Beitrag zur beanspruchungsgerechten Schichtcharakterisierung von neuartigen Thermischen Spritzschichten im Pumpenbau:
Gespeichert in:
| 1. Verfasser: | |
|---|---|
| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Düren
Shaker Verlag
2020
|
| Schriftenreihe: | Berichte aus der Werkstofftechnik
|
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | X, 233 Seiten Illustrationen, Diagramme |
| ISBN: | 9783844075700 3844075704 |
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|---|---|
| adam_text | INHALTSVERZEICHNIS
ABKUERZUNGSVERZEICHNIS
................................................................................................
VII
1
EINLEITUNG
............................................................................................................
1
1.1
EINLEITUNG
UND
MOTIVATION
..................................................................................
1
1.2
PROBLEMSTELLUNG
...................................................................................................
2
2
STAND
DER
TECHNIK
.............................................................................................
5
2.1
PUMPEN
UND
PUMPENSYSTEME
............................................................................
5
2.1.1
KORROSIONS-
UND
VERSCHLEISSSCHUTZ
VON
PUMPEN
................................................
5
2.1.2
WERKSTOFFE
FUER
PUMPEN
-
ALLGEMEIN
..................................................................
8
2.2
THERMISCHE
SPRITZSCHICHTEN
-
GRUNDLAGEN
........................................................
9
2.2.1
SCHICHTAUFBAU
UND
SCHICHTZUSAMMENSETZUNG
................................................
10
2.2.2
BESCHICHTUNGSVERFAHREN
-
THERMISCHES
SPRITZEN
............................................
15
2.2.2.1
ATMOSPHAERISCHES
PLASMASPRITZEN
(APS)
...........................................................
16
2.2.2.2
HOCHGESCHWINDIGKEITSFLAMMSPRITZEN
MIT
BRENNGAS-SAUERSTOFF
(HIGH
VELOCITY
OXYGEN
FUEL
SPRAYING)
-
HVOF
...............................................
18
2.2.2.3
HOCHGESCHWINDIGKEITSFLAMMSPRITZEN
MIT
BRENNGAS-LUFT
(HIGH
VELOCITY
AIR
FUEL
SPRAYING)
-
HVAF
.....................................................
20
2.2.3
PULVERHERSTELLUNG
(VERBUNDPULVERFERTIGUNG)
-
PULVERROUTE
MITTELS
SCHMELZVERDUESUNG
DURCH
GAS
..........................................................................
21
2.2.4
EISENBASIERTE
THERMISCHE
SPRITZSCHICHTEN
.......................................................
23
2.2.5
BESCHICHTUNG
KOMPLEXER
GEOMETRIEN
-
BESCHICHTUNGSSTRATEGIE
....................
26
2.3
GRUNDLAGEN
DER
ANWENDUNGSRELEVANTEN
BEANSPRUCHUNGSKOLLEKTIVE
FUER
PUMPEN
..............................................................................................................
30
2.3.1
KORROSION
-
ELEKTROCHEMISCHE
KORROSION
.........................................................
30
2.3.1.1
ELEKTRODENPOTENTIALE
UND
BESTIMMUNG
EINES
ZELLPOTENTIALS
..........................
30
2.3.1.2
STANDARDPOTENTIALE
............................................................................................
31
2.3.1.3
KORROSIONSVORGAENGE
AN
EINER
ELEKTRODE
...........................................................
32
2.3.1.4
KORROSIONSARTEN
DER
ELEKTROCHEMISCHEN
KORROSION
.........................................
32
2.3.1.5
KINETIK
DER
KORROSION
........................................................................................
34
2.3.2
KAVITATION
-
KAVITATIONSEROSION
........................................................................
35
2.3.2.1
WERKSTOFFEIGENSCHAFTEN
UND
KAVITATION
...........................................................
38
2.3.2.2
UEBERLAGERUNG
VON
KAVITATION
UND
KORROSION
...................................................
39
2.3.3
EROSION
-
HYDROEROSIVER
VERSCHLEISS
.................................................................
41
2.3.3.1
EROSIONS-KORROSION
............................................................................................
43
3
ZIELSETZUNG
UND
LOESUNGSWEG
........................................................................
46
3.1
ZIELSETZUNG
UND
FORSCHUNGSBEDARF
..................................................................46
INHALTSVERZEICHNIS
I
3.2
LOESUNGSWEG
.........................................................................................................48
4
WERKSTOFFE
-
BESCHICHTUNGSVERFAHREN
-
PROBENPRAEPARATION
.....................53
4.1
WERKSTOFFE
..........................................................................................................
53
4.1.1
GRUNDWERKSTOFF
-
GRAUGUSS
EN-GJL-250.........................................................
53
4.1.2
REFERENZWERKSTOFF
-
DUPLEXSTAHL
1.4462
.........................................................54
4.1.3
METHODISCHER
ANSATZ
BESCHICHTUNGSWERKSTOFFE
-
NEUARTIGE
FE-BASIS
LEGIERUNGEN
........................................................................................................
55
4.2
BESCHICHTUNG
-
THERMISCHE
SPRITZVERFAHREN
.....................................................
57
4.2.1
ANGEWENDETE
BESCHICHTUNGSVERFAHREN
.............................................................
58
4.2.2
ANLAGENPARAMETER
UND
KENNWERTE
...................................................................
58
4.2.2.1
ATMOSPHAERISCHES
PLASMASPRITZ
(APS)-VERFAHREN...............................................
58
4.2.2.2
HOCHGESCHWINDIGKEITSFLAMMSPRITZEN
MIT
BRENNGAS-SAUERSTOFF
(HVOF)
-VERFAHREN
.............................................................................................
59
4.2.2.3
HOCHGESCHWINDIGKEITSFLAMMSPRITZEN
MIT
BRENNGAS-LUFT
(HVAF)
-VERFAHREN
..............................................................................................
60
4.2.3
PARTIKELTEMPERATUREN
UND
-GESCHWINDIGKEITEN
DER
VERWENDETEN
VERFAHREN
............................................................................................................
61
4.2.4
UNTERSUCHUNG
DER
ANWENDUNGSGRENZEN
DER
BESCHICHTUNGSVERFAHREN
DURCH
PARAMETERVARIATIONEN
-
BRENNERABSTAND
UND
BRENNERWINKEL
.............
61
4.3
PROBENPRAEPARATION
.............................................................................................
63
4.3.1
BESCHICHTUNG
-
FERTIGUNG
DER
RUNDPROBEN
.......................................................
63
4.3.2
BESCHICHTUNG
-
PUMPENLAUFRAEDER
FUER
ANWENDUNGSRELEVANTE
UNTERSUCHUNGEN
IM
PUMPENDEMONSTRATOR
......................................................
64
4.4
VERSUCHSMEDIUM
-
KUENSTLICHES
MEERWASSER
(DIN
50905-4:2018-03)
...........
65
5
ANGEWENDETE
ANALYSE-
UND
UNTERSUCHUNGSMETHODEN
..............................
67
5.1
BEGLEITENDE
UNTERSUCHUNGEN
-
WERKSTOFFWISSENSCHAFTLICHE
ANALYSE
METHODEN
UND
VERFAHREN
ZUR
CHARAKTERISIERUNG
DER
BESCHICHTUNGEN
.67
5.1.1
METALLOGRAFISCHE
LICHT-
UND
RASTERELEKTRONENMIKROSKOPISCHE
METHODEN
.....67
5.1.2
POROSITAET,
FEHLSTELLEN
UND
TOPOGRAFIE
...............................................................67
5.1.3
ROENTGENDIFFRAKTOMETRIE
.....................................................................................
68
5.1.4
HAERTEMESSUNGEN
-
MIKRO-
UND
NANOHAERTE
.......................................................
68
5.1.5
MIKRO-COMPUTERTOMOGRAFIE
(/ZCT-BILDGEBUNG)
-
MORPHOLOGIE
DER
POROSITAET
................................................................................
70
5.2
UNTERSUCHUNGSMETHODEN
ZUR
BEANSPRUCHBARKEIT
DES
BESCHICHTUNGS-
SUBSTRAT-VERBUNDSYSTEMS
-
ANWENDUNGSRELEVANTE
UNTERSUCHUNGEN
.............
72
5.2.1
UNTERSUCHUNG
DES
KORROSIONSVERHALTENS
DER
THERMISCHEN
SPRITZSCHICHTEN
HINSICHTLICH
DES
KORROSIONSMECHANISMUS
.........................................................
73
II
INHALTSVERZEICHNIS
5.2.1.1
ALLGEMEINES
ELEKTROCHEMISCHES
KORROSIONSVERHALTEN
..................................
73
5.2.1.2
UNTERSUCHUNG
DER
SPERRWIRKUNG
DES
BESCHICHTUNGS-SUBSTRAT-
VERBUNDSYSTEMS
................................................................................................
73
5.2.2
VERSCHLEISSVERHALTEN
DER
BESCHICHTUNGEN
UNTER
ERMUEDUNGS
BEANSPRUCHUNG
DURCH
KAVITATION
.......................................................
75
5.2.2.1
SCHWINGUNGSINDUZIERTE
FLUESSIGKEITSKAVITATION
-
ULTRASCHALLKOPPELSCHWINGER
.......................................
75
5.2.2.2
ELEKTROCHEMISCHE
INSTRUMENTIERUNG
DES
ULTRASCHALLKOPPELSCHWINGERS
-
ZUSAMMENWIRKEN
VON
KAVITATION
UND
KORROSION
...........................................................................................................
76
5.2.3
VERSCHLEISSVERHALTEN
DER
BESCHICHTUNG
UNTER
UEBERLAGERUNG
DURCH
EROSIONS-KORROSION
............................................................................................
79
5.2.3.1
AUSLEGUNG,
PARAMETER
UND
BESTIMMUNG
DER
DEGRADATION
DURCH
EROSIONS-KORROSIONSBEANSPRUCHUNG
MIT
DEM
PUMPENDEMONSTRATOR
.............
79
5.3
PROBEN
UND
VERSUCHSUEBERSICHT
.........................................................................
81
6
ERGEBNISSE
DER
ANALYSE-
UND
UNTERSUCHUNGSMETHODEN
...........................83
6.1
GRUNDLEGENDE
CHARAKTERISIERUNG
NEUARTIGER
WERKSTOFFE
FUER
EISENBASIERTE
THERMISCHE
SPRITZSCHICHTEN
.......................................................
83
6.1.1
VORCHARAKTERISIERUNG
DER
THERMISCHEN
SPRITZPULVER
......................................
83
6.1.2
ROENTGENOGRAFISCHE
PHASENANALYSE
(XRD)
DER
BESCHICHTUNGEN
......................
86
6.1.2.1
PHASENANALYSE
DER
MIKROSTRUKTUR
-
APS-FECRMNBC-BESCHICHTUNG
...............
86
6.1.2.2
PHASENANALYSE
DER
MIKROSTRUKTUR
-
HVOF-FECRMNBC-BESCHICHTUNG
...........
88
6.1.2.3
PHASENANALYSE
DER
MIKROSTRUKTUR
-
HVOF-FECRBC-BESCHICHTUNG
.................
89
6.1.2.4
PHASENANALYSE
DER
MIKROSTRUKTUR
-
HVAF-FECRBC-BESCHICHTUNG
.................
90
6.1.3
FAZIT
-
ROENTGENOGRAFISCHE
PHASENANALYSE
.......................................................
92
6.1.4
(GEFUEGE)
ANALYSEN
DER
MIKROSTRUKTUREN
...........................................................
93
6.1.4.1
MIKROSTRUKTUR
-
BESCHICHTUNG
MITTELS
ATMOSPHAERISCHEN
PLASMASPRITZENS
(APS)
-
VORVERSUCHE
..........................................................................................
98
6.1.4.2
MIKROSTRUKTUR
-
BESCHICHTUNG
MITTELS
HOCHGESCHWINDIGKEITSFLAMM-
SPRITZENS
MIT
BRENNGAS-SAUERSTOFF
(HVOF)
....................................................
100
6.1.4.3
MIKROSTRUEKTUR
-BESCHICHTUNG
MITTELS
HOCHGESCHWINDIGKEITSFLAMM-
SPRITZENS
MIT
BRENNGAS-LUFT
(HVAF)
.............................................................
105
6.1.5
HAERTEMESSUNGEN
UND
ORTSAUFGELOESTE
MECHANISCHE
EIGENSCHAFTEN
DER
MIKROSTRUKTUR
...................................................................................................
108
6.1.6
BESTIMMUNG
DER
MORPHOLOGIE
DER
RAEUMLICHEN
PORENSTRUKTUREN
IN
DER
MIKROSTRUKTUR
-
MIKRO-COMPUTERTOMOGRAFIEMESSUNGEN
(/ZCT)
....................
113
INHALTSVERZEICHNIS
III
6.2
ANALYSE
UND
BEURTEILUNG
DER
BEANSPRUCHBARKEIT
DER
THERMISCHEN
SPRITZSCHICHTEN
-
ANWENDUNGSRELEVANTE
UND
PRAXISRELEVANTE
BESCHICHTUNGSBEANSPRUCHUNG
.........................................................................
119
6.2.1
ERGEBNISSE
DES
KORROSIONSVERHALTENS
DES
BESCHICHTUNGS-SUBSTRAT-
VERBUNDSYSTEMS
...............................................................................................
119
6.2.2
KORROSIONSVERHALTEN
VON
THERMISCHEN
SPRITZSCHICHTEN
IM
ALLGEMEINEN....
120
6.2.3
KORROSIONSVERHALTEN
DES
UNBESCHICHTETEN
GRUNDWERKSTOFFS
EN-GJL-250
UND
DES
REFERENZWERKSTOFFS
1.4462
...............................................................
121
6.2.4
UNTERSUCHUNG
DES
KORROSIONSVERHALTENSZ-MECHANISMUS
-
EINFLUSS
DER
PARAMETEREINFLUESSE/LEGIERUNGSVARIATION/BESCHICHTUNGSVERFAHREN
.............
122
6.2.4.1
PARAMETEREINFLUESSE
-
HVOF-FECRMNBC
BESCHICHTUNGEN
...............................
122
6.2.4.2
LEGIERUNGSVARIATION
-
HVOF-FECRBC
BESCHICHTUNGEN
..................................
126
6.2.4.3
BESCHICHTUNGSVERFAHREN
-
HVOF-
UND
HVAF-FECRBC
BESCHICHTUNGEN
.......
129
6.2.5
ZUSAMMENFASSUNG
-
UNTERSUCHUNG
DES
KORROSIONSVERHALTENS/-
MECHANISMUS
....................................................................................................
132
6.3 ERGEBNISSE
DES
ERMUEDUNGSVERHALTENS
UNTER
KAVITATIONSEROSION
..................
134
6.3.1
DEGRADATIONSVERHALTEN
-
PARAMETEREINFLUESSE
BEI
DEN
HVOF-FECRMNBC-
BESCHICHTUNGEN
................................................................................................
134
6.3.2
DEGRADATIONSVERHALTEN
-
LEGIERUNGSVARIATION
BEI
DEN
HVOF-FECRMNBC-
UND
HVOF-FECRBC-BESCHICHTUNGEN...............................................................
138
6.3.3
DEGRADATIONSVERHALTEN
-
VERBESSERUNG
DES
ERMUEDUNGSVERHALTENS
DER
FECRBC-BESCHICHTUNG
DURCH
BESCHICHTUNGSVERFAHRENSWECHSEL
VON
HVOF-VERFAHREN
AUF
HVAF-VERFAHREN
............................................................
140
6.3.4
BESCHREIBUNG
DER
BESCHICHTUNGSVERFAHREN
ABHAENGIGEN
DEGRADATIONSMECHANISMEN
UNTER
KAVITATIONSEROSION
...................................
142
6.3.4.1
PRIMAERER,
SEKUNDAERER
UND
TERTIAERER
KAVITATIONSEROSIONSMECHANISMUS
DER
HVOF-FECRMNBC-BESCHICHTUNG
...............................................................
142
6.3.4.2
PRIMAERER
KAVITATIONSEROSIONSMECHANISMUS
DER
HVAF-FECRBC-
BESCHICHTUNG
.....................................................................................................
145
6.3.5
ZWISCHENFAZIT
-
ERMUEDUNGSVERHALTEN
UNTER
KAVITATION
.................................
146
6.3.6
ENTWICKLUNG
EINER
ELEKTROCHEMISCHEN
INSTRUMENTIERUNG
ZUR
MESSUNG
DER
KORROSION
WAEHREND
DER
KAVITATIONSEROSIONSBEANSPRUCHUNG
AM
ULTRASCHALLKOPPELSCHWINGER
............................................................................
147
6.3.6.1
VORVERSUCHE
AN
DER
KONSTRUIERTEN
MESSZELLE
................................................
147
6.3.6.2
EINFLUSS
DER
KAVITATIONSEROSION
AUF
DAS
FREIE
KORROSIONSPOTENTIAL
-
GRUNDWERKSTOFF
EN-GJL-250
(UNBESCHICHTET)
..........
148
IV
INHALTSVERZEICHNIS
6.3.6.3
EINFLUSS
DER
KAVITATIONSEROSION
AUF
DAS
FREIE
KORROSIONSPOTENTIAL
HOCHBESTAENDIGER
PUMPENWERKSTOFFE
-
BEISPIEL:
REFERENZWERKSTOFF
1.4462
.............................................................................
151
6.3.6.4
EINFLUSS
DER
KAVITATIONSEROSION
AUF
DAS
FREIE
KORROSIONSPOTENTIAL
DER
ENTWICKELTEN
THERMISCHEN
SPRITZSCHICHTEN
-
FECRMNBC-
UND
FECRBC-
BESCHICHTUNG
....................................................................................................
154
6.3.7
POTENTIODYNAMISCHE
MESSUNGEN
ZUR
CHARAKTERISIERUNG
DER
AENDERUNG
DES
KORROSIONSVERHALTENS
BEI
SIMULTANER
KAVITATIONSEROSIONS
BEANSPRUCHUNG
..............................................................................................
156
6.3.8
ZUSAMMENFASSUNG
-
KORROSIONSVERHALTEN
BEI
SIMULTANER
KAVITATIONSEROSIONSBEANSPRUCHUNG
..............................................................
159
6.4
PRAXISRELEVANTE
KOMPLEXBEANSPRUCHUNG
-
ERGEBNISSE
DER
EROSIONS-KORROSION
UNTERSUCHUNGEN
.............................................................
162
6.4.1
VERSCHLEISSVERHALTEN
UNTER
EROSIONS-KORROSION
-
VERGLEICH
DER
PARAMETEREINFLUESSE
(MAKROSKOPISCH)
............................................................
162
6.4.2
BEANSPRUCHUNGSBEDINGTE
EINFLUESSE
-
STROEMUNGSABHAENGIGE
EROSIONS-
KORROSIONSDEGRADATION
IM
PUMPENDEMONSTRATOR
.........................................
165
6.4.2.1
EROSIONS-KORROSIONSDEGRADATION
-
GRUNDWERKSTOFF
(EN-GJL-250)
UND
REFERENZWERKSTOFF
(1.4462)
.........................................................................
167
6.4.2.2
EROSIONS-KORROSIONSDEGRADATION
-
PARAMETEREINFLUESSE
BEI
DEN
HVOF-
FECRMNBC-BESCHICHTUNGEN............................................................................
169
6.4.2.3
EROSIONS-KORROSIONSDEGRADATION
-
PARAMETEREINFLUESSE
BEI
DEN
HVOF-FECRBC-BESCHICHTUNGEN.....................................................................
172
6.4.2.4
EROSIONS-KORROSIONSDEGRADATION
-
PARAMETEREINFLUESSE
BEI
DER
HVAF-FECRBC-BESCHICHTUNG
DURCH
BESCHICHTUNGSVERFAHRENSWECHSEL
.........
174
6.4.3
EROSIONS-KORROSION
BESCHICHTETER
PUMPENLAUFRAEDER
-
DEGRADATION
DURCH
BEANSPRUCHUNGSBEDINGTE
EINFLUESSE
................................................................
177
6.4.3.1
DEGRADATION
DER
SCHAUFELOBERKANTEN
-
HVAF-FECRBC-BESCHICHTUNG
(A300)
BEI
VARIANTE
1
MIT
GERINGER
FOERDERLEISTUNG
......................................
179
6.4.3.2
DEGRADATION
DER
SCHAUFELOBERKANTEN
-
HVOF-FECRMNBC-BESCHICHTUNG
(A270)
BEI
VARIANTE
2
MIT
HOHER
FOERDERLEISTUNG
..........................................
180
6.4.4
ZUSAMMENFASSUNG
-
EROSIONS-KORROSIONSUNTERSUCHUNGEN
...........................
182
7
ZUSAMMENFASSUNG
.........................................................................................
185
7.1
WERKSTOFFE/VERFAHREN
-
ENTWICKLUNG
DER
EISENBASIERTEN
THERMISCHEN
SPRITZSCHICHTEN
UND
GRUNDLEGENDE
BETRACHTUNG
DER
BESCHICHTUNGS
VERFAHREN
FUER
DIE
ANWENDUNG
IM
PUMPENBEREICH
.........................
185
INHALTSVERZEICHNIS
V
7.2
UNTERSUCHUNGSMETHODEN
-
UNTERSUCHUNG
DER
PARAMETERABHAENGIGEN
AENDERUNGEN
DER
MIKROSTRUKTUR
DER
BESCHICHTUNGEN
AUFGRUND
VON
GEOMETRISCHEN
ANFORDERUNGEN
.......................................................................
186
7.3
BEANSPRUCHUNGEN
-
UNTERSUCHUNG
DES
POTENTIALS
UND
DER
ANWENDUNGSGRENZEN
DER
BESCHICHTUNGEN
UNTER
PUMPENSPEZIFISCHEN
BEANSPRUCHUNGEN
............................................................................................
188
7.3.1
KORROSIONSUNTERSUCHUNGEN
..............................................................................
188
7.3.2
KAVITATIONSEROSIONSUNTERSUCHUNGEN
...............................................................
189
7.3.2.1
METHODENENTWICKLUNG
-
ELEKTROCHEMISCHE
INSTRUMENTIERUNG
DES
KAVITATIONSEROSIONSPRUEFSTANDES
......................................................................
190
7.3.3
EROSIONS-KORROSIONSUNTERSUCHUNGEN
..............................................................
190
8
AUSBLICK
...........................................................................................................
195
BILDVERZEICHNIS
..............................................................................................................
197
TABELLENVERZEICHNIS
......................................................................................................
211
LITERATURVERZEICHNIS
.....................................................................................................
212
ANHANG
.......................................................................................................................
224
VI
INHALTSVERZEICHNIS
|
| adam_txt |
INHALTSVERZEICHNIS
ABKUERZUNGSVERZEICHNIS
.
VII
1
EINLEITUNG
.
1
1.1
EINLEITUNG
UND
MOTIVATION
.
1
1.2
PROBLEMSTELLUNG
.
2
2
STAND
DER
TECHNIK
.
5
2.1
PUMPEN
UND
PUMPENSYSTEME
.
5
2.1.1
KORROSIONS-
UND
VERSCHLEISSSCHUTZ
VON
PUMPEN
.
5
2.1.2
WERKSTOFFE
FUER
PUMPEN
-
ALLGEMEIN
.
8
2.2
THERMISCHE
SPRITZSCHICHTEN
-
GRUNDLAGEN
.
9
2.2.1
SCHICHTAUFBAU
UND
SCHICHTZUSAMMENSETZUNG
.
10
2.2.2
BESCHICHTUNGSVERFAHREN
-
THERMISCHES
SPRITZEN
.
15
2.2.2.1
ATMOSPHAERISCHES
PLASMASPRITZEN
(APS)
.
16
2.2.2.2
HOCHGESCHWINDIGKEITSFLAMMSPRITZEN
MIT
BRENNGAS-SAUERSTOFF
(HIGH
VELOCITY
OXYGEN
FUEL
SPRAYING)
-
HVOF
.
18
2.2.2.3
HOCHGESCHWINDIGKEITSFLAMMSPRITZEN
MIT
BRENNGAS-LUFT
(HIGH
VELOCITY
AIR
FUEL
SPRAYING)
-
HVAF
.
20
2.2.3
PULVERHERSTELLUNG
(VERBUNDPULVERFERTIGUNG)
-
PULVERROUTE
MITTELS
SCHMELZVERDUESUNG
DURCH
GAS
.
21
2.2.4
EISENBASIERTE
THERMISCHE
SPRITZSCHICHTEN
.
23
2.2.5
BESCHICHTUNG
KOMPLEXER
GEOMETRIEN
-
BESCHICHTUNGSSTRATEGIE
.
26
2.3
GRUNDLAGEN
DER
ANWENDUNGSRELEVANTEN
BEANSPRUCHUNGSKOLLEKTIVE
FUER
PUMPEN
.
30
2.3.1
KORROSION
-
ELEKTROCHEMISCHE
KORROSION
.
30
2.3.1.1
ELEKTRODENPOTENTIALE
UND
BESTIMMUNG
EINES
ZELLPOTENTIALS
.
30
2.3.1.2
STANDARDPOTENTIALE
.
31
2.3.1.3
KORROSIONSVORGAENGE
AN
EINER
ELEKTRODE
.
32
2.3.1.4
KORROSIONSARTEN
DER
ELEKTROCHEMISCHEN
KORROSION
.
32
2.3.1.5
KINETIK
DER
KORROSION
.
34
2.3.2
KAVITATION
-
KAVITATIONSEROSION
.
35
2.3.2.1
WERKSTOFFEIGENSCHAFTEN
UND
KAVITATION
.
38
2.3.2.2
UEBERLAGERUNG
VON
KAVITATION
UND
KORROSION
.
39
2.3.3
EROSION
-
HYDROEROSIVER
VERSCHLEISS
.
41
2.3.3.1
EROSIONS-KORROSION
.
43
3
ZIELSETZUNG
UND
LOESUNGSWEG
.
46
3.1
ZIELSETZUNG
UND
FORSCHUNGSBEDARF
.46
INHALTSVERZEICHNIS
I
3.2
LOESUNGSWEG
.48
4
WERKSTOFFE
-
BESCHICHTUNGSVERFAHREN
-
PROBENPRAEPARATION
.53
4.1
WERKSTOFFE
.
53
4.1.1
GRUNDWERKSTOFF
-
GRAUGUSS
EN-GJL-250.
53
4.1.2
REFERENZWERKSTOFF
-
DUPLEXSTAHL
1.4462
.54
4.1.3
METHODISCHER
ANSATZ
BESCHICHTUNGSWERKSTOFFE
-
NEUARTIGE
FE-BASIS
LEGIERUNGEN
.
55
4.2
BESCHICHTUNG
-
THERMISCHE
SPRITZVERFAHREN
.
57
4.2.1
ANGEWENDETE
BESCHICHTUNGSVERFAHREN
.
58
4.2.2
ANLAGENPARAMETER
UND
KENNWERTE
.
58
4.2.2.1
ATMOSPHAERISCHES
PLASMASPRITZ
(APS)-VERFAHREN.
58
4.2.2.2
HOCHGESCHWINDIGKEITSFLAMMSPRITZEN
MIT
BRENNGAS-SAUERSTOFF
(HVOF)
-VERFAHREN
.
59
4.2.2.3
HOCHGESCHWINDIGKEITSFLAMMSPRITZEN
MIT
BRENNGAS-LUFT
(HVAF)
-VERFAHREN
.
60
4.2.3
PARTIKELTEMPERATUREN
UND
-GESCHWINDIGKEITEN
DER
VERWENDETEN
VERFAHREN
.
61
4.2.4
UNTERSUCHUNG
DER
ANWENDUNGSGRENZEN
DER
BESCHICHTUNGSVERFAHREN
DURCH
PARAMETERVARIATIONEN
-
BRENNERABSTAND
UND
BRENNERWINKEL
.
61
4.3
PROBENPRAEPARATION
.
63
4.3.1
BESCHICHTUNG
-
FERTIGUNG
DER
RUNDPROBEN
.
63
4.3.2
BESCHICHTUNG
-
PUMPENLAUFRAEDER
FUER
ANWENDUNGSRELEVANTE
UNTERSUCHUNGEN
IM
PUMPENDEMONSTRATOR
.
64
4.4
VERSUCHSMEDIUM
-
KUENSTLICHES
MEERWASSER
(DIN
50905-4:2018-03)
.
65
5
ANGEWENDETE
ANALYSE-
UND
UNTERSUCHUNGSMETHODEN
.
67
5.1
BEGLEITENDE
UNTERSUCHUNGEN
-
WERKSTOFFWISSENSCHAFTLICHE
ANALYSE
METHODEN
UND
VERFAHREN
ZUR
CHARAKTERISIERUNG
DER
BESCHICHTUNGEN
.67
5.1.1
METALLOGRAFISCHE
LICHT-
UND
RASTERELEKTRONENMIKROSKOPISCHE
METHODEN
.67
5.1.2
POROSITAET,
FEHLSTELLEN
UND
TOPOGRAFIE
.67
5.1.3
ROENTGENDIFFRAKTOMETRIE
.
68
5.1.4
HAERTEMESSUNGEN
-
MIKRO-
UND
NANOHAERTE
.
68
5.1.5
MIKRO-COMPUTERTOMOGRAFIE
(/ZCT-BILDGEBUNG)
-
MORPHOLOGIE
DER
POROSITAET
.
70
5.2
UNTERSUCHUNGSMETHODEN
ZUR
BEANSPRUCHBARKEIT
DES
BESCHICHTUNGS-
SUBSTRAT-VERBUNDSYSTEMS
-
ANWENDUNGSRELEVANTE
UNTERSUCHUNGEN
.
72
5.2.1
UNTERSUCHUNG
DES
KORROSIONSVERHALTENS
DER
THERMISCHEN
SPRITZSCHICHTEN
HINSICHTLICH
DES
KORROSIONSMECHANISMUS
.
73
II
INHALTSVERZEICHNIS
5.2.1.1
ALLGEMEINES
ELEKTROCHEMISCHES
KORROSIONSVERHALTEN
.
73
5.2.1.2
UNTERSUCHUNG
DER
SPERRWIRKUNG
DES
BESCHICHTUNGS-SUBSTRAT-
VERBUNDSYSTEMS
.
73
5.2.2
VERSCHLEISSVERHALTEN
DER
BESCHICHTUNGEN
UNTER
ERMUEDUNGS
BEANSPRUCHUNG
DURCH
KAVITATION
.
75
5.2.2.1
SCHWINGUNGSINDUZIERTE
FLUESSIGKEITSKAVITATION
-
ULTRASCHALLKOPPELSCHWINGER
.
75
5.2.2.2
ELEKTROCHEMISCHE
INSTRUMENTIERUNG
DES
ULTRASCHALLKOPPELSCHWINGERS
-
ZUSAMMENWIRKEN
VON
KAVITATION
UND
KORROSION
.
76
5.2.3
VERSCHLEISSVERHALTEN
DER
BESCHICHTUNG
UNTER
UEBERLAGERUNG
DURCH
EROSIONS-KORROSION
.
79
5.2.3.1
AUSLEGUNG,
PARAMETER
UND
BESTIMMUNG
DER
DEGRADATION
DURCH
EROSIONS-KORROSIONSBEANSPRUCHUNG
MIT
DEM
PUMPENDEMONSTRATOR
.
79
5.3
PROBEN
UND
VERSUCHSUEBERSICHT
.
81
6
ERGEBNISSE
DER
ANALYSE-
UND
UNTERSUCHUNGSMETHODEN
.83
6.1
GRUNDLEGENDE
CHARAKTERISIERUNG
NEUARTIGER
WERKSTOFFE
FUER
EISENBASIERTE
THERMISCHE
SPRITZSCHICHTEN
.
83
6.1.1
VORCHARAKTERISIERUNG
DER
THERMISCHEN
SPRITZPULVER
.
83
6.1.2
ROENTGENOGRAFISCHE
PHASENANALYSE
(XRD)
DER
BESCHICHTUNGEN
.
86
6.1.2.1
PHASENANALYSE
DER
MIKROSTRUKTUR
-
APS-FECRMNBC-BESCHICHTUNG
.
86
6.1.2.2
PHASENANALYSE
DER
MIKROSTRUKTUR
-
HVOF-FECRMNBC-BESCHICHTUNG
.
88
6.1.2.3
PHASENANALYSE
DER
MIKROSTRUKTUR
-
HVOF-FECRBC-BESCHICHTUNG
.
89
6.1.2.4
PHASENANALYSE
DER
MIKROSTRUKTUR
-
HVAF-FECRBC-BESCHICHTUNG
.
90
6.1.3
FAZIT
-
ROENTGENOGRAFISCHE
PHASENANALYSE
.
92
6.1.4
(GEFUEGE)
ANALYSEN
DER
MIKROSTRUKTUREN
.
93
6.1.4.1
MIKROSTRUKTUR
-
BESCHICHTUNG
MITTELS
ATMOSPHAERISCHEN
PLASMASPRITZENS
(APS)
-
VORVERSUCHE
.
98
6.1.4.2
MIKROSTRUKTUR
-
BESCHICHTUNG
MITTELS
HOCHGESCHWINDIGKEITSFLAMM-
SPRITZENS
MIT
BRENNGAS-SAUERSTOFF
(HVOF)
.
100
6.1.4.3
MIKROSTRUEKTUR
-BESCHICHTUNG
MITTELS
HOCHGESCHWINDIGKEITSFLAMM-
SPRITZENS
MIT
BRENNGAS-LUFT
(HVAF)
.
105
6.1.5
HAERTEMESSUNGEN
UND
ORTSAUFGELOESTE
MECHANISCHE
EIGENSCHAFTEN
DER
MIKROSTRUKTUR
.
108
6.1.6
BESTIMMUNG
DER
MORPHOLOGIE
DER
RAEUMLICHEN
PORENSTRUKTUREN
IN
DER
MIKROSTRUKTUR
-
MIKRO-COMPUTERTOMOGRAFIEMESSUNGEN
(/ZCT)
.
113
INHALTSVERZEICHNIS
III
6.2
ANALYSE
UND
BEURTEILUNG
DER
BEANSPRUCHBARKEIT
DER
THERMISCHEN
SPRITZSCHICHTEN
-
ANWENDUNGSRELEVANTE
UND
PRAXISRELEVANTE
BESCHICHTUNGSBEANSPRUCHUNG
.
119
6.2.1
ERGEBNISSE
DES
KORROSIONSVERHALTENS
DES
BESCHICHTUNGS-SUBSTRAT-
VERBUNDSYSTEMS
.
119
6.2.2
KORROSIONSVERHALTEN
VON
THERMISCHEN
SPRITZSCHICHTEN
IM
ALLGEMEINEN.
120
6.2.3
KORROSIONSVERHALTEN
DES
UNBESCHICHTETEN
GRUNDWERKSTOFFS
EN-GJL-250
UND
DES
REFERENZWERKSTOFFS
1.4462
.
121
6.2.4
UNTERSUCHUNG
DES
KORROSIONSVERHALTENSZ-MECHANISMUS
-
EINFLUSS
DER
PARAMETEREINFLUESSE/LEGIERUNGSVARIATION/BESCHICHTUNGSVERFAHREN
.
122
6.2.4.1
PARAMETEREINFLUESSE
-
HVOF-FECRMNBC
BESCHICHTUNGEN
.
122
6.2.4.2
LEGIERUNGSVARIATION
-
HVOF-FECRBC
BESCHICHTUNGEN
.
126
6.2.4.3
BESCHICHTUNGSVERFAHREN
-
HVOF-
UND
HVAF-FECRBC
BESCHICHTUNGEN
.
129
6.2.5
ZUSAMMENFASSUNG
-
UNTERSUCHUNG
DES
KORROSIONSVERHALTENS/-
MECHANISMUS
.
132
6.3 ERGEBNISSE
DES
ERMUEDUNGSVERHALTENS
UNTER
KAVITATIONSEROSION
.
134
6.3.1
DEGRADATIONSVERHALTEN
-
PARAMETEREINFLUESSE
BEI
DEN
HVOF-FECRMNBC-
BESCHICHTUNGEN
.
134
6.3.2
DEGRADATIONSVERHALTEN
-
LEGIERUNGSVARIATION
BEI
DEN
HVOF-FECRMNBC-
UND
HVOF-FECRBC-BESCHICHTUNGEN.
138
6.3.3
DEGRADATIONSVERHALTEN
-
VERBESSERUNG
DES
ERMUEDUNGSVERHALTENS
DER
FECRBC-BESCHICHTUNG
DURCH
BESCHICHTUNGSVERFAHRENSWECHSEL
VON
HVOF-VERFAHREN
AUF
HVAF-VERFAHREN
.
140
6.3.4
BESCHREIBUNG
DER
BESCHICHTUNGSVERFAHREN
ABHAENGIGEN
DEGRADATIONSMECHANISMEN
UNTER
KAVITATIONSEROSION
.
142
6.3.4.1
PRIMAERER,
SEKUNDAERER
UND
TERTIAERER
KAVITATIONSEROSIONSMECHANISMUS
DER
HVOF-FECRMNBC-BESCHICHTUNG
.
142
6.3.4.2
PRIMAERER
KAVITATIONSEROSIONSMECHANISMUS
DER
HVAF-FECRBC-
BESCHICHTUNG
.
145
6.3.5
ZWISCHENFAZIT
-
ERMUEDUNGSVERHALTEN
UNTER
KAVITATION
.
146
6.3.6
ENTWICKLUNG
EINER
ELEKTROCHEMISCHEN
INSTRUMENTIERUNG
ZUR
MESSUNG
DER
KORROSION
WAEHREND
DER
KAVITATIONSEROSIONSBEANSPRUCHUNG
AM
ULTRASCHALLKOPPELSCHWINGER
.
147
6.3.6.1
VORVERSUCHE
AN
DER
KONSTRUIERTEN
MESSZELLE
.
147
6.3.6.2
EINFLUSS
DER
KAVITATIONSEROSION
AUF
DAS
FREIE
KORROSIONSPOTENTIAL
-
GRUNDWERKSTOFF
EN-GJL-250
(UNBESCHICHTET)
.
148
IV
INHALTSVERZEICHNIS
6.3.6.3
EINFLUSS
DER
KAVITATIONSEROSION
AUF
DAS
FREIE
KORROSIONSPOTENTIAL
HOCHBESTAENDIGER
PUMPENWERKSTOFFE
-
BEISPIEL:
REFERENZWERKSTOFF
1.4462
.
151
6.3.6.4
EINFLUSS
DER
KAVITATIONSEROSION
AUF
DAS
FREIE
KORROSIONSPOTENTIAL
DER
ENTWICKELTEN
THERMISCHEN
SPRITZSCHICHTEN
-
FECRMNBC-
UND
FECRBC-
BESCHICHTUNG
.
154
6.3.7
POTENTIODYNAMISCHE
MESSUNGEN
ZUR
CHARAKTERISIERUNG
DER
AENDERUNG
DES
KORROSIONSVERHALTENS
BEI
SIMULTANER
KAVITATIONSEROSIONS
BEANSPRUCHUNG
.
156
6.3.8
ZUSAMMENFASSUNG
-
KORROSIONSVERHALTEN
BEI
SIMULTANER
KAVITATIONSEROSIONSBEANSPRUCHUNG
.
159
6.4
PRAXISRELEVANTE
KOMPLEXBEANSPRUCHUNG
-
ERGEBNISSE
DER
EROSIONS-KORROSION
UNTERSUCHUNGEN
.
162
6.4.1
VERSCHLEISSVERHALTEN
UNTER
EROSIONS-KORROSION
-
VERGLEICH
DER
PARAMETEREINFLUESSE
(MAKROSKOPISCH)
.
162
6.4.2
BEANSPRUCHUNGSBEDINGTE
EINFLUESSE
-
STROEMUNGSABHAENGIGE
EROSIONS-
KORROSIONSDEGRADATION
IM
PUMPENDEMONSTRATOR
.
165
6.4.2.1
EROSIONS-KORROSIONSDEGRADATION
-
GRUNDWERKSTOFF
(EN-GJL-250)
UND
REFERENZWERKSTOFF
(1.4462)
.
167
6.4.2.2
EROSIONS-KORROSIONSDEGRADATION
-
PARAMETEREINFLUESSE
BEI
DEN
HVOF-
FECRMNBC-BESCHICHTUNGEN.
169
6.4.2.3
EROSIONS-KORROSIONSDEGRADATION
-
PARAMETEREINFLUESSE
BEI
DEN
HVOF-FECRBC-BESCHICHTUNGEN.
172
6.4.2.4
EROSIONS-KORROSIONSDEGRADATION
-
PARAMETEREINFLUESSE
BEI
DER
HVAF-FECRBC-BESCHICHTUNG
DURCH
BESCHICHTUNGSVERFAHRENSWECHSEL
.
174
6.4.3
EROSIONS-KORROSION
BESCHICHTETER
PUMPENLAUFRAEDER
-
DEGRADATION
DURCH
BEANSPRUCHUNGSBEDINGTE
EINFLUESSE
.
177
6.4.3.1
DEGRADATION
DER
SCHAUFELOBERKANTEN
-
HVAF-FECRBC-BESCHICHTUNG
(A300)
BEI
VARIANTE
1
MIT
GERINGER
FOERDERLEISTUNG
.
179
6.4.3.2
DEGRADATION
DER
SCHAUFELOBERKANTEN
-
HVOF-FECRMNBC-BESCHICHTUNG
(A270)
BEI
VARIANTE
2
MIT
HOHER
FOERDERLEISTUNG
.
180
6.4.4
ZUSAMMENFASSUNG
-
EROSIONS-KORROSIONSUNTERSUCHUNGEN
.
182
7
ZUSAMMENFASSUNG
.
185
7.1
WERKSTOFFE/VERFAHREN
-
ENTWICKLUNG
DER
EISENBASIERTEN
THERMISCHEN
SPRITZSCHICHTEN
UND
GRUNDLEGENDE
BETRACHTUNG
DER
BESCHICHTUNGS
VERFAHREN
FUER
DIE
ANWENDUNG
IM
PUMPENBEREICH
.
185
INHALTSVERZEICHNIS
V
7.2
UNTERSUCHUNGSMETHODEN
-
UNTERSUCHUNG
DER
PARAMETERABHAENGIGEN
AENDERUNGEN
DER
MIKROSTRUKTUR
DER
BESCHICHTUNGEN
AUFGRUND
VON
GEOMETRISCHEN
ANFORDERUNGEN
.
186
7.3
BEANSPRUCHUNGEN
-
UNTERSUCHUNG
DES
POTENTIALS
UND
DER
ANWENDUNGSGRENZEN
DER
BESCHICHTUNGEN
UNTER
PUMPENSPEZIFISCHEN
BEANSPRUCHUNGEN
.
188
7.3.1
KORROSIONSUNTERSUCHUNGEN
.
188
7.3.2
KAVITATIONSEROSIONSUNTERSUCHUNGEN
.
189
7.3.2.1
METHODENENTWICKLUNG
-
ELEKTROCHEMISCHE
INSTRUMENTIERUNG
DES
KAVITATIONSEROSIONSPRUEFSTANDES
.
190
7.3.3
EROSIONS-KORROSIONSUNTERSUCHUNGEN
.
190
8
AUSBLICK
.
195
BILDVERZEICHNIS
.
197
TABELLENVERZEICHNIS
.
211
LITERATURVERZEICHNIS
.
212
ANHANG
.
224
VI
INHALTSVERZEICHNIS |
| any_adam_object | 1 |
| any_adam_object_boolean | 1 |
| author | Siebers, Marius |
| author_GND | (DE-588)121831673X |
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| author_role | aut |
| author_sort | Siebers, Marius |
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| building | Verbundindex |
| bvnumber | BV046916022 |
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| ctrlnum | (OCoLC)1225086000 (DE-599)DNB1215774745 |
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| discipline_str_mv | Maschinenbau / Maschinenwesen Werkstoffwissenschaften / Fertigungstechnik |
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