طريقة الاختبار القياسية ASTM G76-18 لاختبارات تآكل الجسيمات الصلبة باستخدام نفثات الغاز

تصف طريقة الاختبار القياسية ASTM G76-18 لاختبار التآكل الناتج عن تأثير الجسيمات الصلبة باستخدام نفاثات الغاز، والتي طورتها الجمعية الأمريكية للاختبار والمواد (ASTM) ، طريقة اختبار لتحديد فقدان المواد عن طريق التآكل الناتج عن تأثير الجسيمات الصلبة المحمولة بالغاز باستخدام معدات التآكل من نوع فوهة النفاث.

يمكن استخدام طريقة الاختبار هذه لقياس تآكل الجسيمات الصلبة للمواد المختلفة في المختبر وكاختبار فحص لتصنيف معدلات تآكل الجسيمات الصلبة للمواد في بيئات الخدمة المحاكاة. تتضمن خدمة التآكل الفعلية مجموعة واسعة من أحجام الجسيمات، والسرعات، وزوايا الهجوم، والوسائط، والظروف المماثلة. لذلك، قد لا يكون أي اختبار معملي واحد كافياً لتقييم أداء الخدمة المتوقع. تتضمن طريقة الاختبار هذه إجراءً محددًا جيدًا لقياس تآكل تأثير الجسيمات الصلبة والذي تتوفر له نتائج اختبارات بين المختبرات.

ولأغراض هذا المعيار، تنطبق المصطلحات والتعريفات التالية:

• يشير التآكل إلى الخسارة التدريجية للمادة الأصلية بسبب التفاعل الميكانيكي بين سطح صلب وسائل، أو سائل متعدد المكونات، أو اصطدام جزيئات سائلة أو صلبة.
• يشير الاصطدام إلى عملية تؤدي إلى سلسلة متواصلة من الاصطدامات بين الجسيمات السائلة أو الصلبة وسطح صلب.
• قيمة التآكل هي القيمة التي يتم الحصول عليها عن طريق قسمة فقدان حجم مادة العينة على الكتلة الكلية للجسيمات الكاشطة التي تضرب العينة.
• معدل التآكل الطبيعي هو القيمة التي تم الحصول عليها عن طريق قسمة قيمة تآكل مادة العينة على قيمة تآكل المادة المرجعية.

تستخدم طريقة الاختبار هذه نهج التآكل الناتج عن التأثير المتكرر والذي يتضمن فوهة صغيرة تقوم بتوصيل تيار من الغاز يحتوي على جزيئات كاشطة وتصطدم بسطح عينة الاختبار. يتم وصف مجموعة قياسية من شروط الاختبار. ومع ذلك، يُسمح ببعض الانحرافات عن الشروط القياسية إذا تم شرحها بالتفصيل. يتيح هذا إجراء قياسات التآكل على نطاق المختبر في ظل مجموعة من الظروف. يصف هذا المعيار طرق الاختبار لإعداد العينات وإجراء التعرض للتآكل وإبلاغ النتائج.

تعتمد أهمية طريقة الاختبار هذه في أي برنامج قياس شامل لتقييم سلوك التآكل للمواد على العديد من العوامل المتعلقة بظروف تطبيقات الخدمة. يتعين على مستخدمي طريقة الاختبار هذه تحديد الدرجة التي تتوافق بها النتائج التي تم الحصول عليها مع النتائج التي تم الحصول عليها من الأداء الميداني أو استخدام أنظمة وطرق اختبار أخرى. يمكن استخدام طريقة الاختبار هذه لتصنيف مقاومة التآكل للمواد في ظل ظروف اختبار محددة.

إن الجهاز المستخدم في هذه الاختبارات قادر على حفر مادة من عينة اختبار في ظل ظروف تعرض خاضعة لسيطرة جيدة. يظهر الرسم التخطيطي لفوهة المخرج ونظام تغذية الغازات الجزيئية في الشكل الوارد في المعيار. الانحرافات عن هذا التصميم مسموح بها، ولكن هناك حاجة إلى توصيف مناسب للنظام والتحكم في المعلمات الحرجة. ينبغي توثيق الانحرافات في تصميم الفوهة وأبعادها. لتحقيق توزيع مقبول لسرعة الجسيمات في التدفق، يجب أن تكون نسبة طول الفوهة إلى القطر 25:1 أو أكبر. تتكون الفوهة الموصى بها من أنبوب بطول 1,5 مم وقطر داخلي يبلغ حوالي 50 مم مصنوع من مادة مقاومة للتآكل. يجب مراقبة تآكل الفوهة أثناء الخدمة ويجب ألا يتجاوز 10 بالمائة زيادة عن القطر الأولي.

يجب أن تتضمن الميزات المطلوبة للجهاز وسائل للتحكم في سرعة تأثير الجسيمات وتعديلها، وتدفق الجسيمات، وموضع العينة واتجاهها بالنسبة لتيار الاصطدام (زاوية التأثير).

يمكن توفير وسائل مختلفة لإدخال الجزيئات إلى تيار الغاز، بما في ذلك نظام التغذية بالهواء المضغوط أو نظام التغذية بالبراغي. يجب أن يوفر النظام تغذية سلسة للجسيمات وأن يكون قابلاً للتعديل لمطابقة قيم تدفق الجسيمات المطلوبة.

يجب أن تكون هناك طريقة لقياس سرعة الجسيمات لاستخدامها مع المعدات الكاشطة. وتشمل أمثلة الطرق المقبولة التصوير الفوتوغرافي عالي السرعة، والدوران ثنائي القرص، ومقاييس التسارع بالليزر. ينبغي قياس سرعة الجسيمات في الموضع الذي ستشغله العينة وفي ظل ظروف الاختبار.

يمكن استخدام طريقة الاختبار هذه على مجموعة متنوعة من أحجام العينات والتكوينات. تكوين العينة المناسب هو شريط مستطيل يبلغ سمكه تقريبًا 10 مم × 30 مم × 2 مم. يمكن استخدام عينات أكبر وأشكال أخرى إذا لزم الأمر، ولكن يجب توثيقها. المواد الكاشطة التي سيتم استخدامها، وحجم الجسيمات، والرطوبة، والتركيب الكيميائي، وما إلى ذلك. الميزات الأساسية مثل يجب أن تكون موحدة. ينبغي أن يتم أخذ عينات من المواد لغرض الحصول على عينات اختبار تمثيلية وفقًا للممارسات الإحصائية المقبولة. المعيار ASTM E122 صالح في هذا الصدد.

تعرف طريقة الاختبار هذه الشروط القياسية التالية.

• يجب أن يكون أنبوب الفوهة بطول 50 مم على الأقل وأن يكون قطره الداخلي 1,5 مم زائد/ناقص 0,075 مم.
• يجب أن يكون غاز الاختبار عبارة عن هواء جاف اسميًا. يجب أن يوضح تقرير الاختبار كمية الماء الموجودة في غاز الاختبار، والضغط الذي تم عنده وكيفية إجراء القياس. تم إجراء الاختبار بين المختبرات باستخدام هواء مضغوط على شكل أسطوانة مع محتوى مائي محدد عند نقطة الندى 50 درجة تحت الصفر. بغض النظر عن مصدر الغاز المستخدم في الاختبار، فمن المستحسن استخدام مستوى مماثل من الجفاف.
• يجب أن تكون الجسيمات الكاشطة بحجم اسمي 50 ميكرومتر، وهو ما يعادل تلك المستخدمة في سلسلة الاختبارات بين المختبرات. ينبغي استخدام المادة الكاشطة مرة واحدة فقط. التوزيع النموذجي للحجم (يتم تحديده عن طريق الترسيب): 20 بالمائة من 83 إلى 100 ميكرومتر، 42 بالمائة من 57 إلى 50 ميكرومتر، 48 بالمائة أكثر خشونة من 50 ميكرومتر.
•  سرعة الجسيمات الكاشطة المقاسة في موقع العينة 30 زائد/ناقص 2 متر في الثانية^-1 ينبغي أن يكون. عند هذه السرعة، يبلغ معدل تدفق الغاز حوالي 0,13 لتر/ثانية ويبلغ ضغط النظام حوالي 140 كيلو باسكال، ولكن الضغط يعتمد على تصميم النظام المعين.
• يجب أن تكون مدة الاختبار 600 ثانية لتحقيق ظروف الحالة المستقرة. يمكن السماح بأوقات أطول طالما أن حفرة التآكل النهائية لا يزيد عمقها عن 1 مم.
• يجب أن تكون الزاوية بين محور الفوهة وسطح العينة 90 درجة زائد/ناقص 2 درجة.
• يجب أن تكون درجة حرارة الاختبار هي درجة الحرارة المحيطة الطبيعية (عادة ما تكون بين 18 درجة و28 درجة).
• يجب أن يكون معدل تغذية الجسيمات 0,033 زائد/ناقص 0,008 جم/ثانية. وهذا يعادل ما يقرب من 2 ملغم/ملم على سطح العينة في ظل الظروف القياسية.^-2· الصورة^-1يتوافق مع تدفق الجسيمات . يتطلب تحديد تدفق الجسيمات قياس المنطقة المتآكلة في العينة وهو عرضة لخطأ كبير. يظهر في الشكل ملف تعريف العرض والعمق المقاس لحفرة التآكل الناتجة باستخدام الظروف المحددة، مع إظهار العلاقة النموذجية بين عرض التآكل وعمقه.
• يجب أن تكون المسافة من سطح العينة إلى طرف الفوهة 10 مم زائد/ناقص 1 مم.

تتمتع مؤسستنا، التي تحاول دعم الشركات من كل القطاعات بمجموعة واسعة من دراسات الاختبار والقياس والتحليل والتقييم التي أجرتها لسنوات، بطاقم عمل قوي يتابع عن كثب التطورات في العالم في مجال العلوم والتكنولوجيا ويحسن نفسه باستمرار. وفي هذا السياق، يتم أيضًا تقديم خدمات الاختبار للشركات وفقًا للمعيار "طريقة الاختبار القياسية ASTM G76-18 لإجراء اختبارات التآكل عن طريق تأثير الجسيمات الصلبة باستخدام نفاثات الغاز".