ASTM G76-18 Standardowa metoda testowa do badań erozji uderzeniowej cząstkami stałymi z wykorzystaniem strumieni gazu

Norma ASTM G76-18 dotycząca metody badania erozji poprzez uderzanie cząstek stałych za pomocą strumieni gazu, opracowana przez Amerykańskie Towarzystwo Badań i Materiałów (ASTM) , opisuje metodę badania mającą na celu określenie utraty materiału w wyniku erozji uderzeniowej cząstek stałych przenoszonych przez gaz przy użyciu urządzeń do erozji z dyszą strumieniową.

Tę metodę badawczą można stosować do pomiaru erozji cząstek stałych różnych materiałów w laboratorium oraz jako test przesiewowy służący do klasyfikowania szybkości erozji cząstek stałych materiałów w symulowanych środowiskach eksploatacyjnych. Rzeczywista erozja wiąże się z szerokim zakresem rozmiarów cząstek, prędkości, kątów natarcia, mediów i podobnych warunków. W związku z tym pojedyncze badanie laboratoryjne może okazać się niewystarczające do oceny oczekiwanej jakości świadczonych usług. Niniejsza metoda badawcza obejmuje dobrze scharakteryzowaną procedurę pomiaru erozji pod wpływem uderzeń cząstek stałych, dla której dostępne są wyniki badań międzylaboratoryjnych.

Na potrzeby niniejszego standardu mają zastosowanie następujące terminy i definicje:

Erozja oznacza stopniową utratę pierwotnego materiału spowodowaną mechaniczną interakcją między powierzchnią ciała stałego a cieczą, cieczą wieloskładnikową lub uderzającymi cząsteczkami cieczy lub ciała stałego.
Zderzenie to proces, w wyniku którego następuje ciągły ciąg zderzeń między cząstkami cieczy lub ciała stałego a powierzchnią ciała stałego.
Wskaźnik erozji to wartość uzyskiwana przez podzielenie utraty objętości materiału próbki przez całkowitą masę cząstek ściernych uderzających w próbkę.
Znormalizowana szybkość erozji to wartość uzyskana przez podzielenie wartości erozji materiału próbki przez wartość erozji materiału odniesienia.

W tej metodzie badawczej stosuje się metodę erozji uderzeniowej z powtarzalnym uderzeniem, w której mała dysza dostarcza strumień gazu zawierający cząstki ścierne i uderza w powierzchnię próbki testowej. Opisano standardowy zestaw warunków testowych. Jednakże dopuszczalne są pewne odstępstwa od warunków standardowych, pod warunkiem ich szczegółowego wyjaśnienia. Umożliwia to pomiary erozji na skalę laboratoryjną w różnych warunkach. W normie opisano metody badawcze dotyczące przygotowywania próbek, przeprowadzania badań na erozję i raportowania wyników.

Znaczenie tej metody badawczej w dowolnym kompleksowym programie pomiarowym mającym na celu ocenę zachowania się materiałów pod kątem zużycia zależy od wielu czynników związanych z warunkami eksploatacji. Użytkownicy tej metody badawczej muszą określić stopień, w jakim uzyskane wyniki są skorelowane z wynikami uzyskanymi w terenie lub przy użyciu innych systemów i metod badawczych. Tę metodę badawczą można stosować do oceny odporności materiałów na ścieranie w określonych warunkach testowych.

Urządzenie stosowane w tych testach jest w stanie wytrawić materiał z próbki testowej w ściśle kontrolowanych warunkach ekspozycji. Schematyczny rysunek dyszy wylotowej i układu doprowadzania gazu cząsteczkowego przedstawiono na rysunku zamieszczonym w normie. Dopuszczalne są odstępstwa od tej konstrukcji, ale wymagane jest zapewnienie odpowiedniej charakterystyki systemu i kontroli parametrów krytycznych. Odchylenia w konstrukcji i wymiarach dyszy powinny zostać udokumentowane. Aby uzyskać akceptowalny rozkład prędkości cząstek w przepływie, stosunek długości dyszy do jej średnicy powinien wynosić 25:1 lub więcej. Zalecana dysza składa się z rurki o długości 1,5 mm i średnicy wewnętrznej około 50 mm, wykonanej z materiału odpornego na ścieranie. Zużycie dyszy należy kontrolować w trakcie eksploatacji. Nie powinno ono przekraczać 10% średnicy początkowej.

Wymagane cechy przyrządu powinny obejmować środki umożliwiające sterowanie i regulację prędkości uderzenia cząstek, strumienia cząstek oraz położenia i orientacji próbki względem strumienia uderzeniowego (kąta uderzenia).

Do wprowadzania cząstek do strumienia gazu można zastosować różne środki, w tym lej zasypowy sterowany wibracjami lub układ podawania ślimakowego. System musi zapewniać płynne podawanie cząstek i umożliwiać regulację w celu dopasowania do pożądanych wartości przepływu cząstek.

Musi być dostępna metoda pomiaru prędkości cząstek, którą można stosować ze sprzętem ściernym. Przykłady akceptowanych metod obejmują fotografię superszybką, wirowanie dwóch dysków i akcelerometry laserowe. Prędkość cząstek należy mierzyć w miejscu, w którym będzie znajdowała się próbka, w warunkach testowych.

Tę metodę badawczą można stosować do próbek o różnych rozmiarach i konfiguracjach. Odpowiednią konfiguracją próbki jest prostokątny pasek o wymiarach około 10 mm x 30 mm x 2 mm grubości. W razie konieczności można użyć większych próbek i innych kształtów, ale musi to zostać udokumentowane. Materiał ścierny, który ma być użyty, wielkość cząstek, wilgotność, skład chemiczny itp. Podstawowe cechy, takie jak jednorodność. Pobieranie próbek materiału w celu uzyskania reprezentatywnych próbek testowych powinno odbywać się zgodnie z przyjętą praktyką statystyczną. W tym zakresie obowiązuje norma ASTM E122.

Niniejsza metoda badawcza definiuje następujące standardowe warunki.

Rurka dyszy musi mieć długość co najmniej 50 mm i średnicę wewnętrzną 1,5 mm plus/minus 0,075 mm.
Gazem testowym powinno być nominalnie suche powietrze. W raporcie z badania należy podać ilość wody obecnej w gazie testowym, podane ciśnienie oraz sposób wykonania pomiaru. Do badań międzylaboratoryjnych wykorzystano sprężone powietrze w postaci cylindra o zawartości wody określonej jako minus 50 stopni punktu rosy. Niezależnie od tego, jakie źródło gazu zostanie użyte w teście, zaleca się podobny poziom suchości.
Cząstki ścierne powinny mieć nominalną wielkość 50 µm, co odpowiada wielkości stosowanej w seriach badań międzylaboratoryjnych. Materiał ścierny należy stosować tylko raz. Typowy rozkład wielkości (określony na podstawie sedymentacji): 20 procent od 83 do 100 µm, 42 procent od 57 do 50 µm, 48 procent grubsze niż 50 µm.
Prędkość cząstek ściernych mierzona w miejscu próbki 30 plus/minus 2 m s^-1 powinno być. Przy tej prędkości natężenie przepływu gazu wynosi około 0,13 l/s, a ciśnienie w układzie wynosi około 140 kPa, jednak ciśnienie zależy od konkretnej konstrukcji układu.
Czas trwania testu powinien wynosić 600 sekund, aby osiągnąć warunki stanu ustalonego. Dłuższy czas może być dopuszczalny pod warunkiem, że głębokość ostatniego krateru zużycia nie będzie większa niż 1 mm.
Kąt między osią dyszy i powierzchnią próbki powinien wynosić 90 stopni plus/minus 2 stopnie.
Temperatura badania powinna odpowiadać normalnej temperaturze otoczenia (zwykle pomiędzy 18 a 28 stopni).
Prędkość podawania cząstek powinna wynosić 0,033 plus/minus 0,008 g/s. Odpowiada to około 2 mg mm na powierzchni próbki w warunkach standardowych.^-2· s^-1Odpowiada strumieniowi cząstek o wartości . Określenie strumienia cząstek wymaga zmierzenia obszaru erozji w próbce i jest obarczone znacznym błędem. Na rysunku pokazano zmierzony profil szerokości i głębokości krateru erozyjnego powstałego w określonych warunkach, ukazujący typową zależność szerokości i głębokości erozji.
Odległość od powierzchni próbki do końcówki dyszy powinna wynosić 10 mm plus/minus 1 mm.

Nasza organizacja, która od lat stara się wspierać przedsiębiorstwa z każdej branży, realizując szeroką gamę badań testowych, pomiarowych, analitycznych i ewaluacyjnych, dysponuje silną kadrą, która uważnie śledzi rozwój nauki i techniki na świecie oraz nieustannie się doskonali. W tym kontekście usługi testowe świadczone są również przedsiębiorstwom zgodnie z normą „ASTM G76-18 Standardowa metoda testowa do przeprowadzania testów erozji poprzez uderzanie cząstkami stałymi przy użyciu strumieni gazu”.