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Verschleißschutz Experten-Tipps für den Verschleißschutz

Autor / Redakteur: Sabine Mühlenkamp / Dr. Jörg Kempf

Noch immer verursachen Abrasion, Korrosion oder Prall erhebliche Kosten in der Prozessindustrie. Werkstoffexperten müssen die Situation akribisch analysieren, um eine Lösung zu finden.

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Nicht nur der richtige Werkstoff ist für langlebige Anlagen entscheidend, es zählt auch die Befestigungsart. Hier wird ein Zyklon ausgekleidet.
Nicht nur der richtige Werkstoff ist für langlebige Anlagen entscheidend, es zählt auch die Befestigungsart. Hier wird ein Zyklon ausgekleidet.
(Bild: Kalenborn)

Es wird viel über Effizienz von Anlagen gesprochen, aber selten dorthin geschaut, wo der Prozess wirklich ins Stocken gerät, nämlich in Rohrleitungen für die pneumatische Förderung, in Zyklonen oder in Förderern. Dort lauert ein Feind, der viele Gesichter hat. Mal schlägt er scheinbar aus dem Nichts zu, mal kann man ihm quasi bei seinem Werk zuschauen. Besonders in der Prozessindustrie gib es viele Produkte, die in kürzester Zeit Rohrleitungen, Sichtereinläufe oder Übergabeschurren an den Rand ihrer Lebensdauer bringen.

Dabei spielt es in den wenigsten Fällen eine Rolle, ob es sich um ein kontinuierliches oder diskontinuierliches Verfahren handelt – Handlungsbedarf gibt es in jedem Fall. „Verschleißschutz ist trotz aller technischen Fortschritte eine wichtige Aufgabe der Industrie, da durch Anlagenstillstände nach wie vor ein nicht zu vernachlässigender volkswirtschaftlicher Schaden entsteht“, betont Ulrike Wiech, Produktmanagerin Verschleißschutz bei Ceramtec-Etec.

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Besonders betroffen sind Anlagen der Grundstoff-Industrie, bei der es um Aufbereitung und Veredelung von stark abrasiven Schüttgütern wie Erz, Sand und Kohle geht. Aber auch Teile in Ventilen, Pumpen, Dichtungselementen, Mischern gehören zu den Komponenten, die starkem Verschleiß ausgesetzt sind. Besonders ärgerlich: in vielen Fällen sind die Kosten, die für den Ausbau des betroffenen Teils entstehen, höher als die Kosten des Bauteils selbst.

Standardlösungen? Fehlanzeige!

Die Bedeutung des Verschleißschutzes unterstreicht auch Matthias Ruff, stellvertretender Teamleiter Verkauf bei HS Umformtechnik, ein Unternehmen, das sich auf Rohrbögen aus Edelstahl spezialisiert hat: „Für unsere Kunden ist es wichtig Produkte zu finden, die langlebig sowie zuverlässig sind und Ausfallzeiten minimieren. Trotz allem müssen diese Produkte ein vernünftiges Preis-Leistungsverhältnis aufweisen.“ Problematisch ist, dass kein Verschleißproblem wie das andere ist.

„Zu den verschleißbestimmenden Faktoren in Industrieanlagen gehören Materialdurchsatz, -größe und -form. Außerdem spielt die Beanspruchung eine wichtige Rolle: Handelt es sich um reibenden oder Prall-Verschleiß?“, zählt Thomas Serr, Marketingleiter bei Kalenborn nur einige der bestimmenden Faktoren auf. Die Antwort auf diese Anforderungen ist immer komplex, und so empfehlen die Experten von Kalenborn meist eine Kombination aus verschiedenen, verschleißfesten Werkstoffen.

Darüber hinaus gilt der erste Schritt der Konstruktion, wie Norbert Janssen, Geschäftsführer von T.H. Scholten, weiß: „Bei Rohrleitungen führt ein Rohrbogen mit kleinem Radius zu höherem Verschleiß als bei großen Radien.“ Weiterhin müssen Parameter wie Strömungsgeschwindigkeit und Temperatur betrachtet werden, die ebenfalls Einfluss auf den Verschleiß bzw. die Auslegung der eingesetzten Werkstoffe nehmen. Bei zunehmender Strömungsgeschwindigkeit empfiehlt Janssen immer einen höherwertigeren Werkstoff, da dies in jedem Fall wirtschaftlich sinnvoll ist.

Gute Lösungen benötigen Erfahrung und Zeit

Ausgewählte Verschleißprobleme und deren Lösung
Ausgewählte Verschleißprobleme und deren Lösung
(Bild: PROCESS)

„Die Auswahl der geeigneten Keramik hat sicherlich den gleichen Stellenwert wie eine sachgerechte Konstruktion“, bestätigt Wiech, die einige Fallstricke aufzählt. „Richtig gewählte Fugenverläufe, die Vermeidung von Absätzen sowie die Auswahl der richtigen Materialstärke tragen entscheidend zu einem optimal designten Verschleißschutz bei. Letztendlich müssen Material und Konstruktion aufeinander abgestimmt werden. Eine ausgezeichnete Keramik kann ohne die entsprechende keramikgerechte Konstruktion nicht ihr volles Potenzial entwickeln.“

Und die Suche nach dem richtigen Werkstoff kann dauern, wie Heinz-Achim Kordt, Konstruktionsleiter bei Durit, weiß. Bei Durit analysiert man zunächst Verschleißbilder und eventuelle Ausfallursachen inklusive aller im Einsatz entscheidenden Parameter, z.B. Temperatur, Druck, benachbarte Bauteile oder das zu verarbeitende Medium. Anschließend wird in Zusammenarbeit mit dem Kunden eine auf die jeweilige Anwendung spezifische Lösung erarbeitet.

„Bei der Auswahl der geeigneten Hartmetallsorte verfügen wir neben einer 35-jährigen Erfahrung über eine breite Palette von rund 60 verschiedenen Hartmetallsorten aus eigener Entwicklung und somit die praxisgerechte Voraussetzung für eine kundenspezifische Materialzusammenstellung“, so Kordt. Dennoch kann der Weg zur optimalen Verschleißschutzlösung manchmal Wochen, Monate oder auch bis hin zu einem Jahr dauern.

Die Auswahl an Werkstoffen ist fast so groß wie die unterschiedlichen Arten der Verschleißschutzprobleme. Daher müssen häufig Werkstoffe miteinander kombiniert werden, unter Umständen sogar im gleichen Anlagenteil, wie das Beispiel von Kalenborn (siehe Tabelle Seite 20) zeigt. Kalenborn greift daher auf ein umfassendes Sortiment an mineralischen, keramischen und metallischen Werkstoffen sowie Compounds und technischen Kunststoffen zurück.

Hartmetalle, wie sie von Durit verwendet werden, sind in ihrer Verwendung außerordentlich flexibel einsetzbar und bieten Vorteile, wie eine enorme Verschleiß- und Druckfestigkeit, Widerstandskraft gegen Abrieb, sehr gute elektrische Leitfähigkeit, eine geringere Bruchanfälligkeit gegenüber keramischen Werkstoffen sowie je nach Zusammensetzung eine gute chemische und thermische Beständigkeit. „Und Hartmetall lässt sich problemlos mit Stahl, Aluminium oder Gusswerkstoffen kombinieren“, ergänzt Kordt.

Hochverschleißfeste Rohrbogen des Typs HVA Niro von HS Umformtechnik sind speziell für die Förderung von glasfaserverstärkten Kunststoffgranulaten entwickelt worden und verringern durch ihre lange Lebensdauer extrem die Wechselzyklen der Rohrbogen beim Kunden. Ein weiterer Vorteil ist die einfache Montage und das leichte Handling der Rohrbogen, da keine Sonder-Rohrkupplungen und keine speziellen Sicherheitsmaßnahmen wie z.B. bei Glasrohrbogen erforderlich sind. Eine Alternative des Unternehmens sind die DWR-Doppelwandrohrbogen. Durch das Doppelkammersystem wird Material auf Material gefördert – dies reduziert die Verschleißerscheinungen. „Bei manchem Fördermedium empfiehlt es sich die Doppelwandkammer mit keramikähnlichem Beton auszugießen“, so Ruff.

Verschleißfeste Werkstoffe sind nur die halbe Miete

Aus Sicht von Ceramtec-Etec hat sich für einen großflächigen Verschleißschutz Alotec 92 Aluminiumoxid bewährt. Dies ist in erster Linie auf dessen physikalische Eigenschaften, z.B. hohe Härte, gleichmäßiges Gefüge und die damit verbundene ausgezeichnete Verschleißbeständigkeit, zurückzuführen.

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„Letztlich ist jedoch ausschlaggebend, dass die Verschleißanwendung im Gesamtprozess betrachtet wird, da Verschleiß keine Werkstoffeigenschaft ist, sondern es sich um eine Systemeigenschaft handelt“, bringt es Wiech auf den Punkt. Selbst der richtige Werkstoff ist kein Garant für eine langlebige Lösung. Es geht nicht nur darum, die geeigneten, verschleißfesten Werkstoffe für die jeweiligen Anlagenteile zu finden, sondern diese müssen befestigt und montiert werden. „Eine Voraussetzung für die Wirksamkeit des Verschleißschutzes ist die fachgerechte Montage, die unsere Mitarbeiter mit speziellen Verlegemassen und Befestigungen durchführen“, beschreibt Serr das Aufgabenfeld.

Und wenn sich der Verschleiß nicht verhindern lässt? Dann gibt es Möglichkeiten, ihn zu überwachen: Th. Scholten versieht zur frühzeitigen Erkennung und Warnung vor durchdringenden Schäden die Keramik an allen gefährdeten Stellen mit einem Signalkabel. Diese reagieren bereits bei einem Verschleiß der Keramikauskleidung und lösen sofort Alarm aus – und zwar online, Tag und Nacht.

„Der Einsatz eines Frühwarnsystems, wie wir es inklusive Auswerteeinheit anbieten, ist in jedem Falle sinnvoll. Neben der Vermeidung des Produktaustritts (Gefahrstoffe, Staubbelastungen) lässt sich frühzeitig die Materialbeschaffung und der Austausch der Komponenten organisieren“, so Janssen. Weiterer Vorteil: „Es lassen sich auch Bereiche überwachen, die nicht immer zugänglich sind. Das System wird zunehmend in Rohrleitungen und Zyklonen eingesetzt. Unterm Strich bietet dies auch wirtschaftliche Einsparpotenziale“, so Janssen abschließend.

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Über den Autor

 Sabine Mühlenkamp

Sabine Mühlenkamp

freie Journalistin, Pressebüro Mühlenkamp