Método de teste padrão ASTM G76-18 para ensaios de erosão por impacto de partículas sólidas usando jatos de gás

O método de ensaio padrão ASTM G76-18 para teste de erosão por impacto de partículas sólidas usando jatos de gás, desenvolvido pela Sociedade Americana para Testes e Materiais (ASTM) , descreve um método de ensaio para determinar a perda de material por erosão por impacto de partículas sólidas transportadas por gás usando equipamentos de erosão do tipo bocal de jato.

Este método de teste pode ser usado para medir a erosão de partículas sólidas de diferentes materiais no laboratório e como um teste de triagem para classificar as taxas de erosão de partículas sólidas de materiais em ambientes de serviço simulados. O serviço de erosão real envolve uma ampla gama de tamanhos de partículas, velocidades, ângulos de ataque, meios e condições semelhantes. Portanto, qualquer teste de laboratório pode não ser suficiente para avaliar o desempenho esperado do serviço. Este método de teste inclui um procedimento bem caracterizado para medir a erosão por impacto de partículas sólidas, para o qual há resultados de testes interlaboratoriais disponíveis.

Para os fins desta norma, aplicam-se os seguintes termos e definições:

• Erosão refere-se à perda gradual de material original devido à interação mecânica entre uma superfície sólida e um líquido, um líquido multicomponente ou partículas líquidas ou sólidas incidentes.
• Impactação refere-se a um processo que resulta em uma sequência contínua de impactos entre partículas líquidas ou sólidas e uma superfície sólida.
• O valor de erosão é o valor obtido pela divisão da perda de volume do material da amostra pela massa total de partículas abrasivas que atingem a amostra.
• A taxa de erosão normalizada é o valor obtido pela divisão do valor de erosão do material da amostra pelo valor de erosão do material de referência.

Este método de teste usa uma abordagem de erosão por impacto repetido que envolve um pequeno bico que fornece um fluxo de gás contendo partículas abrasivas e atinge a superfície de uma amostra de teste. Um conjunto padrão de condições de teste é descrito. Entretanto, alguns desvios das condições padrão são permitidos se explicados em detalhes. Isso permite medições de erosão em escala laboratorial sob uma variedade de condições. Esta norma descreve métodos de teste para preparar amostras, realizar exposição à erosão e relatar resultados.

A importância deste método de teste em qualquer programa geral de medição para avaliar o comportamento de desgaste dos materiais depende de muitos fatores relacionados às condições das aplicações de serviço. Os usuários deste método de teste devem determinar o grau em que os resultados obtidos se correlacionam com os resultados obtidos no desempenho de campo ou usando outros sistemas e métodos de teste. Este método de teste pode ser usado para classificar a resistência à abrasão de materiais sob condições de teste especificadas.

O dispositivo usado nesses testes é capaz de gravar material de uma amostra de teste sob condições de exposição bem controladas. O desenho esquemático do bico de saída e do sistema de alimentação de partículas e gás é mostrado na figura fornecida na norma. Desvios deste projeto são permitidos, mas são necessários uma caracterização adequada do sistema e controle dos parâmetros críticos. Desvios no projeto e nas dimensões do bico devem ser documentados. Para obter uma distribuição aceitável da velocidade das partículas no fluxo, a relação entre o comprimento e o diâmetro do bico deve ser de 25:1 ou maior. O bico recomendado consiste em um tubo de 1,5 mm de comprimento com um diâmetro interno de aproximadamente 50 mm, fabricado em um material resistente à abrasão. O desgaste do bico deve ser monitorado durante a manutenção e não deve exceder um aumento de 10% em relação ao diâmetro inicial.

Os recursos necessários do instrumento devem incluir meios para controlar e ajustar a velocidade de impacto das partículas, o fluxo de partículas e a posição e orientação da amostra em relação ao fluxo incidente (ângulo de impacto).

Vários meios podem ser fornecidos para introduzir partículas no fluxo de gás, incluindo um funil controlado por vibração ou um sistema de alimentação por parafuso. O sistema deve fornecer uma alimentação suave de partículas e ser ajustável para corresponder aos valores de fluxo de partículas desejados.

Um método de medição da velocidade das partículas deve estar disponível para uso com equipamentos abrasivos. Exemplos de métodos aceitos incluem fotografia de alta velocidade, rotação de disco duplo e acelerômetros a laser. A velocidade das partículas deve ser medida na posição que a amostra ocupará e sob condições de teste.

Este método de teste pode ser usado em uma variedade de tamanhos e configurações de espécimes. Uma configuração de amostra adequada é uma tira retangular de aproximadamente 10 mm x 30 mm x 2 mm de espessura. Amostras maiores e outros formatos podem ser usados ​​se necessário, mas devem ser documentados. O material abrasivo a ser utilizado, tamanho das partículas, umidade, composição química, etc. Características básicas como uniformidade. A amostragem de material para fins de obtenção de amostras de teste representativas deve ser feita de acordo com práticas estatísticas aceitáveis. A norma ASTM E122 é válida nesse sentido.

Este método de teste define as seguintes condições padrão.

• O tubo do bico deve ter pelo menos 50 mm de comprimento e um diâmetro interno de 1,5 mm mais/menos 0,075 mm.
• O gás de teste deve ser ar nominalmente seco. O relatório de teste deve indicar a quantidade de água presente no gás de teste, a que pressão e como a medição foi realizada. Os testes interlaboratoriais usaram ar comprimido do tipo cilindro com um teor de água definido como menos 50 graus de ponto de orvalho. Independentemente da fonte de gás usada no teste, um nível semelhante de secura é recomendado.
• As partículas abrasivas devem ter tamanho nominal de 50 µm, equivalente àquelas usadas em séries de testes interlaboratoriais. O abrasivo deve ser usado apenas uma vez. Distribuição típica de tamanho (determinada pela sedimentação): 20% de 83 a 100 µm, 42% de 57 a 50 µm, 48% mais grosso que 50 µm.
•  Velocidade da partícula abrasiva medida no local da amostra 30 mais/menos 2 m s^-1 deveria ser. Nessa velocidade, a vazão de gás é de cerca de 0,13 L/s e a pressão do sistema é de cerca de 140 kPa, mas a pressão depende do projeto específico do sistema.
• A duração do teste deve ser de 600 segundos para atingir condições de estado estável. Tempos maiores podem ser permitidos, desde que a cratera de desgaste final não seja mais profunda do que 1 mm.
• O ângulo entre o eixo do bico e a superfície da amostra deve ser de 90 graus mais/menos 2 graus.
• A temperatura do teste deve ser a temperatura ambiente normal (normalmente entre 18 graus e 28 graus).
• A taxa de alimentação de partículas deve ser de 0,033 mais/menos 0,008 g/s. Isso corresponde a aproximadamente 2 mg mm na superfície da amostra sob condições padrão.^-2· s^-1Corresponde a um fluxo de partículas de . A determinação do fluxo de partículas requer a medição da área erodida na amostra e está sujeita a erros significativos. O perfil medido de largura e profundidade de uma cratera de erosão produzida usando as condições especificadas é mostrado na figura, mostrando uma relação típica de largura/profundidade de erosão.
• A distância da superfície da amostra até a ponta do bico deve ser de 10 mm mais/menos 1 mm.

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