Technikwissen aufgefrischt – Kavitation und Erosion in Leitungssystemen

Wodurch entstehen Kavitation und Erosion

Bei beiden Prozessen handelt es sich um eine Korrosion in Form anodische Prozesse der Metallauflösung. Die Prozesse finden in Zusammenhang mit zu hohen Strömungsgeschwindigkeiten statt. Der Unterschied zwischen beiden Varianten ist Ihre ihrer Wirkungsweise.

Die Hauptschädigung bei der Kavitation entsteht durch eine mechanische Überbeanspruchung der Schutzschicht an der Oberfläche infolge einer Implosion von Gasblasen bei sehr hoher Geschwindigkeit. Die Herkunft des Begriffes „Kavitation“ aus dem lateinischen „cavitare“ (d.h. aushöhlen) beschreibt sehr treffend das Erscheinungsbild dieser Korrosionsart mir der Bildung von vielen einzelnen muldenförmigen Vertiefungen. Bei der Erosion führt eine zu hoher Strömungsgeschwindigkeit bevorzugt im Bereich mit einem beschränkten Durchfluss oder einer Änderung der Strömungsrichtung zu einem permanenten Materialabtrag durch Turbulenzen. Dieser Effekt wird durch abrasiv oder korrosiv wirkende Inhaltsstoffe im Medium bzw. durch Gasblasen verstärkt.

In der Praxis tritt der Schädigungsmechanismus bevorzugt an Querschnittsänderungen und Abzweigungen in den Leitungssystemen auf, und bleibt i.d.R. bis zum Wandungsdurchbruch unerkannt. Um teure Folgeschäden durch einen Wasseraustritt zu vermeiden, sind bei der Installation einige Regeln zu beachten. Die Strömungsgeschwindigkeit (auch in den Zirkulationsleitungen) ist zur Vermeidung von Turbulenzen und an kritischen Stellen nach DIN 1988 T3 auf 0,5 m/s zu begrenzen.

Beim Trennen von Rohrabschnitten sind fertigungsbedingt Gratbildungen als Ursache für die Bildung von Wirbeln zu entfernen.

Beispiel 1

Im Bereich des Überganges einer Querschnittsminderung kommt es üblicherweise zu einer Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit. Im vorliegenden Fall ist außerdem eine Änderung der Strömungsrichtung vorhanden. Durch die Überschreitung der kritischen Strömungsgeschwindigkeit kommt es durch Turbulenzen zur Erosionskorrosion. Der permanente Materialabtrag der Schutzschicht führt schließlich zum Wandungsdurchbruch. Der nicht entfernte Grat begünstigt in diesem Fall den Schadensverlauf.