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Kavitationsverschleiß

Der Kavitationsverschleiß wird auch als Kavitationserosion bezeichnet. Beim Aufprallen der bei der Kavitation auftretenden Mikrowasserstrahlen auf feste Wände entstehen heftige Druckstöße. Die Konzentration der Kräfte auf eine eng begrenzte Angriffsfläche kann die Zerstörung des Werkstoffes herbeiführen. Anfressungen entstehen nach einer gewissen Inkubationszeit zunächst an Stellen mit verminderter Widerstandsfähigkeit. Hier bilden sich feinste Vertiefungen, die besonders diesem Angriff ausgesetzt sind. Die Anfressungen des Materials weisen eine löchrige, schwammartige Struktur auf. 

Ermittlung des Materialabtrags an den Pumpen-Innenteilen 

  • durch Vermessen 
  • aus dem Gewichtsverlust 
  • aus dem Verbrauch an Auftragsschweißgut bei der Ausbesserung 
  • aus dem Zeitaufwand für die Ausbesserung 

Kann die Kavitation durch konstruktive oder betriebstechnische Maßnahmen wie durch sanftere Übergänge oder Änderungen der Zulaufbedingungen nicht eingeschränkt werden und gelingt keine Verlagerung des Zusammenfalls der Dampfblasen von der Wand in die freie Strömung, so kann der Kavitationsverschleiß nur durch geeignete Werkstoffauswahl gemindert werden. 

Kavitationsbeständige Werkstoffe haben eine hohe Dauerfestigkeit in Verbindung mit einer hohen Korrosionsbeständigkeit. Wird z. B. dem Gusseisen (JL 1040) ein kavitationsbedingter Gewichtsverlustindex von 1,0 eingeräumt, so ergibt sich eine Abstufung für andere Werkstoffe. siehe Abb. 1 Kavitationsverschleiß




StahlgussGP240GH+QT0,8
ZinnbronzeCC480K-GS0,1
ChromstahlgussGX20Cr14 0,2
Aluminium MehrstoffbronzeCC333G-GC 0,1
ChromnickelstahlgussGX5CrNi19-10 0,05
DuplexstahlgussNoridur® GX3CrNiMoCuN24-6-2-30,02

Abb. 1 Kavitationsverschleiß: Werkstoffe in Richtung höherer Widerstandsfähigkeit gegen Kavitation; Gewichtsverlustindex für typische metallische Gußwerkstoff

Die angegebenen Werte stellen Mittelwerte dar, die unter Inkaufnahme vieler Unsicherheitsfaktoren durch Auswertung von internationaler Literatur und aus experimentellen Untersuchungen in Apparaturen mit gezielter Kavitationserzeugung entstanden sind. Eine absolute Anwendung ist nicht möglich, da die einzelnen Indexzahlen noch stark von der Art der Kavitationsbelastung abhängen. Einen wesentlichen Einfluss auf den Kavitationsverschleiß haben auch das chemische und elektrochemische Verhalten der beteiligten Stoffe: Fluid und Grundwerkstoff.

Kavitationsverschleiß