Vergleich der Abnutzungsraten von Polyurethan, Stahl Typ 20 und hochchromhaltigem Gussstahl unter Bedingungen der Schlammpenetration

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Mit der ständigen Weiterentwicklung hochtechnologischer Verfahren wird durch die Erosion von Schüttgütern die Erosionsabnutzung zu einer häufigen Form der Abnutzung in der modernen Industrieproduktion. In unterschiedlichen Schleifumgebungen mit verschiedenen pH-Werten zeigten verschiedene Abnutzungsresistenzmaterialien unterschiedliche Abnutzungsresistenzen. Um herauszufinden, welches Material am besten gegen den Abrieb durch Schlamm geeignet ist, haben wir experimentell untersucht, wie sich Schlamm mit unterschiedlichen pH-Werten auf die Abnutzung von sprühgegossenem Polyurethan, Stahl Typ 20 sowie Hochchrom-Gusseisen auswirkt. Die Versuchsergebnisse zeigen, dass die sprühbare Polyurethanbeschichtung unabhängig von dem pH-Wert der Suspension eine geringe Abnutzungsrate aufweist, wobei diese kaum variiert. Das zeigt, dass das Beschichtungsmaterial eine gute Widerstandsfähigkeit gegen Säure- und Laugengefährdung sowie gegen Abrieb aufweist. Hochchromhaltiges Gussstahl weist in neutralen und basischen Schlämmen eine geringe Abnutzungsrate auf. Doch wenn der pH-Wert unter 5 fällt, steigt die Abnutzungsrate rapide an. Daher ist die Abriebfestigkeit von hochchromhaltigem Gussstahl in stark sauren Schlämmen schlecht. Die Abnutzungsrate von Stahl mit der Nummer 20 ist unter allen getesteten Materialien am höchsten – und auch hier steigt die Abnutzungsrate schnell an, wenn der pH-Wert unter 7 liegt. Aus der Analyse der Abnutzungserscheinungen geht hervor, dass bei der Erosion durch Schlämme mit unterschiedlichen pH-Werten die Abnutzungsmuster der sprühgegossenen Polyurethan-Beschichtungsmaterialien ähnlich sind; es lassen sich keine deutlichen Unterschiede feststellen. Stahl mit der Legierungszusammensetzung 20 sowie hochchromhaltiges Gussstahl weisen in neutralen und basischen Schlämmen im Grunde denselben Abnutzungsmechanismus auf. Der Materialverlust erfolgt hauptsächlich durch mechanische Kräfte; es kommt zu keiner nennenswerten Korrosion. Daher ist die Abnutzung nicht stark ausgeprägt. In sauren Schmelzen steigt jedoch mit abnehmendem pH-Wert die Abnutzungsrate von Stahl Typ 20 sowie Hochchrom-Gusseisen rapide an. Bei Stahl mit der Nummer 20 handelt es sich um ein korrosionsanfälliges Material. Wenn die Korrosionsfähigkeit der Flüssigkeit zunimmt, steigt auch die Löslichkeit dieses Materials – dadurch erhöht sich auch die Abnutzungsrate. Hochchromhaltiges Gussstahl ist ein Material mit einer gewissen Korrosionsbeständigkeit. Wenn der pH-Wert der Flüssigkeit über 5 liegt, kann sich auf der Oberfläche des Materials eine wirksame Passivierschicht bilden, die das Material vor Korrosion schützt. Doch wenn der pH-Wert unter 5 liegt, wird die Passivierschicht durch Schleifmittel zerstört. In diesem Fall kann keine neue Passivierschicht schnell entstehen, wodurch das Material korrodieren wird. Korrosion verursacht erhebliche Schäden an der Oberfläche des Materials – das Material wird lockerer, seine mechanische Festigkeit nimmt stark ab. Wenn es mit Schleifkörnern in Berührung kommt, kann das Material leicht abbrechen. Daher steigt mit sinkendem pH-Wert unter dem gemeinsamen Einfluss von Korrosion und Schleifmitteln die Abnutzungsrate des Materials rapide an. Sprühbare Polyurethanbeschichtungen weisen unter dem Einfluss von Schleifstoffen eine gute Abnutzungsbeständigkeit auf; insbesondere in sauren oder anderen korrosiven Flüssigkeiten sind sie geeigneter als Metallmaterialien. Daher eignet sich die sprühbare Polyurethanbeschichtung besonders gut für den Einsatz in Maschinen wie Schlammpumpen, Säurepumpen und Turbinenschaufeln. Als Material zur Reparatur von Maschinen bringt sie erhebliche wirtschaftliche Vorteile mit sich.