Medienangriff bei faserverstärkten Pumpengehäusen
Problemstellung: Rissbildung an Pumpengehäusen
Bei der Gehäuseabdeckung (PP-GF) einer Umwälzpumpe kam es bereits nach einer kurzen Betriebszeit von ca. 2 Wochen zu Rissen, die durch daraus resultierende Undichtigkeiten augenscheinlich wurden. Die Pumpe wurde zur Förderung alkalischer Medien in der chemischen Industrie eingesetzt (KOH bis zu 5% und Wasser bei 85°C). Bei der Pumpe handelte es sich um ein etabliertes Produkt, das bereits in anderen Bereichen erfolgreich eingesetzt wurde. Die bisherige Einsatzbelastung beschränkte sich jedoch auf die Heißwasserförderung, ohne weitere Chemikalienzusätze. Mit Hilfe geeigneter Untersuchungen sollten mögliche Ursachen für die Rissbildung erarbeitet werden.
Methodik: Mikroskopische Untersuchungen
- Makroskopische und mikroskopische Fehlerbilddokumentation
- Mikroskopische Gefügeanalyse im Bereich von Rissen im Bauteil
- Rasterelektronenmikroskopische (REM) Untersuchung der Bauteiloberfläche und der freigelegten Rissflächen, kombiniert mit der energiedispersiven Röntgenspektroskopie (engl. EDX) zur Identifizierung enthaltener Füll- und Verstärkungsstoffe.
Ergebnis: Unzureichende Verarbeitungsqualität und Medienangriff der Fasern
- Im Bereich des Gewindes der Pumpe wurde eine ausgeprägte Bindenaht sowie zahlreiche Hohlräume gefunden. Die Bindenaht fiel örtlich mit der Rissbildung zusammen und es zeigten sich hier medieninduzierte Materialverfärbungen.
- Die Oberflächenuntersuchung im REM ließ im Schadensbereich keine Glasfasern mehr erkennen. Diese wurden offensichtlich aufgelöst und hinterließen zahlreiche Rinnen im Polymer, in denen zuvor die Fasern eingebettet waren.
- Auch auf den freigelegten Rissflächen zeigte sich ein medialer Angriff auf die Glasfasern. Kernmaterialbereiche ohne vorangegangenen Medienkontakt ließen hingegen intakte Glasfasern erkennen. Der mediale Angriff auf die Glasfasern konnte auf das alkalische Medium zurückgeführt werden:
- Ausschlaggebend für den Schaden war somit primär eine unzureichende Anforderungsdefinition der Pumpe bezüglich geeignet förderbarer Medien. Die zahlreichen Hohlräume im Material haben die Medienaufnahme in den Werkstoff zusätzlich begünstigt, ebenso wie die ungenügende Formfüllung an der Bauteiloberfläche.
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Christoph Zekorn
Mikroskopische Analyse Laborleiter Mikroskopische Analyse +49 241 80-28341 christoph.zekorn@ikv.rwth-aachen.deHaben Sie Fragen zum Thema Mikroskopie? Dann freue ich mich auf Ihre Nachricht oder Ihren Anruf.