Werkstoffe für Industriepumpen – Materialien für medienberührte Komponenten
Die Auswahl geeigneter Werkstoffe ist entscheidend für die Zuverlässigkeit, Lebensdauer und Beständigkeit von Industriepumpen. Besonders kritisch sind dabei die medienberührten Bauteile, also jene Komponenten, die direkt mit dem Fördermedium in Kontakt stehen. Dazu zählen:
- Pumpengehäuse
- Laufrad, Schaufelrad oder Rotor
- Antriebswelle und Wellendichtung
- Innenbeschichtungen, Auskleidungen und Dichtungen
Diese Teile müssen chemisch, thermisch und mechanisch widerstandsfähig gegenüber dem zu fördernden Medium (Temperatur, pH-Wert, Feststoffe, etc.) und den Betriebsbedingungen (insbesondere dem Druck) sein. Hierfür stehen zahlreiche Materialien zur Verfügung aus denen die verschiedenen Komponenten gefertigt werden können, um größtmögliche Resistenz und Langlebigkeit zu erzielen. Dieses wirkt sich im Umkehrschluss auch positiv auf geringere Kosten durch weniger Wartung/Instandsetzung oder gar unplanmäßigen Ausfällen & Stillstandzeiten aus.
Metallische Werkstoffe
Metalle sind in vielen Anwendungen erste Wahl, da sie hohe mechanische Belastbarkeit und Temperaturfestigkeit bieten. Je nach chemischer Beständigkeit kommen unterschiedliche Legierungen zum Einsatz:
- Grauguss (GG/GJL): Kostengünstig, gute Gießbarkeit, geeignet für neutrale Medien, jedoch begrenzte Korrosionsbeständigkeit.
- Edelstahl: Gute Beständigkeit gegen viele Chemikalien, weit verbreitet in der Chemie-, Lebensmittel- und Wassertechnik, auch hohe Korrosionsbeständigkeit.
- Bronze: Korrosionsbeständig, insbesondere in Meerwasseranwendungen und bei leicht aggressiven Flüssigkeiten.
- Duplex-Stähle: Höhere Korrosions- und Spannungsrissbeständigkeit, besonders geeignet für chloridhaltige Medien.
- Hastelloy: Nickelbasislegierung, extrem widerstandsfähig gegenüber oxidierenden und reduzierenden Chemikalien wie Salzsäure, Schwefelsäure oder chloridhaltigen Lösungen.
- Titan: Hervorragend beständig gegen stark oxidierende Säuren und aggressive Medien wie Glykolsäure, hohe Lebensdauer bei geringer Korrosionsrate.
- Nickel, Monel, Inconel: Weitere hochlegierte Werkstoffe für Spezialanwendungen, etwa bei hohen Temperaturen oder in extrem korrosiven Umgebungen.
Nichtmetallische Werkstoffe (Kunststoffe und Verbundwerkstoffe)
In vielen Fällen – insbesondere bei hochkorrosiven Medien – kommen Kunststoffe oder ausgekleidete Bauteile zum Einsatz:
- PP (Polypropylen): Chemisch beständig, kostengünstig, begrenzt temperaturfest.
- PVC (Polyvinylchlorid): Gute Beständigkeit gegen Säuren und Laugen, begrenzte Temperatur- und Druckfestigkeit.
- PVDF (Polyvinylidenfluorid): Höhere chemische Beständigkeit, geeignet für starke Säuren.
- PFA (Perfluoralkoxyalkane): Ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber fast allen Chemikalien, temperatur- und diffusionsfest – häufig für Auskleidungen in Chemiepumpen.
- PE (Polyethylen): Gute Abrasionsbeständigkeit, insbesondere bei Feststoffbelastung.
- ETFE, ECTFE (Tefzel, Halar): Fluorpolymere mit breitem chemischem Widerstand, insbesondere für anspruchsvolle Anwendungen.
Auch faserverstärkte Kunststoffe (FRP, GFK) oder Verbundwerkstoffe (z. B. SiC-Verbundkeramik) kommen bei Bedarf zum Einsatz, wenn eine Kombination aus chemischer Beständigkeit und mechanischer Festigkeit erforderlich ist.
Keramische Werkstoffe
Keramik oder Siliziumkarbid (SiC) werden häufig bei hoch abrasiven oder korrosiven Fördermedien eingesetzt:
- Keramik (z. B. Aluminiumoxid, Zirkonoxid): Hervorragende Abriebfestigkeit, extrem hart, chemisch inert.
- SiCast (Siliziumkarbid, SiC): Extrem verschleiß- und korrosionsbeständig, wird oft für Gleitringdichtungen, Lagersitze oder als Auskleidung verwendet.
Werkstoffwahl für verschiedene Komponenten
- Pumpengehäuse: Muss sowohl dem Fördermedium als auch äußeren Einflüssen (z. B. Reinigungsmitteln, Umgebungseinflüssen) standhalten. Oft aus Metall gefertigt, selbst bei Kunststoffpumpen.
- Laufrad/Schaufelrad: Trägt die Hauptlast bei der Förderung – daher hohe Anforderungen an chemische und mechanische Beständigkeit. Werkstoffe je nach Medium oft: Edelstahl, Hastelloy, Kunststoff (z. B. PVDF), Keramik.
- Antriebswelle: Muss hohen mechanischen Belastungen standhalten, oft aus Edelstahl, Duplex oder Hastelloy gefertigt. Bei kritischen Medien mit einer Schutzschicht oder als Wellenhülse ausgeführt.
- Dichtungen und Wellendichtungen: Kommen oft in Kontakt mit aggressiven Medien. Werkstoffe wie PTFE, FKM (Viton), EPDM oder Keramik werden je nach Anwendung gewählt.
Die Auswahl des richtigen Werkstoffs für Pumpenkomponenten ist somit essenziell für einen störungsfreien und langlebigen Betrieb. Sie muss stets in enger Abstimmung mit dem zu fördernden Medium, den Prozessbedingungen und den Anforderungen an die Lebensdauer erfolgen. Moderne Werkstoffvielfalt ermöglicht heute für nahezu jedes Fördermedium eine passende Lösung – von preisgünstigem Grauguss bis hin zu Hochleistungsmaterialien wie PFA, Hastelloy oder Titan.
