Die Auswahl der Gussstahlwerkstoffe für Pumpenlaufräder und deren Oberflächenbehandlungsverfahren sind entscheidende Faktoren für deren Leistung, Effizienz und Lebensdauer. Diese beiden Aspekte ergänzen sich und tragen gemeinsam dazu bei, Herausforderungen unter verschiedenen Betriebsbedingungen zu bewältigen.
Gängige Stahlgusswerkstoffe für Pumpenlaufräder
Die Auswahl des geeigneten Gussstahlwerkstoffs ist der erste Schritt zur Sicherstellung der Laufradleistung und erfordert eine umfassende Berücksichtigung von Faktoren wie Korrosivität, Abrasivität, Temperatur und Druck des transportierten Mediums.
Stahlguss
Es zeichnet sich durch hohe Festigkeit und ausgezeichnete Schlagfestigkeit aus und eignet sich daher für Hochdruckpumpen oder stark beanspruchte Industriepumpen. Seine umfassenden mechanischen Eigenschaften übertreffen die von Gusseisen, weshalb es für viele allgemeine Anwendungen eine gängige Wahl ist.
Edelstahl
Aufgrund seiner ausgezeichneten Korrosionsbeständigkeit findet es breite Anwendung in Pumpen zum Fördern korrosiver Medien wie Meerwasser und Chemikalien. Beispielsweise ist hochlegierter austenitischer, hitzebeständiger Gussstahl (z. B. ZG40Cr25Ni20Si2) mit hohem Chrom- und Nickelgehalt nicht nur korrosionsbeständig, sondern behält auch bei hohen Temperaturen seine Strukturstabilität bei und eignet sich daher zum Fördern von heißem Wasser oder korrosiven Schlämmen.
Hochchromhaltiges Gusseisen
Es bewährt sich hervorragend unter extremen Betriebsbedingungen, bei denen Verschleiß und Korrosion gleichzeitig auftreten. Beispielsweise zeigt hochchromhaltiges Gusseisen (wie Cr30A) in den Entschwefelungs-Umwälzpumpen von Wärmekraftwerken eine herausragende Beständigkeit gegen Korrosionsverschleiß aufgrund seiner hochharten Karbidphase und erreicht eine deutlich längere Lebensdauer als herkömmliche Werkstoffe.
Oberflächenveredelungs- und Verstärkungstechnologien
Diese Technologie verbessert die Leistung in erster Linie durch die Optimierung des physikalischen Zustands der Oberfläche.
Sandstrahl-Durchflussbearbeitung (AFM)
Durch den Einsatz eines viskosen Mediums mit Schleifmitteln, das durch die komplexen inneren Kanäle des Laufrads strömt, werden ein gleichmäßiges Polieren und Entgraten erzielt. Dieses Verfahren reduziert die Oberflächenrauheit (Ra-Wert) von 0,8 µm auf 0,2 µm und eignet sich daher besonders für Laufräder mit komplexen geometrischen Formen. Zudem verbessert es die hydrodynamische Leistung deutlich.
Kugelstrahlen
Durch das Beschießen der Laufradoberfläche mit Hochgeschwindigkeitsprojektilen wird primär eine gleichmäßige Druckspannungsschicht erzeugt, um die Dauerfestigkeit des Materials zu erhöhen. Zusätzlich dient dieses Verfahren der Oberflächenreinigung und der Entfernung von Oxidschichten, die häufig bei Laufrädern von Schlammpumpen unter zyklischer Belastung auftreten.
Der Kernwert der Oberflächenbehandlung
Eine sachgemäße Oberflächenbehandlung des Laufrads kann folgende drei direkte Vorteile bringen:
Verbesserung der hydraulischen Effizienz und Erzielung von Energieeinsparungen und Verbrauchsreduzierung
Die Oberflächenbeschaffenheit des Laufrads beeinflusst die Pumpeneffizienz direkt. Je glatter die Oberfläche, desto geringer der Reibungswiderstand des Fluids und desto geringer der Energieverlust. Experimente zeigen, dass eine Reduzierung des Oberflächenrauheitswerts Ra des Laufrads von 3,2 µm auf 0,8 µm die Pumpeneffizienz um etwa 4 % steigern kann. Bei großen und mittelgroßen Pumpen, die über längere Zeiträume kontinuierlich laufen, bedeutet dies erhebliche Energieeinsparungen.
Haltbarkeit verbessern und Lebensdauer verlängern
In rauen Umgebungen, in denen Korrosion, Verschleiß und Kavitation gleichzeitig auftreten, resultiert Materialversagen häufig aus dem Zusammenwirken mehrerer Faktoren. Hochleistungsbeschichtungen (wie z. B. thermisch gespritzte Hartmetallbeschichtungen) oder Härtungsverfahren (wie z. B. Kugelstrahlen) können das Medium wirksam isolieren und dem Partikelaufprall widerstehen. Dadurch wird die Lebensdauer des Laufrads deutlich verlängert, die Austauschhäufigkeit reduziert und die Wartungskosten gesenkt.
Bieten Sie kostengünstige Reparaturlösungen an.
Bei teuren, beschädigten Laufrädern ist die Reparatur mittels Aufarbeitungstechniken wie Auftragschweißen und Sprühbeschichtung mit verschleißfesten Beschichtungen eine wirtschaftliche Lösung. Die Reparaturkosten betragen in der Regel nur 30 bis 40 % des Preises eines neuen Laufrads, und durch die Wahl modernerer Oberflächenmaterialien kann die Leistung des reparierten Laufrads sogar die eines neuen übertreffen.