Aufrufe
vor 3 Monaten

Verfahrenstechnik 10/2019

Verfahrenstechnik 10/2019

KOMPONENTEN UND SYSTEME

KOMPONENTEN UND SYSTEME Starke Kombi Ventilatoren mit erhöhtem Verschleißschutz Ein Radialventilator in der Stahlindustrie ist oft abrasiven Partikeln ausgesetzt. Mit einer neuen Hybridbeschichtung kann die Standzeit deutlich erhöht werden. Radialventilatoren in Stahlwerken sind oft rauen und herausfordernden Bedingungen ausgesetzt wie z. B. hohen Temperaturen, Schwingungen oder abrasiven Partikeln. Während Vibrationen größtenteils durch Wuchtmaßnahmen vermieden werden können und sich die geforderte Temperaturbeständigkeit durch die richtige Werkstoffauswahl und Kühlscheibendimensionierung erzielen lässt, stellt eine hohe Verschleißbeständigkeit für viele Radialventilatoren noch immer eine Herausforderung dar. So wird die Laufzeit eines Radialventilators in Stahlwerken durch die Staubbelastung im Medium, die Partikelgröße und -härte sowie vor allem durch die Partikelgeschwindigkeit bestimmt. Dies war der Hauptbeweggrund für TLT-Turbo, die Laufzeit von Radialventilatoren in staubbelasteten Umgebungsbedingungen zu optimieren. Im Jahr 2014 hat das Unternehen ein neues Materialprüflabor geplant und seitdem sukzessive erweitert. Neben der Neuanschaffung von Hochpräzisionsgeräten zur Messung der Gewichtsabnahme und Beschichtungsdicke sowie Mikroskopen zur Oberflächenanalyse wurde auch der Partikelstrahlverschleiß-Prüfstand aufgerüstet. Dadurch kann TLT-Turbo Partikelstrahlverschleiß-Messungen an unterschiedlichen Materialien durchführen und verschiedene Strahlgeschwindigkeiten einstellen. Schweißpanzerung Schweißpanzerungen an Radialventilatoren sind in der Stahlindustrie seit den 1980er-Jahren im Einsatz. Inzwischen ist das Schweißpanzern ein weit verbreiteter und standardisierter Prozess geworden und die Quadratmeterpreise sind vergleichsweise günstig. Ein weiterer Vorteil liegt in der direkten Reparierbarkeit lokaler Verschleißschäden an der Panzerung. Durch Erhöhung der Schweißraupenanzahl der am stärksten beanspruchten Bereiche kann die Standzeit der Bauteile bzw. der Maschine weiter erhöht werden. Einziges Hindernis einer Vor-Ort-Reparatur stellt die Zugänglichkeit des Bauteils im eingebauten Zustand in der Kundenanlage dar. Auf der anderen Seite hat die Schweißpanzerung auch einige Nachteile. Beim direkten Panzern von Feinkornbaustahl beeinträchtigt die eingehende Hitze die mechanischen Eigenschaften des Grundmaterials. In einem rotierenden Bauteil wie dem Laufrad, das hohen Zentrifugalkräften und Schwingungen ausgesetzt ist, riskiert TLT-Turbo keine Beeinträchtigungen der Festigkeitseigenschaften. Daher werden bei TLT schweißgepanzerte Verbundplatten eingeschweißt oder mittels Lochschweißung, Verschraubung oder Bolzenschweißen in das Laufrad eingeschraubt. Ein weiterer Nachteil der Schweißpanzerung liegt in der rauen Oberfläche mit ihren zahllosen tiefen Rissen. Diese verursachen eine schlechtere aerodynamische Strömungsführung und haben einen negativen Einfluss auf den Wirkungsgrad des Radialventilators. HVOF-Dünnschichten Seit einigen Jahren sind Dünnschichten in den besonderen Fokus der Verschleißschutzforschung von TLT-Turbo geraten. Experimente am Partikelstrahlverschleiß- Prüfstand zeigten, dass insbesondere die Hochgeschwindigkeitsflammspritz-Beschichtungen (HVOF: High Velocity Oxigen Fuel) eine deutlich überlegene Erosionsrate aufwiesen. Dies ist eine preisintensivere, aber auch qualitativ hochwertigere Variante des Flammspritzens. Besonders in der Stahlindustrie haben die HVOF-Beschichtungen auch in der Praxis ihre Überlegenheit unter Beweis gestellt und sich inzwischen zunehmend durchgesetzt. 26 VERFAHRENSTECHNIK 10/2019

KOMPONENTEN UND SYSTEME 01 02 Jedoch zeigten weitere Partikelstrahlverschleiß-Versuche mit neuen chemischen Zusammensetzungen der HVOF-Beschichtungen noch bessere Resultate. Die vielversprechendste Beschichtung ist nun H-106. Zusätzlich zur verbesserten Erosionsrate von H-101 ist auch eine erhöhte Schichtdicke von bis zu 1 mm möglich. Aufgrund des Preisdrucks bei Radialventilatoren und einer leicht reduzierten Beschichtungsqualität bei großen Schichtdicken ist eine Schichtdicke von 1 mm jedoch nur in kleinen Bereichen und bei extremem Verschleiß zu empfehlen. Ein weiterer Vorteil von HVOF-Beschichtungen liegt in der glatten Oberfläche. Im Gegensatz zu Schweißpanzerungen haben HVOF-Beschichtungen eine hydraulisch glatte Oberfläche und tragen somit zum erhöhten Wirkungsgrad der Anlage bei. Weiterhin verhindert der Mangel an Rissen und die ge ringe Porosität das Auftreten lokaler Verschleißstellen 01 Typische Oberfläche einer Schweißpanzerung 02 Fortschreitender Verschleiß nach Beschädigung der HVOF-Beschichtung einer Verschleißschutzschaufel oder Abplatzungen sowie korrosive Unterwanderung. Jedoch haben HVOF-Beschichtungen auch ein paar Nachteile. Der Hauptnachteil liegt im Quadratmeterpreis, der typischerweise höher liegt als der einer gewöhnlichen Schweißpanzerung. Außerdem kann die Robustheit (z. B. gegen mechanische Schläge) nicht mit der von Schweißpanzerungen mithalten. Dies bedeutet, dass die HVOF-beschichteten Bereiche mit größerer Sorgfalt behandelt werden müssen als Schweißpanzerungen. Ansonsten besteht das Risiko kleiner lokaler Risse und Abplatzungen, die zum Startpunkt weiterer Abplatzungen werden können und unbeschichtete Oberflächen schließlich den abrasiven Partikeln ausgesetzt werden. Hybride Beschichtungen Da beide Lösungsansätze, die Schweißpanzerung und die HVOF-Dünnschichten, ihre Berechtigung haben und in der Stahlindustrie etabliert sind, suchte TLT nach Wegen, die Vorteile beider Ansätze zu kombinieren. Die Lösung sieht nun vor, eine kosteneffiziente und robuste Panzerung auf der kompletten Druckseite der Schaufel, in Bereichen auf der Nabenscheibe und mitunter auch auf der Deckscheibe anzubringen. Eine Bewertung typischer Verschleißzonen auf Radialventilatoren offenbarte, dass der Verschleiß typischerweise ungleichmäßig über die Schaufelfläche verteilt ist. Oftmals sind die Anströmkante und der radial äußere Schaufelaustrittsbereich am stärksten von Verschleiß betroffen. Daher wird in diesen vergleichsweise kleinen Bereichen eine zusätzliche Beschichtung wie z. B. H-106 aufgebracht. Die Dicke dieser HVOF-Beschichtung kann in Anhängigkeit von Verschleißbildern auch über die Schaufelgeometrie variiert werden. Mit dieser Maßnahme kann die typische Laufzeit ohne verschleißbedingte Anlagenstopps im Vergleich zu herkömmlich verschleißgeschützten Laufrädern mehr als verdoppelt werden. Ein weiterer Vorteil der Lösung ist der vergleichsweise geringe Preis für eine Schaufel mit nur geringfügig höheren Herstellungskosten als gewöhnliche Panzerungen. Dies setzt natürlich voraus, dass nicht die gesamte Schaufel mit einer Hybridbeschichtung überzogen wird. Die HVOF- Beschichtung sollte nur auf den verschleißanfälligsten Bereichen aufgebracht werden. Fotos: TLT-Turbo www.tlt-turbo.com Flammendurchschlagsichere Absperrklappen |Rückschlagklappen | Containerklappen |Zwischenflanschklappen |Zentrische und Exzentrische APS-Klappen | Takt- und Druckschleusen |Schutzsysteme |Quetschventile |Kugelhähne |Sonderarmaturen WAREX VALVEGmbH|Stauverbrink 2|48308 Senden, Germany |T.+49 (0) 25 36 -9958-0Isales@warex-valve.com

Ausgabe