Für echte Härtefälle

Hochtemperatur-Verschleißschutz

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02.10.2013 Errosionskorrosion, Abrasion und Korrosion – für Werkstoffe ist die Welt der Prozesstechnik kein Zuckerschlecken. In besonderem Maße gilt dies beispielsweise für Pumpen und Pumpenteile, wenn Betreiber diese zum Fördern von aggressiven Medien einsetzen. Um den Verschleiß in Grenzen zu halten, lassen sich grundsätzlich hochlegierte, korrosionsbeständige Stähle verwenden. Weiter verbessern lassen sich die Standzeiten durch das Verwenden von Verbundwerkstoffen, mit denen die besonders stark beanspruchten Maschinenteile beschichtet werden.

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Entscheider-Facts Für Betreiber


  • Der Werkstoff ist lösemittel- sowie VOC-frei und bindet beim Aushärtungsprozess lediglich CO2 aus der Luft.
  • Selbst bei Beschichtungsdicken von 3 mm erreicht das Material eine hohe Säurebeständigkeit sowie eine Wasserdruckbeständigkeit von 5 bar.
  • Die Temperaturbeständigkeit des Werkstoffs liegt zwischen 700 (nass) und 1.250 °C (trocken).

Stand der Technik sind Mineralgüsse, die aus einem Gemisch aus chemisch beständigem sowie temperaturfestem Reaktionsharz und geeigneten Füllstoffen bestehen. Als Füllstoff ist vor allem Siliciumcarbid (SiC) geeignet, da es auf der mohsschen Härteskala mit einem Wert von 9,5 nahe beim Diamant liegt und chemisch beständig ist. Als Reaktionsharz beziehungsweise Bindemittel setzte die Branche bislang auf Epoxidharz, Vinylesterharz oder Polymethylmethacrylat (PMMA). Grundsätzlich lässt sich auf diese Weise ein guter Verschleiß- und Korrosionsschutz erreichen. In der Praxis hat es sich jedoch gezeigt, dass bei besonders starker Beanspruchung aufgrund hoher Temperatur oder durch den Einfluss von Chemikalien – insbesondere durch Säuren – die Korrosionsbeständigkeit und Festigkeit teilweise nicht ausreichend sind. Für besonders materialbelastende Einsätze hat das Unternehmen SIC-Cast Mineralguß nun Siosic entwickelt. Dabei handelt es sich um ein anorganisches Hochtemperatur-Verschleißschutzmaterial auf Wasserglasbasis. Der Verbundwerkstoff besteht zu etwa 75 % aus einem speziell behandelten SiC und etwa 25 % aus einem silikatischen Bindemittel. Durch Zugabe von Leitungswasser synthetisiert die pulverartige Matrix nach einer Aushärtungszeit unter Raumtemperatur von sieben Tagen zusammen mit dem SiC-Füllstoff zu einem Verschleißschutz der sowohl temperaturbeständig als auch für aggressive Medien geeignet ist. Ein weiterer anwendungsfreundlicher Aspekt ist, dass es sich hierbei um ein „Green Product“ handelt: Der Werkstoff ist lösemittel- sowie VOC-frei (Volatile Organic Compounds, flüchtige organische Verbindungen) und bindet beim Aushärtungsprozess lediglich das in der Luft vorhandene CO2.

Ob Vor- oder Nachsorge
Die mechanische Verschleißfestigkeit des so entstandenen Materials ist aufgrund des gesteigerten Anteils von SiC besonders hoch. Der Verbundwerkstoff lässt sich ebenso zum Herstellen komplexer Bauteile verwenden wie auch für Beschichtungen, die Anwender auf beanspruchte Flächen, insbesondere Metallflächen, auftragen können. Dies kann sowohl als vorbeugende Schutzmaßnahme, als auch zum Wiederherstellen abgetragener Metallflächen geschehen. Selbst bei Beschichtungsdicken von 3 mm erreicht das Material eine hohe Säurebeständigkeit, sowie eine Wasserdruckbeständigkeit von 5 bar. Der Verschleißschutz weist eine hohe Beständigkeit gegenüber konzentrierten anorganischen Säuren auf, beispielsweise Salpetersäure, Salzsäure, Schwefelsäure oder Phosphorsäure sowie organischen Säuren und bei Lösungsmitteln im pH-Bereich von 0 bis 14. Die Temperaturbeständigkeit des Werkstoffs liegt zwischen 700 (nass) und 1.250 °C (trocken). Zu Probezwecken beschichtete das Unternehmen Reko, in Zusammenarbeit mit einem Partner, in Kohlekraftwerken mit Standort Deutschland sowie Tschechien Flächen in Rauchgaseintrittsbereichen sowie in einem der Kraftwerke eine besonders gefährdete Stelle im Luftvorwärmer. In diesen Bereichen entstehen im Betrieb teilweise Wechseltemperaturen bis 250 °C. Bei Taupunktunterschreitungen kommt es dort zur Bildung von Schwefel- und Schwefliger Säure. In diesem speziellen Bereich war bislang kein dauerhafter Schutz durch organische Beschichtungen möglich, da diese nur für Temperaturen bis 180 °C geeignet sind. Ein extern beauftragtes chemisches Institut konnte nachweisen, dass der Silicat-Werkstoff selbst bei 50%iger Schwefelsäure im Einsatzbereich von 250 °C beständig ist. Denkbare Einsatzbereiche für den Verschleißschutz sind Rauchgaskanäle, Nachbrenner, Öfen, Kessel, Verbrennungsanlagen, Luftvorwärmer, Wärmeübertrager, Pumpenteile, Rohrleitungen, Gebläse, Turbinen, Hydrozyklone sowie Düsen.

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Heftausgabe: Oktober 2013
Frank Hoffmann, Vertriebsleiter  bei SIC-Cast  Mineralguß

Über den Autor

Frank Hoffmann, Vertriebsleiter bei SIC-Cast Mineralguß

Frank Hoffmann, Vertriebsleiter bei SIC-Cast Mineralguß

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