000 mg/L) zijn conventionele materialen uit de 316-serie onvoldoende. In deze gevallen is speciaal roestvrij staal 904L met een molybdeengehalte van 4%-5% vereist. De hoge legeringssamenstelling (23% nikkel, 20% chroom en 4,5% molybdeen) is niet alleen bestand tegen aanvallen door hoge chlorideconcentraties, maar is ook bestand tegen complexe wateromgevingen met zwak zure media.
Bij de verwerking van hoog-zout water met een TDS van meer dan 32.000 mg/l vereist de materiaalkeuze een hoger niveau van verfijning. 254SMO super-austenitisch roestvast staal heeft bijvoorbeeld een molybdeengehalte van meer dan 6% en is verrijkt met 0,2% stikstof, waardoor een dichte passieve filmstructuur ontstaat. Dit materiaal heeft een gelijkwaardige weerstand tegen putcorrosie van meer dan 45, waardoor het effectief veeleisende omgevingen zoals ontzilting en chemische afvalwaterbehandeling overleeft.
Naast de chemische samenstelling heeft de standaardisatie van verwerkingstechnieken ook invloed op de materiaalprestaties. Zo moeten spanningsverlichting na koudvervormen en nauwkeurige controle van lasparameters strikt voldoen aan de relevante industrienormen. Bovendien moeten ontwerpers rekening houden met corrosietoeslagen op basis van de fluctuerende waterkwaliteit en een dynamisch onderhoudsmechanisme opzetten door middel van regelmatige wanddiktetests.
