ポンプは圧力容器の一つなので、圧力に耐える材料にする必要があります。また、ポンプは圧力容器であると同時に、回転機械でもあるので、動的な荷重やモーメントにも耐える必要があります。 ポンプの材料は、液に接する接液部と液に接しない非接液部とで選定が異なります。接液部は圧力に耐えるとともに、液の腐食や摩耗に対して問題のない材料を選定する必要があるからです。

ケーシングと羽根車は複雑な形状をしているので、材料としては鋳物が一般的ですが、汎用ポンプでは射出成形したプラスチックやステンレス板をプレスして溶接したものも使用されています。主軸は細長いので鋼材を機械加工したものを使用しています。

それでは、液に対してどのような材料を選定すればいいのでしょうか。材料の選定指針として、API 610に載っているものを参考として表1-5-1に示します。 同表には、液名と液温に対して材料クラスが記載されています。そして、材料クラス別に構成部品の材料がかなり詳細に規定されていますが、表1-5-2には、ケーシング、羽根車および主軸の材料だけを抽出して材料の一般名称で示します。

表1-5-1 材料の選定指針

液名	液温（℃）	材料クラス
清水、復水、冷却塔循環水	t＜100	I-1、I-2
沸騰水	t＜120	I-1、I-2
	120≦t≦175	S-5
	175<t	S-6、C-6
ボイラ給水－水平割り	95＜t	C-6
ボイラ給水－二重胴	95＜t	S-6
ボイラ循環水	95＜t	C-6
汚染水、炭化水素を含む水	t＜175	S-3、S-6
	175<t	C-6
プロパン、ブタン、液化石油ガス、 アンモニア、エチレン、低温液	t＜230	S-1
	-46<t	S-1（低温材）
	-73<t	S-1（低温材）
	-100<t	S-1（低温材）
	-196<t	A-7、A-8
ディーゼル油、ナフサ、灯油、潤滑油、 燃料油、原油、アスファルト	t＜230	S-1
	230≦t≦370	S-6
	370<t	C-6
腐食性のない炭化水素	230≦t≦370	S-4
キシレン、トルエン、ベンゼン	t＜230	S-1
炭酸ナトリウム	t＜175	I-1
水酸化ナトリウム	t＜100	S-1
	100<t	Ni-Cu合金
海水	t＜95	協議による
サワー水	t＜260	D-1
電解水、地層水、塩水	t＜450	D-1、D-2
スラー油	t＜370	C-6
炭酸カリウム	t＜175	C-6
	t＜370	A-8
MEA、DEA、TEA－貯蔵液	t＜120	S-1
DEA、TEA－吸収液	t＜120	S-1、S-8
MEA－CO2吸収液	80≦t≦150	S-9
MEA－CO2,H2S吸収液	80≦t≦150	S-8
MEA、DEA、TEA－高濃度液	t＜80	S-1、S-8
硫酸　濃度 85％以上	t＜38	S-1
硫酸　濃度 85％未満	t＜230	A-8
フッ化水素酸　濃度 96％以上	t＜38	S-9

表1-5-2 主要部品の材料

材料クラス	ケーシング	羽根車	主軸
I-1	ねずみ鋳鉄	ねずみ鋳鉄	炭素鋼
I-2	ねずみ鋳鉄	青銅鋳物	炭素鋼
S-1	炭素鋼鋳鋼	ねずみ鋳鉄	炭素鋼
S-3	炭素鋼鋳鋼	ニレジスト鋳鉄	炭素鋼
S-4	炭素鋼鋳鋼	炭素鋼鋳鋼	炭素鋼
S-5	炭素鋼鋳鋼	炭素鋼鋳鋼	クロムモリブデン鋼
S-6	炭素鋼鋳鋼	13%クロム鋳鋼	クロムモリブデン鋼
S-8	炭素鋼鋳鋼	316ステンレス鋳鋼	316ステンレス鋼
S-9	炭素鋼鋳鋼	銅ニッケル合金鋳物	銅ニッケル合金
C-6	13%クロム鋳鋼	13%クロム鋳鋼	13%クロム鋼
A-7	オーステナイト系 ステンレス鋳鋼	オーステナイト系 ステンレス鋳鋼	オーステナイト系 ステンレス鋼
A-8	316ステンレス鋳鋼	316ステンレス鋳鋼	316ステンレス鋼
D-1	二相ステンレス鋳鋼	二相ステンレス鋳鋼	二相ステンレス鋼
D-2	スーパー二相 ステンレス鋳鋼	スーパー二相 ステンレス鋳鋼	スーパー二相 ステンレス鋼

表1-5-1によると、水で高温でないときは、ねずみ鋳鉄などを適用できるのですが、数十年のように長期間使用するポンプでは、接液部の材料は表1-5-2に示す材料クラス「C-6」が最良です。 しかし、この材料は高価なので、ある程度寿命が短くなることを覚悟して、ねずみ鋳鉄、青銅鋳物、炭素鋼などを使用することもあります。

また、プラスチック製ポンプやプレス製ポンプも、水を扱う場合よく使用しています。プラスチック製ポンプは、水を含んで膨潤してもポンプ内部で異常な当たりが発生しないように、すき間を大きくしているために効率は低くなります。 プレス製ポンプは経年変化によってケーシングや羽根車が変形し分解がしにくくなります。

海水を扱うポンプの材料は、ねずみ鋳鉄、青銅鋳物、アルミニウム青銅鋳物、炭素鋼、18%Cr-8%Niステンレス鋼、二相ステンレス鋼、ハステロイ（商品名）、チタンなど多くの材料が使われています。 また、ねずみ鋳鉄など安価な材料にして、耐海水塗装をして使用する場合もあります。 このように、いろいろな材料を使用しているのは、海水の腐食性が国や地域によって異なることによるのですが、同じ地域であっても海水温度差や年とともに腐食性が変わってくるということにも起因するのです。

したがって、海水に対してはどの材料が適しているとは言い切れません。そのために、材料の選定は購入者の実績、つまり今までに使用した材料で問題のなかった材料を、購入者がポンプメーカに指定するのが一番よい方法になります。 購入者で実績がない場合、ポンプメーカが似たような地域で使用した実績の材料を推奨することになります。しかし、材料の価格は安いものから高いものまであるので、購入者とポンプメーカが協議して合意することは、そう簡単ではありません。

化学液の場合、海水とは違い比較的成分がはっきりしているので、購入者やポンプメーカの実績に基づいて材料が選定されます。また、使用実績がないときでも、市販されている耐食表などによって適正な材料を探し出すことができます。

これまで述べた材料は、ケーシング、羽根車、主軸など接液部の材料です。他に接液部の部品として、ケーシングカバー、軸スリーブ、メカニカルシールカバー、ライナリング、インペラリング、インペラナット、スロートブッシュなどがあります。 鋳造にするか棒材の加工にするかは別として、基本的には接液部の材料と同類の材料にします。

それでは、軸受ハウジングなど非接液部の材料はどうすればいいのでしょうか。これらの材料は液に対する腐食性を考慮する必要はないので、強度などが十分あれば、どのような材料でもいいのです。 一般的には、軸受ハウジングと軸受カバーはねずみ鋳鉄、軸受支柱や吊り金具は炭素鋼を使用します。ただし、大気中で腐食しないように塗装はしています。

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