Vorwort
Aufbau und Randbedingungen von Kanalisationen
Schäden, Schadensursachen, Schadensfolgen
Kavitationserosion
Strömt Wasser mit höherer Geschwindigkeit parallel zu einer Begrenzungsfläche, so ruft jede geometrische Veränderung dieser Fläche ein Ablösen der Strömung und damit lokale Unterdruckbereiche hervor.
Unterschreitet dabei der statische Unterdruck des strömenden Wassers den Dampfdruck, so entstehen wasserdampfgefüllte Bläschen. Gelangen diese in Bereiche, in denen der statische Druck wieder über dem Dampfdruck liegt - das ist meist kurz hinter der Entstehungsstelle - kondensiert das Wasser in den Bläschen, und sie brechen schlagartig zusammen, sie implodieren. Dabei können kleinste Flüssigkeitsstrahlen (Micro-jets) höchster Geschwindigkeit entstehen, die beim Auftreffen auf die Werkstoffoberfläche lochfraßartige Zerstörungen und Aushöhlungen der Werkstoffoberfläche und damit zusätzliche Druck- und Leistungsverluste erzeugen. Dieser Vorgang wird als Kavitation bezeichnet [DIN50323-2:1995] [Bujar72a] [Wengl78] [Horst78] [Jahnk79] [Nauda82] [Walz69] .
Die Entstehung der Kavitation und deren Verschleißerscheinungsformen sind in erster Linie abhängig von
- der Fließgeschwindigkeit,
- der geometrischen Ausbildung des Abflußquerschnittes und
- den Eigenschaften des Werkstoffes.
Der Grad der Kavitationserosion nimmt u.a. ab mit Zunahme
- der Druckfestigkeit,
- der Biegezugfestigkeit,
- des E-Moduls,
- der Adhäsion zwischen Füllstoff und Bindemittel (Zähigkeit).
Der Grad der Kavitationserosion nimmt u.a. zu mit
- Erhöhung des Wasseraufnahmevermögens,
- Oberflächenrauheit,
- Erhöhung der Sprödigkeit.
Bevorzugte Schadensbereiche und -flächen in Kanalisationen sind hauptsächlich:
- Anprallflächen in Schächten,
- scharfkantige Übergänge,
- Leitungsknickpunkte,
- Strecken mit hohen Fließgeschwindigkeiten.
Für den Bereich der Kanalisationen kann, wie bereits erwähnt (Abschnitt 1.5), in Abhängigkeit vom Werkstoff eine dauernd einwirkende Fließgeschwindigkeit bis 8 m/s als zulässig angesetzt werden. Wird durch entsprechende Maßnahmen eine Kavitation verhindert, sind auch 12 m/s noch vertretbar [Mater82] .
