Método de prueba estándar ASTM G76-18 para ensayos de erosión por impacto de partículas sólidas utilizando chorros de gas

Método de prueba estándar ASTM G76-18 para ensayos de erosión por impacto de partículas sólidas utilizando chorros de gas

El método de prueba estándar ASTM G76-18 para pruebas de erosión por impacto de partículas sólidas mediante chorros de gas, desarrollado por la Sociedad Estadounidense para Pruebas y Materiales (ASTM) , describe un método de prueba para determinar la pérdida de material por erosión por impacto de partículas sólidas transportadas por gas utilizando equipos de erosión de tipo boquilla de chorro.

Método de prueba estándar ASTM G76-18 para ensayos de erosión por impacto de partículas sólidas utilizando chorros de gas

Este método de prueba se puede utilizar para medir la erosión de partículas sólidas de diferentes materiales en el laboratorio y como una prueba de detección para clasificar las tasas de erosión de partículas sólidas de materiales en entornos de servicio simulados. El servicio de erosión real implica una amplia gama de tamaños de partículas, velocidades, ángulos de ataque, medios y condiciones similares. Por lo tanto, es posible que una sola prueba de laboratorio no sea suficiente para evaluar el rendimiento del servicio esperado. Este método de prueba incluye un procedimiento bien caracterizado para medir la erosión por impacto de partículas sólidas para el cual se encuentran disponibles los resultados de pruebas interlaboratorios.

Para los efectos de esta norma, se aplican los siguientes términos y definiciones:

  • La erosión se refiere a la pérdida gradual de material original debido a la interacción mecánica entre una superficie sólida y un líquido, un líquido multicomponente o partículas líquidas o sólidas que chocan.
  • La impactación se refiere a un proceso que resulta en un tren continuo de impactos entre partículas líquidas o sólidas y una superficie sólida.
  • El valor de erosión es el valor que se obtiene al dividir la pérdida de volumen del material de muestra por la masa total de partículas abrasivas que golpean la muestra.
  • La tasa de erosión normalizada es el valor que se obtiene al dividir el valor de erosión del material de muestra por el valor de erosión del material de referencia.

Este método de prueba utiliza un enfoque de erosión por impacto repetido que implica una pequeña boquilla que suministra una corriente de gas que contiene partículas abrasivas e incide sobre la superficie de una muestra de prueba. Se describe un conjunto estándar de condiciones de prueba. Sin embargo, se permiten algunas desviaciones de las condiciones estándar si se explican en detalle. Esto permite realizar mediciones de erosión a escala de laboratorio en una variedad de condiciones. Esta norma describe métodos de prueba para preparar muestras, realizar exposición a la erosión y reportar resultados.

La importancia de este método de prueba en cualquier programa de medición general para evaluar el comportamiento del desgaste de los materiales depende de muchos factores relacionados con las condiciones de las aplicaciones de servicio. Los usuarios de este método de prueba deben determinar el grado en que los resultados obtenidos se correlacionan con los resultados obtenidos a partir del desempeño en campo o utilizando otros sistemas y métodos de prueba. Este método de prueba se puede utilizar para clasificar la resistencia a la abrasión de los materiales en condiciones de prueba específicas.

El dispositivo utilizado en estas pruebas es capaz de grabar material de una muestra de prueba en condiciones de exposición bien controladas. El dibujo esquemático de la boquilla de salida y del sistema de alimentación de partículas y gas se muestra en la figura que figura en la norma. Se permiten desviaciones de este diseño, pero se requiere una caracterización adecuada del sistema y un control de los parámetros críticos. Las desviaciones en el diseño y las dimensiones de las boquillas deben documentarse. Para lograr una distribución aceptable de la velocidad de las partículas en el flujo, la relación entre la longitud y el diámetro de la boquilla debe ser de 25:1 o mayor. La boquilla recomendada consiste en un tubo de 1,5 mm de largo con un diámetro interior de aproximadamente 50 mm fabricado con un material resistente a la abrasión. El desgaste de la boquilla debe controlarse durante el servicio y no debe exceder un aumento del 10 por ciento en el diámetro inicial.

Las características requeridas del instrumento deben incluir medios para controlar y ajustar la velocidad de impacto de partículas, el flujo de partículas y la posición y orientación de la muestra en relación con la corriente de impacto (ángulo de impacto).

Se pueden proporcionar varios medios para introducir partículas en la corriente de gas, incluida una tolva controlada por vibración o un sistema de alimentación de tornillo. El sistema debe proporcionar una alimentación de partículas suave y ser ajustable para adaptarse a los valores de flujo de partículas deseados.

Debe estar disponible un método para medir la velocidad de las partículas para su uso con equipos abrasivos. Entre los ejemplos de métodos aceptados se incluyen la fotografía de alta velocidad, el giro de doble disco y los acelerómetros láser. La velocidad de las partículas debe medirse en la posición que ocupará la muestra y en las condiciones de prueba.

Este método de prueba se puede utilizar en una variedad de tamaños y configuraciones de muestras. Una configuración de muestra adecuada es una tira rectangular de aproximadamente 10 mm x 30 mm x 2 mm de espesor. Se pueden utilizar muestras más grandes y de otras formas si es necesario, pero deben documentarse. El material abrasivo a utilizar, tamaño de partícula, humedad, composición química, etc. Características básicas como debe ser uniforme. El muestreo de material con el fin de obtener muestras de prueba representativas debe realizarse de acuerdo con la práctica estadística aceptable. La norma ASTM E122 es válida a este respecto.

Este método de prueba define las siguientes condiciones estándar.

  • El tubo de la boquilla debe tener una longitud mínima de 50 mm y un diámetro interior de 1,5 mm más/menos 0,075 mm.
  • El gas de prueba debe ser aire nominalmente seco. El informe de prueba debe indicar la cantidad de agua presente en el gas de prueba, a qué presión y cómo se realizó la medición. En las pruebas interlaboratorio se utilizó aire comprimido tipo cilindro con un contenido de agua definido como punto de rocío de menos 50 grados. Independientemente de la fuente de gas que se utilice en la prueba, se recomienda un nivel de sequedad similar.
  • Las partículas abrasivas deben tener un tamaño nominal de 50 µm, equivalente a las utilizadas en las series de pruebas interlaboratorios. El abrasivo sólo debe utilizarse una vez. Distribución de tamaño típica (determinada por sedimentación): 20 por ciento de 83 a 100 µm, 42 por ciento de 57 a 50 µm, 48 por ciento más grueso que 50 µm.
  •  Velocidad de partículas abrasivas medida en la ubicación de la muestra 30 más/menos 2 m s-1 Debería ser. A esta velocidad, el caudal de gas es de aproximadamente 0,13 L/s y la presión del sistema es de aproximadamente 140 kPa, pero la presión depende del diseño particular del sistema.
  • La duración de la prueba debe ser de 600 segundos para lograr condiciones de estado estable. Se podrán permitir tiempos más largos siempre que el cráter de desgaste final no sea más profundo que 1 mm.
  • El ángulo entre el eje de la boquilla y la superficie de la muestra debe ser de 90 grados más/menos 2 grados.
  • La temperatura de prueba debe ser la temperatura ambiente normal (normalmente entre 18 y 28 grados).
  • La velocidad de alimentación de partículas debe ser de 0,033 más/menos 0,008 g/s. Esto corresponde aproximadamente a 2 mg mm en la superficie de la muestra en condiciones estándar.-2· s-1Corresponde a un flujo de partículas de . La determinación del flujo de partículas requiere medir el área erosionada en la muestra y está sujeta a errores significativos. El perfil de ancho y profundidad medido de un cráter de erosión producido utilizando las condiciones especificadas se muestra en la figura, mostrando una relación típica de ancho/profundidad de erosión.
  • La distancia desde la superficie de la muestra hasta la punta de la boquilla debe ser de 10 mm más/menos 1 mm.

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