Kavitationserosion

Kavitationserosion ist ein Phänomen in hydraulischen Strömungsmaschinen und den zugehörigen Komponenten hydraulischer Anlagen, die durch stark schwankende Druckunterschiede verursacht werden. Sie sind die Folge starker Änderungen der örtlichen Geschwindigkeiten für die Flüssigkeit. In Bereichen sehr hoher Geschwindigkeiten bilden sich durch Druckabsenkung mit Überschreitung der zugehörigen Siedetemperatur Dampfblasen, die in Bereichen mit steigenden Druck und Unterschreitung der Siedetemperatur schlagartig wieder zusammenfallen. Sie sind vergleichbar mit den Druckschlägen, die bei der Einleitung von Dampf in kaltes Wasser auftreten können.

Diese Dampfblasen, Kavitationsblasen genannt, führen beim Zusammenfall zu starken örtlichen Druckschlägen. Erfolgt dies in Bereichen von Materialwandungen, so kann es durch Schädigung der Metalloberfläche zu einer Kavitationserosion kommen.
Diese Art der Erosion tritt auch in einer Flüssigkeit ohne korrosiven Eigenschaften auf. Korrosive Verhältnisse in der Flüssigkeit können jedoch die Schadensbildung verstärken.

Ursachen der Kavitationserosion

Eine Kavitation wird durch die physikalischen und konstruktiven Gegebenheiten für die Flüssigkeit verursacht. Auslöser können folgende Ursachen sein:

• Steigerung der örtlichen Geschwindigkeit mit Verminderung des Druckes bis zur Dampfblasenbildung
• Anstieg des Druckes über die Siedetemperatur der Flüssigkeit mit schlagartigem Zusammenfall der Dampfblasenblasen

Verstärkt werden kann sie durch:

• chemische Reaktionen infolge Sauerstoffeinwirkung bei hohem Druck und -örtlich- hoher Temperatur
• Elementbildung mit elektrolytischer Abtragung bei saurem oder basischem Wasser.

Vermeidung der Kavitationserosion

Sowie mehrere Ursachen Auslöser dieser Erosion sind, führen auch unterschiedliche Maßnahmen zur Vermeidung. Hierzu gehört folgendes:

• Verminderung der Temperatur für die Flüssigkeit
• Erhöhung des Druckes für die Flüssigkeit
• Bei Kreiselpumpe und Anlagekomponenten: Verringerung der Fördermenge und Durchflußmenge, da dies zur Verminderung der Strömungsgeschwindigkeit und dadurch zur örtlichen Druckerhöhung führt
• Verwendung legierter Werkstoffe, die generell erosionsbeständiger sind

Weblinks

• Publikationsliste zur Kavitationserosion
• Kavitation
• Kavitation - Ursachen, Anzeichen und Auswirkungen