Anzeichen dafür, dass das Material der Pumpenwellenbuchse für die Suspension ungeeignet ist

Wenn die Wellenbuchse einer Schlammpumpe lange vor der geplanten Überholung verschleißt, erscheint der Wechsel zu einem härteren Material als naheliegende Lösung.

Manchmal ist dies die richtige Lösung. In anderen Fällen tritt derselbe Fehler erneut auf, da die eigentliche Ursache unzureichende Spülung, falsches Laufspiel, Wellenfehlausrichtung, mangelhafte Montage, Kaltkontakt oder eine verschlissene Gegenhülse ist.

Die erste Aufgabe besteht daher darin, einMaterialabweichungvon einemSystem- oder InstallationsproblemDie

Ein Buchsenmaterial für eine Pumpenwelle ist ungeeignet, wenn seine Verschleißfestigkeit, Zähigkeit, Korrosionsbeständigkeit, sein thermisches Verhalten oder seine Kompatibilität mit dem Gegenstück die tatsächliche Schlamm- und Betriebsbedingungen nicht bewältigen können.

Bei Langsun Carbide bewerten wirSchlammpumpenbuchsenals vollständige Trageschnittstellen und nicht als isolierte Ärmel.

Ein besseres Material sollte eine bekannte Materialschwäche beheben. Es sollte nicht dazu verwendet werden, mangelhafte Spaltmaße, Ausrichtung, Spülung oder Pumpenfunktion zu kaschieren.

Welche Funktion hat die Wellenbuchse?

Der Begriff „Wellenbuchse“ kann je nach Pumpenkonstruktion unterschiedliche Hülsenbauteile bezeichnen. Sie kann folgende Funktionen erfüllen:

● Eine radiale Führungsbuchse

● Eine austauschbare Wellenschutzhülse

● Eine Kehlkopfverengung in der Nähe einer verstopften Drüse

● Ein Verschleißteil mit geringem Spiel

● Eine Dichtungshülse oder ein Drosselventil

Zu seinen Aufgaben gehören:

● Schutz der Welle vor abrasiven Partikeln

● Aufrechterhaltung eines kontrollierten Betriebsabstandes

● Unterstützung einer stabilen Wellenrotation

● Begrenzung des Eindringens von Schlamm in einen Dichtungs- oder Packungsbereich

● Bereitstellung einer austauschbaren Verschleißfläche

● Verringerung von Folgeschäden an teureren Pumpenkomponenten

Das Material ist nur so lange geeignet, wie es diese Funktionen erfüllt. Eine Buchse muss nicht vollständig verschlissen sein, bevor sie das Ende ihrer Nutzungsdauer erreicht hat.

Acht Warnzeichen auf einen Blick

Beobachtetes Zeichen	Mögliche Materialabweichung	Erste Prüfungen auf nicht materielle Dinge
Gleichmäßige Bohrungsaufweitung und Schleifrillen	Unzureichende Härte oder Abriebfestigkeit	Feststoffkonzentration, Partikelgröße, Geschwindigkeit, Spülqualität
Der Abstand überschreitet den Grenzwert zu schnell	Das Material kann die Geometrie nicht über das erforderliche Intervall beibehalten.	Anfangstoleranz, Einbaubohrung, Verschleiß der Gegenwelle
Absplitterungen oder Risse	Unzureichende Zähigkeit oder ungeeignete spröde Geometrie	Stoß, Wellenkontakt, Presspassung, Kantenunterstützung
Lochfraß oder Kornausriss	Unzureichende Korrosionsbeständigkeit oder Bindemittelverträglichkeit	pH-Wert, Chloride, Temperatur, Chemikalien, Ablagerungen
Hitze, Riefenbildung, Gallenbildung oder Beschlag	Ungeeignete tribologische Paarung oder thermisches Verhalten	Spiel, Schmierung, Spülung, Trockenlauf, Ausrichtung
Die Welle verschleißt, während die Buchse nahezu unverändert bleibt.	Unausgewogene Materialpaarung oder übermäßige Gegenflächenaggression	Wellenhärte, Oberflächengüte, Rundlauf, eingeschlossene Partikel
Fehler nach Schlamm- oder Prozessänderung	Das Originalmaterial entspricht nicht mehr den Anforderungen	Neue Medien, Druck, Geschwindigkeit, Durchfluss, Temperatur oder Chemie
Wiederholte Vibrationen, Dichtungs- oder Packungsfehler	Die Buchse verliert zu schnell ihre Geometrie oder Stützwirkung.	Lager, Wellenausrichtung, Pumpenbetriebspunkt, Montage

1. Schnelle, gleichmäßige Bohrungsaufweitung oder tiefe, abrasive Rillen

Eine gleichmäßige Bohrungsvergrößerung ist eines der deutlichsten Anzeichen dafür, dass die Buchse nicht über ausreichende Abriebfestigkeit gegenüber der Suspension verfügt.

Typische Beweismittel sind:

● Eine polierte oder vergrößerte Bohrung entlang des größten Teils des Umfangs

● Axiale, spiralförmige oder umlaufende Partikelrillen

● Verlust der ursprünglichen Oberflächenbeschaffenheit

● Progressiv zunehmender diametraler Abstand

● Ähnlicher Verschleiß tritt bei mehreren Ersatzbuchsen auf.

Der Schweregrad hängt von der Partikelhärte, der Kantigkeit, der Größenverteilung, der Feststoffkonzentration, der Gleitgeschwindigkeit, der Schlammgeschwindigkeit und der Frage ab, ob Partikel in den Laufspalt gelangen können.

Gehärteter Stahl oder herkömmliche Legierungen können bei mäßiger Beanspruchung wirtschaftlich sein, können aber schnell an Geometrie verlieren, wenn harte Mineralpartikel kontinuierlich die Grenzfläche passieren.

In dieser Situation, einWolframkarbid-Schlammpumpenbuchsekann eine bessere Geometrieerhaltung gewährleisten, vorausgesetzt, seine Zähigkeit, Passgenauigkeit und Korrosionsbeständigkeit sind ebenfalls geeignet.

2. Der Betriebsraum wächst schneller, als der Wartungsplan es zulässt.

Das Buchsenmaterial mag zwar technisch brauchbar, aber wirtschaftlich ungeeignet sein, wenn es das erforderliche Spiel bis zur geplanten Überholung nicht aufrechterhalten kann.

Übermäßiger Freiraum kann zu Folgendem führen:

● Reduzierte radiale Wellenlagerung

● Größere Wellenbewegung

● Höhere Vibration

● Eintritt eines Partikels in den laufenden Spalt

● Dichtungs- oder Verpackungsinstabilität

● Beschädigung benachbarter Verschleißteile

Das Spiel ist eine Systemabmessung. Es wird durch die Buchsenbohrung, den Wellen- oder Hülsendurchmesser, die Einbauänderung, den Rundlauf, die Durchbiegung, die thermische Ausdehnung und den Verschleiß beider Oberflächen bestimmt.

Bevor Sie das Material verantwortlich machen, vergleichen Sie die tatsächlichen Abmessungen der Buchse und der Welle mit der Originalzeichnung. Gehen Sie nicht davon aus, dass die Welle noch ihren Nenndurchmesser hat.

Langsun Carbide erörtert das vollständige Toleranzbudget in:Wie man das Betriebsspiel für Wolframkarbidbuchsen in Abrasivpumpen auswähltDie

3. Die Buchse splittert, reißt oder bricht, anstatt sich allmählich abzunutzen.

Absplitterungen und Risse können darauf hindeuten, dass das gewählte Material für die mechanische Belastung zu spröde ist.

Dies ist insbesondere dann relevant, wenn die Suspension Folgendes enthält:

● Große, kantige Partikel

● Kies oder übergroße Trümmer

● Intermittierende Feststoffschübe

● Starke Auswirkungen beim Start

Risse können auch durch Folgendes verursacht werden:

● Übermäßige Überbeanspruchung

● Ungleiche Wohnraumförderung

● Direktes Hämmern während der Installation

● Wellenkontakt aufgrund von Fehlausrichtung

● Dünne Wände oder scharfe Innenecken

● Thermoschock

Hartmetall ist kein einheitlicher Werkstoff. Seine Verschleißfestigkeit und Zähigkeit werden durch die WC-Korngröße, die Art des Bindemittels und den Bindemittelgehalt beeinflusst.

Eine feinkörnige, bindemittelarme Sorte bietet zwar eine hohe Abriebfestigkeit, ist aber möglicherweise nicht die beste Wahl für dünne, stoßbelastete oder schlecht gelagerte Buchsen. Eine zähere Sorte kann hier ein zuverlässigeres Gleichgewicht bieten.

Eine Buchse mit vorhersehbarem Verschleiß kann gewartet werden. Eine Buchse, die plötzlich bricht, kann die Welle, die Dichtung, das Gehäuse und die Pumpeninnenteile beschädigen.

4. Die Oberfläche wird narbig, porös oder körnig.

Eine raue, poröse oder körnige Hartmetalloberfläche kann eher auf korrosionsbedingten Verschleiß als auf einfachen Abrieb hinweisen.

Hartmetall Es besteht aus harten Wolframcarbidkörnern, die durch ein metallisches Bindemittel zusammengehalten werden. Greift die Suspension das Bindemittel chemisch an, kann die Oberfläche ihre Stabilität verlieren und die Wolframcarbidkörner können durch nachfolgenden Abrieb leichter abgetragen werden.

Zu den relevanten Gülleparametern gehören:

● PH

● Chloridkonzentration

● Säuren oder Laugen

● Oxidationsmittel

● Temperatur

● Gelöste Gase

● Chemie von Produktionswasser oder Prozesswasser

WC-Co findet breite Anwendung dort, wo mechanische Festigkeit und Abriebfestigkeit im Vordergrund stehen. WC-Ni oder ein anderes korrosionsbeständiges Bindemittel kann in Betracht gezogen werden, wenn Bindemittelangriff ein plausibler Versagensmechanismus ist.

Die Entscheidung sollte auf der tatsächlichen Flüssigkeitschemie und Belastung basieren – und nicht auf der Annahme, dass Nickelbindemittel generell überlegen seien.

5. Die Schnittstelle überhitzt, verkratzt, beschädigt oder blockiert.

Überhitzung ist nicht immer ein Zeichen dafür, dass die Buchse zu weich ist. Sie kann auch bedeuten, dass die Materialkombination und die Betriebsschnittstelle ungeeignet sind.

Mögliche Ursachen sind:

● zu geringes Laufspiel

● Unzureichende Prozessflüssigkeitsschmierung

● Verlust von Spül- oder Drüsenwasser

● Trockenstart

● Die thermische Ausdehnung verringert den Betriebsspalt

● Wellenfehlausrichtung oder -durchbiegung

● Partikel, die sich im Spalt festsetzen

● Eine ungeeignete Wellen- und Buchsenoberflächenpaarung

Zu den Warnzeichen gehören Verfärbungen, Materialablagerungen, starkes Polieren, lokale Riefenbildung, Temperaturanstieg, Geräuschentwicklung, erhöhte Antriebsbelastung und plötzliches Festfressen.

Wenn der Durchfluss des Stopfbuchsenwassers unter die Spezifikation fällt, können abrasive Partikel zwischen der Packung und der Wellenhülse wandern und erhebliche Schäden sowie vorzeitigen Bauteilausfall verursachen.

Eine härtere Buchse behebt keine Verstopfung im Spülweg. Schmierung, Kühlung und Abtransport von Feststoffen müssen wiederhergestellt werden, bevor das Material gewechselt wird.

6. Die Welle verschleißt viel schneller als die Buchse.

Ein funktionierendes Verschleißpaar sollte das teure Bauteil schützen, ohne dabei übermäßigen Schaden an der Gegenfläche zu verursachen.

Wenn die Hartmetallbuchse ihre Bohrung beibehält, während sich in der Welle tiefe Rillen bilden, kann das Materialsystem aus dem Gleichgewicht geraten.

Mögliche Ursachen sind:

● Der Schaft ist zu weich

● Die Oberflächenbeschaffenheit der Welle ist zu rau.

● Zwischen den beiden Oberflächen werden abrasive Partikel eingeschlossen.

● Die Buchse läuft exzentrisch

● Die Buchsenkante berührt die Welle.

● Die harte Oberfläche ist abgeplatzt oder rau geworden.

● Die Korrosion hat die Welle geschwächt.

In diesem Fall könnte der Einbau einer noch härteren Buchse die Wellenbeschädigung verschlimmern.

Beide Oberflächen sollten an mehreren axialen Positionen und in verschiedenen Richtungen vermessen werden. Bei der Materialauswahl muss das gesamte Verschleißmoment berücksichtigt werden, nicht nur die nominelle Buchsengüte.

7. Die Nutzungsdauer bricht nach einer Änderung der Suspension zusammen.

Ein Material, das jahrelang zufriedenstellende Leistungen erbracht hat, kann nach einer Prozessänderung ungeeignet werden.

Zu den relevanten Änderungen gehören:

● Unterschiedliche Erzkörper oder Mineralquellen

● Höhere Feststoffkonzentration

● Größere oder kantigere Partikel

● Höhere Pumpendrehzahl oder Durchflussrate

● Geänderte chemische Zusätze

● Niedrigerer oder höherer pH-Wert

● Höherer Chloridgehalt

● Höhere Betriebstemperatur

● Verminderte Spülwasserqualität oder Druck

● Häufigere Starts und Stopps

Wenn Fehler unmittelbar nach einer bekannten Prozessänderung auftreten, sollte die ursprüngliche Materialspezifikation im Hinblick auf die neuen Bedingungen überprüft werden.

Die Kaufspezifikation sollte die aktuelle Suspension beschreiben, nicht die Suspension, die bei der ersten Inbetriebnahme der Pumpe vorhanden war.

8. Wiederholte Dichtungs-, Packungs- oder Vibrationsprobleme folgen auf Buchsenverschleiß.

Das teuerste Anzeichen für ungeeignetes Buchsenmaterial kann an anderer Stelle in der Pumpe auftreten.

Wenn die Buchse ihre Geometrie verliert, können folgende Folgeprobleme auftreten:

● Packungsleckage

● Instabilität der Gleitringdichtung

● Wellenschwingung

● Einseitiges Reiben

● Lagerüberlastung

● Beschädigung von Hülsen oder Dichtflächen

● Ungeplanter Pumpenausfall

Abrasive Feststoffe im Stopfbuchsenbereich führen zu vorzeitigem Packungs- und Wellenhülsenschaden, wobei der Schwerpunkt auf der Kontrolle des inneren Milieus liegt, anstatt sich nur auf Verschleißmaterialien zu verlassen.

Wenn der Verschleiß der Buchsen regelmäßig zu größeren Pumpenschäden führt, bevor die geplante Generalüberholung ansteht, kann der Einsatz eines verschleißfesteren Materials oder eines überarbeiteten Feststoffkontrollsystems gerechtfertigt sein.

Allgemeine Materialanweisungen

Materialfamilie	Potenzielle Stärke	Mögliche Einschränkung
Gehärteter oder hochlegierter Stahl	Robust, gut bearbeitbar und wirtschaftlich	Bei starkem Mineralabrieb können Riefen entstehen oder der Freiraum kann sich schnell verringern.
Buchse aus Polymer oder Verbundwerkstoff	Geringe Reibung und nützliche Nachgiebigkeit bei ausgewählten Konstruktionen	Temperatur-, Quellungs-, Kriech-, chemische Beständigkeits- und Abrasionsverschleißgrenzen
Technische Keramik oder Siliziumkarbid	Hohe Härte und starke Korrosionsbeständigkeit in vielen Flüssigkeiten	Stoß-, Biege-, Kantenbeschädigungs- und Stützempfindlichkeit
Wolframcarbid	Ausgewogenes Verhältnis von Abriebfestigkeit, Dimensionsstabilität, Druckfestigkeit und Flexibilität	Erfordert die richtige Festigkeit, Bindemittel, Passform, Unterstützung und Passflächengestaltung.

Kein Material ist automatisch für jede Suspension optimal. Die Betriebsergebnisse sollten bestimmen, welche Eigenschaft verbessert werden muss.

Wenn eine Pumpenbuchse vorzeitig versagt, sollte die erste Empfehlung meiner Meinung nach nicht immer „Wolframkarbid verwenden“ lauten.

Die erste Empfehlung sollte darin bestehen, die fehlende Eigenschaft zu identifizieren:

● Bei gleichmäßigem Verschleiß der Bohrung kann eine höhere Abriebfestigkeit erforderlich sein.

● Wenn das Teil absplittert, ist möglicherweise eine höhere Festigkeit oder eine bessere Abstützung erforderlich.

● Wenn die Oberfläche porös wird, ist möglicherweise eine bessere Korrosionsbeständigkeit erforderlich.

● Wenn die Schnittstelle heiß läuft, muss möglicherweise das Spaltmaß oder das Schmiersystem korrigiert werden.

● Wenn zuerst der Schaft verschleißt, muss die gesamte Materialpaarung ausgetauscht werden.

Wolframkarbid ist besonders wertvoll, wenn verschleißbedingter Geometrieverlust die nachweisliche Begrenzung darstellt. In diesem Fall müssen das richtige Bindemittel, die Korngröße, die Zähigkeit, die Oberflächenbeschaffenheit der Bohrung, die Kantenbeschaffenheit, die Wandstärke und die Montageart spezifiziert werden.

Häufig gestellte Fragen

Was ist das deutlichste Anzeichen dafür, dass das Material einer Pumpenbuchse zu weich ist?

Eine rasche, relativ gleichmäßige Vergrößerung der Bohrung und wiederholte abrasive Riefen an mehreren Ersatzteilen sind starke Indikatoren dafür, dass die Abriebfestigkeit unzureichend ist.

Bedeutet einseitiger Buchsenverschleiß, dass das Material ungeeignet ist?

In der Regel nicht allein. Einseitiger Verschleiß deutet häufiger auf Wellenschlag, Durchbiegung, Fehlausrichtung, exzentrischen Einbau oder ungleichmäßige Gehäuselagerung hin.

Warum reißt eine Hartmetallbuchse, anstatt zu verschleißen?

Mögliche Ursachen sind unter anderem unzureichende Zähigkeit der Werkstoffgüte, Aufprall großer Partikel, dünne Wände, scharfe Kanten, übermäßige Presspassung, direkter Montagestoß oder Wellenkontakt.

Was lässt eine körnige Wolframcarbid-Oberfläche erkennen?

Dies könnte auf korrosionsbedingten Bindemittelverbrauch mit anschließender Entfernung nicht-gestützter WC-Körner hindeuten. Die Zusammensetzung der Suspension, die Temperatur und die Art des Bindemittels sollten überprüft werden.

Warum verschleißt die Welle, während die Hartmetallbuchse unverschleißt bleibt?

Die Welle könnte zu weich, rau, falsch ausgerichtet, korrodiert oder durch eingeschlossene Partikel beeinträchtigt sein. Die gesamte Werkstoffkombination und das Betriebsspiel müssen überprüft werden.

Referenzen

1. Wurzeln, EnviroSet-Option für Pumpen mit vollem und niedrigem DurchflussDie Veröffentlichung erklärt, dass ein unzureichender Stopfbuchsenwasserfluss dazu führt, dass abrasive Partikel zwischen Stopfbuchse und Wellenhülse wandern und dadurch Schäden und vorzeitigen Verschleiß verursachen. Sie beschreibt außerdem, wie Partikel aus dem Stopfbuchsenbereich entfernt werden können, um die Lebensdauer von Stopfbuchse und Wellenhülse zu verlängern.

2. KSB, „Wellendichtung“. Die Quelle erklärt, dass verunreinigte Flüssigkeiten geeignete Barriere- oder Spülvorrichtungen erfordern, da sich abrasive Verunreinigungen an der Packungsgrenzfläche absetzen und eine Wellenschutzhülse schnell beschädigen können.

3. CERATIZIT, „Hartmetall“. Die Quelle erklärt, dass die harte Phase für Verschleißfestigkeit sorgt, während das Bindemittel zur Zähigkeit beiträgt, und nennt den Bindemittelgehalt und die WC-Korngröße als Hauptdeterminanten der Hartmetalleigenschaften.

4. Hyperion Materials & Technologies, „Hartmetallsorten mit korrosionsbeständigem Bindemittel“. Die Quelle erklärt, dass Nasskorrosion die Bindemittelphase verringern und dazu führen kann, dass sich Hartmetallkörner durch Verschleiß leichter ablösen.

5. Hyperion Materials & Technologies, „Korrosionsbeständigkeit von Hartmetall“. Die Quelle beschreibt das schwache Karbidgerüst, das nach dem Verbrauch des Bindemittels zurückbleiben kann.

Author | Allen

Allen ist Internationaler Marketingdirektor bei NINGBO LANGSUN TUNGSTEN CARBIDE CO., LTD. Er verfügt über mehr als 5 Jahre Erfahrung im Bereich industrieller Verschleißteile und Anwendungen von WolframcarbidEr arbeitet mit Kunden in den Bereichen Öl und Gas, Ventil- und Durchflussregelung, Metallverarbeitung, chemische Verarbeitung, Pumpen, Oberflächenbehandlung, Bergbau und Mineralverarbeitung zusammen.

Sein Schwerpunkt liegt darauf, OEMs, Geräteherstellern, Ingenieurbüros und Beschaffungsteams bei der Auswahl zuverlässiger Wolframkarbid-Verschleißteile zu helfen, basierend auf realen Arbeitsbedingungen, Materialeigenschaften, Herstellbarkeit und Qualitätskontrollanforderungen.

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